جوشکاری لیزر به دلیل مزایای چگالی انرژی بالا ، نفوذ عمیق ، دقت بالا و قابلیت سازگاری بسیار زیاد در زمینه های هوافضا ، ماشین آلات ، الکترونیک ، خودرو ، ساخت کشتی و مهندسی انرژی هسته ای بسیار مورد توجه بوده است. به خصوص در تولید خودرو ، جوشکاری لیزر به طور گسترده ای هم در مونتاژ بدنه و هم در تولید قطعات خودرو مورد استفاده قرار گرفته است.
جوشکاری لیزر به دلیل مزایای آن از جمله چگالی انرژی بالا ، نفوذ عمیق ، دقت بالا و سازگاری قوی ، در زمینه های هوافضا ، ماشین آلات ، الکترونیک ، اتومبیل ، کشتی سازی و مهندسی انرژی هسته ای بسیار مورد توجه بوده است. به خصوص در تولید خودرو ، جوشکاری لیزر به طور گسترده ای هم در مونتاژ بدنه و هم در تولید قطعات خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. طبق آمارهای مربوطه ، 50٪ تا 70٪ قطعات خودرو در کشورهای صنعتی توسعه یافته اروپا و آمریکا با پردازش لیزر تکمیل می شود. در میان آنها ، جوشکاری و برش لیزری عمدتا استفاده می شود. جوشکاری لیزر به یک فرآیند استاندارد در تولید خودرو تبدیل شده است.
تکنولوژی کاربرد جوش لیزری
فن آوری جوشکاری 1. لیزری برای بدنه خودرو
بدنه خودرو یک ساختار بشقاب نازک و پوسته معمولی است. از ورق استیل نازک با استحکام بالا با فشار دادن ، برش و شکل دادن به یک پوشش ساخته شده و با جوشکاری مونتاژ می شود. تعداد نقاط جوشکاری در بدنه می تواند به چند هزار برسد. جوشکاری سنتی از فرآیند جوشکاری نقطه مقاومت استفاده می کند. فرآیند جوشکاری نقطه مقاومت با استفاده از دو الکترود برای فشرده سازی قطعه کار از دو جهت ، فشار و انرژی دو قطعه دامان را به وجود می آورد تا یک اتصال لحیم بین سطوح تماس ایجاد شود و قطعات کاری را با هم جوش دهد. برای پاسخگویی به الزامات اتصال و شکل ، باید فاصله خاصی بین اتصالات لحیم نگه داشته شود. در حین جوشکاری نقطه ای ، انبرهای جوشکاری در زیر لبه قطعه کار جوش داده می شوند و عرض فلنج باید 16 میلی متر باشد. در حالی که جوشکاری لیزر جوش یک طرفه است ، عرض فلنج فقط 5 میلی متر است. تغییر جوش نقطه ای به جوشکاری لیزری به تنهایی می تواند 40 کیلوگرم از فولاد را در هر خودرو صرفه جویی کند.
جوش های باریک و عمیق ایجاد شده توسط جوشکاری لیزری به راحتی در قطعه کار نفوذ می کنند. هیچ تماس مکانیکی بین سر لیزر و قطعاتی که باید جوش داده شود وجود ندارد و هیچ گونه فشار مکانیکی برای پردازش وجود ندارد. استحکام کششی و استحکام خستگی درز جوشکاری لیزر معادل ماده پایه بوده و شرایط ظرفیت تحمل را برآورده می کند. این می تواند ضخامت مواد مؤثر را کاهش داده و وزن بدن را کاهش دهد. در عین حال ، به دلیل اینکه جوش لیزر توسط کامپیوتر کنترل می شود ، از انعطاف پذیری و مانور قوی برخوردار است و می تواند درب ، حباب ، دنده ، پانل ابزار را با اشکال خاص جوش دهد. همراه با سیستم های انتقال فیبر نوری و روبات ها ، می توانید خطوط مونتاژ خودرو را خودکار کنید.
