소개
차체는 차량의 다른 부품을 운반하는 역할을 하기 때문에 차체 제조 기술이 차량의 전반적인 제조 품질을 직접적으로 결정합니다.용접은 자동차 차체 제조 과정에서 중요한 생산 공정입니다.현재 자동차 차체 용접에 사용되는 용접 기술에는 주로 저항 점 용접, MIG 용접, MAG 용접 및 레이저 용접이 포함됩니다.
첨단 광전자 기계 통합 용접 기술인 레이저 용접 기술은 기존 자동차 차체 용접 기술과 비교하여 높은 에너지 밀도, 빠른 용접 속도, 작은 용접 응력 및 변형, 우수한 유연성 등의 장점을 가지고 있습니다.
자동차 차체의 구조는 복잡하며 그 구성 요소는 주로 얇은 벽과 곡선으로 되어 있습니다.자동차 차체 용접은 차체 재질의 변경, 차체 부품의 두께 차이, 용접 궤적 및 접합 형태의 다양화 등 몇 가지 어려움에 직면해 있습니다.또한 자동차 차체 용접에는 용접 품질 및 용접 효율성에 대한 요구 사항이 높습니다.
적절한 용접 공정 매개변수를 기반으로 레이저 용접은 차체 핵심 부품의 높은 피로 강도와 충격 인성을 보장하여 차체의 용접 품질과 서비스 수명을 보장할 수 있습니다.레이저 용접 기술은 자동차 차체 제조의 유연한 요구 사항을 충족하기 위해 자동차 차체 부품 용접의 다양한 접합 형태, 두께 및 재료 유형에 적응할 수 있습니다.따라서 레이저 용접 기술은 자동차 산업의 고품질 발전을 달성하는 중요한 기술적 수단입니다.
자동차 차체 레이저 용접 기술
자동차 차체 레이저 심용입 용접 기술
레이저 심용입 용접 공정(그림 1)의 원리는 다음과 같습니다. 레이저 출력 밀도가 특정 수준에 도달하면 재료 표면이 증발하여 열쇠 구멍이 형성됩니다.구멍 안의 금속 증기압이 주변 액체의 정압, 표면 장력과 동적 균형을 이루면 레이저는 열쇠 구멍을 통해 구멍 바닥까지 조사될 수 있으며, 레이저 빔의 움직임에 따라 연속적인 용접이 형성됩니다.레이저 심용입 용접 공정에서는 보조 플럭스나 필러를 추가할 필요가 없으며 공작물 자체 재료를 함께 용접할 수 있습니다.
무화과.1 레이저 심용입 용접 공정 개략도
레이저 심용입 용접으로 얻은 용접은 일반적으로 매끄럽고 직선이며 변형이 작아 차체 제조 정확도를 높이는 데 도움이 됩니다.용접의 높은 인장 강도는 자동차 차체의 용접 품질을 보장합니다.용접 속도가 빨라 용접 생산 효율을 높이는 데 도움이 됩니다.
자동차 차체 용접 공정에서 레이저 심용입 용접 공정을 사용하면 부품, 금형 및 용접 도구의 수를 크게 줄여 차체 중량과 생산 비용을 줄일 수 있습니다.그러나 레이저 심용입 용접 공정은 용접 부품의 조립 간격에 대한 공차가 좋지 않아 조립 간격을 0.05~2mm 사이로 제어해야 합니다.조립 간격이 너무 크면 기공 등의 용접 불량이 발생합니다.
현재 연구에서는 자동차 차체의 동일 재료 용접 시 레이저 심용입 용접의 공정 변수를 최적화함으로써 표면 형성이 양호하고 내부 결함이 적으며 기계적 특성이 우수한 용접을 얻을 수 있음을 보여줍니다.용접의 우수한 기계적 특성은 자동차 차체 용접 부품의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.그러나 자동차 차체 용접에 있어서 알루미늄 합금과 철강으로 대표되는 이종 금속 레이저 심용입 용접 기술은 아직 성숙되지 않았다.전이층을 추가하여 우수한 성능의 용접 이음매를 얻을 수 있지만, IMC 층에 대한 다양한 전이층 재료의 영향 메커니즘과 용접 미세 구조에 대한 작용 메커니즘은 명확하지 않으며 추가 연구가 필요합니다.
자동차 차체 레이저 와이어 충전 용접 공정
레이저 필러 와이어 용접 공정의 원리는 다음과 같습니다. 레이저 용접 공정 중에 특정 용접 와이어를 용접부에 미리 채우거나 동시에 용접 와이어를 공급하여 용접 조인트를 형성합니다.이는 레이저 심용입 용접 시 대략 균질한 용접 와이어 재료를 용접 풀에 투입하는 것과 같습니다.레이저 필러 와이어 용접 공정의 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
무화과.2 레이저 와이어 충전 용접 공정의 개략도
레이저 심용입 용접과 비교하여 레이저 와이어 충진 용접은 자동차 차체 용접에 두 가지 장점이 있습니다. 첫째, 용접할 자동차 차체 부품 사이의 조립 간격 공차를 크게 향상시킬 수 있으며 레이저 심용입 용접에서 발생하는 문제를 해결할 수 있습니다. 너무 많은 홈 클리어런스가 필요합니다.둘째, 조성 함량이 다른 용접 와이어를 사용하여 용접 부위의 조직 분포를 향상시켜 용접 성능을 조절할 수 있습니다.
자동차 차체 제조 과정에서 레이저 와이어 충전 용접 공정은 주로 차체의 알루미늄 합금 및 강철 부품을 용접하는 데 사용됩니다.특히 자동차 차체의 알루미늄 합금 부품 용접 공정에서는 용융 풀의 표면 장력이 작아 용융 풀이 붕괴되기 쉽고 레이저 와이어 충진 용접 공정은 용융 풀 붕괴 문제를 더 잘 해결할 수 있습니다. 용접 와이어를 녹여서.
자동차 차체 레이저 브레이징 기술
레이저 브레이징 공정의 원리는 레이저를 열원으로 사용하여 레이저 빔을 집속시킨 후 용접 와이어 표면에 조사하여 용접 와이어를 녹인 후 녹은 와이어를 떨어뜨려 용접 와이어 사이에 채우는 것입니다. 용접할 부품을 용접하고, 용가재와 가공물 사이에 용융, 확산 등의 야금학적 효과가 발생하여 가공물이 연결됩니다.레이저 와이어 충진 용접 공정과 달리 레이저 브레이징 공정은 와이어만 녹이고 용접할 공작물은 녹지 않습니다.레이저 브레이징은 용접 안정성이 좋지만 용접 인장 강도가 낮습니다.무화과.그림 3은 자동차 트렁크 리드 용접에 레이저 브레이징 공정을 적용한 모습을 보여준다.
무화과.3 자동차에 레이저 브레이징 적용: (a) 후면 후드의 레이저 용접;(b) 레이저 브레이징의 개략도
자동차 차체 용접 공정 중 레이저 브레이징 공정은 주로 차체 상부 커버와 측벽 용접, 트렁크 상부와 하부 용접 등 접합 강도 요구가 낮은 차체 부품을 용접하고 있습니다. 커버 등, Volkswagen, Audi 및 기타 고급 모델의 상단 커버에는 레이저 브레이징 공정이 사용됩니다.
자동차 차체의 레이저 브레이징 용접 이음새의 주요 결함에는 모서리 물림, 다공성, 용접 변형 등이 포함됩니다. 이러한 결함은 공정 매개변수를 조정하고 다초점 레이저 브레이징 공정을 사용하여 명백히 억제할 수 있습니다.
자동차 차체 레이저 아크 복합용접 기술
레이저-아크 복합 용접 공정의 원리는 다음과 같습니다. 레이저와 아크의 두 열원을 동시에 사용하여 용접할 공작물의 표면에 작용하여 공작물을 녹이고 응고시켜 용접을 형성합니다.그림 4는 레이저-아크 복합 용접 공정의 개략도를 보여줍니다.
무화과.4 레이저-아크 복합용접 공정 개략도
레이저-아크 복합 용접에는 레이저 용접과 아크 용접의 장점이 있습니다. 첫째, 이중 열원의 작용으로 용접 속도가 향상되고 열 입력이 작으며 용접 변형이 작으며 레이저 용접의 특성이 있습니다. 유지됩니다;둘째, 더 나은 브리징 능력과 조립 간격에 대한 더 큰 허용 오차를 갖습니다.셋째, 용융 풀의 응고 속도가 느려 기공, 균열 등의 용접 결함을 제거하고 열 영향부의 구조 및 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.넷째, 아크의 효과로 반사율과 열전도율이 높은 재료를 용접할 수 있으며, 적용재료의 범위가 넓어진다.