2. فناوری خیاطی لیزر
فناوری جوشکاری خیاطی لیزر یکی از موفق ترین و بارزترین مزایای جوشکاری لیزر در صنعت خودرو است. هنگامی که صنعت خودرو برای اولین بار صفحات جوش داده شده خیاطی را به کار برد ، عمدتاً این بود که مشکل عرض ناکافی صفحه فولادی نورد شده توسط کارخانه نورد را حل کرده و نیازهای صنعت خودرو را برای صفحات گسترده از طریق فن آوری جوش داده شده برطرف سازد. با توسعه صنعت خودرو ، صفحات جوش داده شده در جهت صفحات ضخیم دیفرانسیل ایجاد می شوند و صفحات فولادی با ضخامت های مختلف قابل جوشکاری هستند. در این زمان ، هدف از صفحات فولادی اتومبیل جوش داده شده به واقع تحقق یافته است. اختراع فن آوری صفحه جوش داده شده با لیزر برای اولین بار در تولید آئودی 100 در سال 1985 اعمال شد. فناوری جوشکاری خیاطی لیزر انتخاب صفحات فولادی با درجه های مختلف فولادی ، انواع ، درجه و ضخامت با توجه به نیاز عملکرد قطعات مختلف است. بدنهی خودرو در هنگام تولید بدنه لیزری از طریق برش لیزری و جوشکاری خیاطی ، قسمتهای خاصی از بدنه خودرو مانند دیوارهای جانبی ، صفحات کف ، درب داخلی درب ، ستونها و غیره (شکل 1) را با هم جوش داده و سپس مهر می زنند تا ضمن کاهش اطمینان از وزن بدن خودرو کاهش یابد. قدرت بدنه وسیله نقلیه. این روش دارای چندین مزیت است:
1) تعداد قطعات و تجهیزات و مراحل مربوط به تعداد زیادی از فرآیندهای تمبر را کاهش دهید. جوش خیاطی می تواند به صورت یکپارچه تشکیل شود. با توجه به نیازهای مختلف برای استحکام بخش های مختلف ، ورق هایی با ضخامت های مختلف با هم جوش داده شده و سپس یکبار دیگر مهر می شوند. در عین حال ، می توان دقت بدنه خودرو را بهبود بخشید و تعداد زیادی از تجهیزات پردازش تمبر ، فرآیندها و قالب ها را کاهش داد.
2) کاهش وزن اجزاء. به دلیل استفاده از صفحات فولادی مختلف برای پاشش ، می توان از صفحات فولادی روکش شده برای افزایش عمر سرویس قطعاتی که به راحتی خوردگی دارند استفاده کرد ، از صفحات استیل باریک تر می توان برای قطعاتی که تحمل بار و یا بار سبک و فولاد با استحکام بالا ندارند استفاده کرد. از صفحات قابل استفاده برای قطعاتی که دارای وزن زیادی هستند دیگر نیازی به جوشکاری سفت کننده ها نیست که ساختار بدن را بسیار ساده می کند و در نتیجه باعث کاهش مصرف فولاد و هزینه های تولید ، کاهش وزن بدن و در نهایت کاهش مصرف انرژی خودرو می شود.
3) بهبود کیفیت ساختاری و قابلیت اطمینان قطعات. از آنجا که از جوشکاری مداوم به جای جوشکاری ناخوشایند و پرچین استفاده می شود ، استحکام ، چفت و ایمنی بدنه خودرو بسیار بهبود یافته است.
4) امکان تولید وسیله نقلیه پهن را فراهم می کند. با توجه به محدودیت های آسیاب نورد ، تولید صفحات فولادی بسیار گسترده امکان پذیر نیست و نیاز خودرو برای صفحات پهن به طور فزاینده ضروری می شود. استفاده از جوشکاری خیاطی لیزر یک فرایند موثر و اقتصادی است. جوشکاری خیاطی با لیزر باعث می شود خودرو زیبا تر و راحت تر به نظر برسد.
طراحی را بر اساس آنالیز ساختار بدنه بهینه کرده و چند عدد صفحه فولادی معمولی را برای جوشکاری خیاط انتخاب کنید که می تواند سرعت استفاده از مواد را بهبود بخشد ، فرآیند ثانویه پردازش را از بین ببرد و تعداد قالب ها را بسیار کاهش دهد. پس از استفاده از پنل های جوش داده شده در خط تولید جانبی شرکت تویوتا موتور ژاپن ، تعداد قطعات 66 درصد کاهش یافت ، تعداد قالب ها از 20 به 4 کاهش یافت و میزان استفاده از مواد از 40٪ تا 65٪. با استفاده از جوشکاری خیاطی لیزری ، یک ماشین متوسط می تواند 9 کیلوگرم بدون تأثیر در قدرت آن از دست بدهد.
در حال حاضر ، شرکت های بزرگ خارجی فولاد در حال توسعه جدی خطوط تولید جوش متناسب با لیزر هستند. ArcelorMittal دارای 35 خط تولید جوش متناسب با لیزر است و محصولات آن بیش از 50٪ بازار اروپا را شامل می شود. Solblank ایتالیا دارای 14 خط تولید جوش متناسب با لیزر است و همچنین در حال برنامه ریزی برای ایجاد 4 خط در جوشکاری برقی لیزری است. ThyssenKrupp سرمایه گذاری های مشترک متناسب با لیزر در اندونزی و ایالات متحده (دیترویت) ایجاد کرده است. بریتانیا استیل یک مرکز تخصصی (شرکت) ایجاد کرده است که می تواند سفارشی برای خودروسازان داشته باشد. ایالات متحده و ژاپن نیز هر دو شرکت های مشابهی را تاسیس کرده اند. در حال حاضر ، خلال های خیاطی تولید شده در اروپای غربی 70٪ از کل تولید جهان ، 20٪ تولید در ایالات متحده و 10٪ در ژاپن را تشکیل می دهد.