자동차 차체 제조 공정 중 레이저-아크 복합용접 공정은 주로 차체의 알루미늄 합금 부품과 알루미늄-강 이종 금속을 용접하는 공정으로, 부품 용접 등 조립 간격이 큰 부품에 용접을 실시한다. 조립 간격이 레이저-아크 복합 용접의 브리지 성능을 발휘하는 데 도움이 되기 때문입니다.또한 아우디 바디의 사이드 탑 빔 위치에도 레이저-MIG 아크 복합 용접 기술이 적용됐다.
자동차 차체 용접 공정에서 레이저-아크 복합 용접은 단일 레이저 용접보다 간격 허용 오차가 더 크다는 장점이 있지만 레이저와 아크의 상대적 위치, 레이저 용접 매개변수, 아크 매개변수 및 기타 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.레이저-아크 용접의 열 및 물질 전달 거동은 복잡하며, 특히 이종 재료 용접의 에너지 조절 메커니즘과 IMC 두께 및 구조 조절은 아직 명확하지 않으며 추가 연구가 필요합니다.
기타 자동차 차체 레이저 용접 공정
레이저 심용입 용접, 레이저 와이어 충진 용접, 레이저 브레이징, 레이저-아크 복합 용접 및 기타 용접 공정은 더욱 성숙한 이론과 광범위한 실제 적용이 이루어졌습니다.차체 용접의 효율성에 대한 자동차 산업의 요구 사항이 향상되고 경량 자동차 제조에서 이종 재료 용접에 대한 수요가 증가함에 따라 레이저 스폿 용접, 레이저 스윙 용접, 멀티 레이저 빔 용접 및 레이저 플라이트 용접이 주목을 받고 있습니다. 에게.
레이저 스폿 용접 공정
레이저 스폿 용접은 첨단 레이저 용접 기술로 용접 속도가 빠르고 용접 정밀도가 높다는 장점이 있습니다.레이저 스폿 용접의 기본 원리는 레이저 빔을 용접할 부품의 특정 지점에 집중시켜 레이저 밀도를 조정하여 열전도 용접 또는 심융합 용접 효과를 얻음으로써 해당 지점의 금속을 즉시 녹이는 것입니다. , 레이저 빔이 작동을 멈추면 액체 금속이 리플로우되어 응고되어 조인트를 형성합니다.
레이저 점용접에는 펄스 레이저 점용접과 연속 레이저 점용접의 두 가지 주요 형태가 있습니다.펄스 레이저 스폿 용접 레이저 빔 피크 에너지는 높지만 작동 시간은 짧으며 일반적으로 마그네슘 합금, 알루미늄 합금 및 기타 경금속 용접에 사용됩니다.연속 레이저 점용접에서 레이저 빔의 평균 출력은 높고 레이저 작동 시간은 길며 강철 용접에 널리 사용됩니다.
자동차 차체 용접 측면에서 저항 스폿 용접과 비교하여 레이저 스폿 용접은 비접촉 장점이 있고 스폿 용접 궤적이 독립적으로 설계될 수 있어 다양한 랩 갭에서 고품질 용접 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 자동차 차체 소재.
레이저 스윙 용접 공정
레이저 스윙 용접은 최근 제안된 새로운 레이저 용접 기술로 많은 관심을 받고 있습니다.이 기술의 원리는 레이저 용접 헤드에 검류계 그룹을 통합함으로써 레이저 빔이 빠르고 질서정연하며 작은 범위에 있도록 하여 레이저 빔이 교반하면서 앞으로 이동하는 효과를 얻는 것입니다.
레이저 스윙 용접 공정의 주요 스윙 궤적에는 가로 스윙, 세로 스윙, 원형 스윙 및 무한 스윙이 포함됩니다.레이저 스윙 용접 공정은 자동차 차체 용접에 상당한 이점을 가지고 있습니다.레이저 빔 스윙의 작용에 따라 용융 풀의 흐름 상태가 크게 변경됩니다.따라서, 이 공정은 미융착 결함을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 차체 재료의 용접에서 결정립 미세화를 달성하고 기공률을 억제할 수 있습니다.또한, 자동차 차체의 이종재료 용접시 이종재료의 혼합부족, 용접부의 기계적 성질 불량 등의 문제점도 개선할 수 있다.
멀티레이저빔 용접공정
현재 광섬유 레이저는 용접 헤드에 설치된 스플리터 모듈에 의해 여러 개의 레이저 빔으로 분할될 수 있습니다.다중 레이저 빔 용접은 용접 공정에서 여러 열원을 적용하는 것과 같습니다. 빔의 에너지 분포를 조정하여 서로 다른 빔이 서로 다른 기능을 달성할 수 있습니다. 예를 들어 에너지 밀도가 높은 빔이 메인 빔으로 깊은 용접을 담당합니다. 침투 용접;빔의 에너지 밀도가 낮을수록 재료 표면을 청소하고 예열할 수 있으며 재료에 의한 레이저 빔 에너지 흡수가 증가합니다.
아연 도금 고강도 강재는 자동차 차체에 널리 사용됩니다.멀티 레이저 빔 용접 기술은 아연 도금 강판의 용접 공정에서 아연 증기의 증발 거동과 용융 풀의 동적 거동을 개선하고 스퍼터링 문제를 개선하며 용접의 인장 강도를 향상시킬 수 있습니다.
레이저 비행 용접 공정
레이저 플라이트 용접 기술은 용접 효율이 높고 독립적으로 설계할 수 있는 새로운 레이저 용접 기술입니다.레이저 비행 용접의 기본 원리는 레이저 빔이 스캐닝 미러의 X 및 Y 미러에 입사할 때 미러의 각도가 독립적인 프로그래밍에 의해 제어되어 어떤 각도에서든 레이저 빔의 편향을 달성한다는 것입니다.
자동차 차체의 전통적인 레이저 용접은 주로 용접 효과를 얻기 위해 용접 로봇에 의해 구동되는 레이저 용접 헤드의 동기식 움직임에 의존합니다.그러나 용접 횟수가 많고 용접 길이가 길어 용접 로봇의 반복적인 왕복 운동으로 인해 자동차 차체의 용접 효율이 심각하게 제한됩니다.대조적으로, 레이저 비행 용접은 특정 범위 내에서 용접을 달성하기 위해 거울의 각도만 조정하면 됩니다.따라서 레이저 플라이트 용접 기술은 용접 효율을 크게 향상시킬 수 있으며 적용 가능성이 넓습니다.
요약 및 전망
자동차 산업의 발전과 함께 미래 차체 용접 기술은 용접 공정과 지능형 기술이라는 두 가지 측면에서 지속적으로 발전할 것입니다.
자동차 차체, 특히 신에너지 차체는 경량화 방향으로 발전하고 있습니다.경량 합금, 복합 재료 및 이종 재료가 자동차 차체에 더욱 널리 사용될 것이며 기존의 레이저 용접 공정은 용접 요구 사항을 충족하기 어렵기 때문에 고품질의 효율적인 용접 공정이 미래 개발 추세가 될 것입니다.
최근 몇 년 동안 레이저 스윙 용접, 멀티 레이저 빔 용접, 레이저 플라이트 용접 등과 같은 새로운 레이저 용접 공정은 용접 품질 및 용접 효율성 측면에서 예비 이론적 연구 및 공정 탐색이었습니다.앞으로는 새로운 레이저 용접 공정을 자동차 차체의 경량 재료 및 이종 재료 용접 장면과 긴밀하게 결합하고 다중 레이저 빔 에너지의 작용 메커니즘인 레이저 빔 스윙 궤적 설계에 대한 심층적인 연구를 수행해야 합니다. 비행 용접 효율 향상, 성숙한 경량 자동차 차체 용접 공정 탐구.
자동차 차체의 레이저 용접 기술은 지능형 기술과 깊이 통합되어 있습니다.자동차 차체의 레이저 용접 상태에 대한 실시간 인식과 공정 매개변수의 피드백 제어는 용접 품질에 결정적인 역할을 합니다.현재 지능형 레이저 용접 기술은 용접 전 궤적 계획 및 추적, 용접 후 품질 검사에 주로 사용됩니다.국내외적으로 용접 결함 검출 및 매개변수 적응 제어에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있으며, 레이저 용접 공정 매개변수 적응 제어 기술은 자동차 차체 제조에 적용되지 않았다.
따라서 자동차 차체 용접 공정에서 레이저 용접 기술의 응용 특성을 고려할 때 첨단 멀티 센서를 핵심으로 하는 레이저 용접용 지능형 센싱 시스템과 고속, 고정밀 용접 로봇 제어 시스템이 필요하다. 지능형 레이저 용접 기술의 모든 측면에 대한 실시간 및 정확성을 보장하기 위해 향후 개발되었습니다.고품질의 효율적인 처리를 보장하기 위해 "용접 전 궤적 계획 - 용접 후 용접 품질 온라인 감지의 매개변수 적응 제어" 링크를 엽니다.
게시 시간: 2023년 10월 16일