汽车制造中的遥控焊接技术

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1、汽车制造中的遥控焊接技术

2、第1...第1本文主要是对遥控激光焊接技术在汽车制造中的应用情况各方面的介绍，同时也简单介绍了遥控激光焊接的原理。一套遥控激光焊接系统（Ragna-Autotek投入满负荷生产。这套Ragna-Autotek是“一级”汽车供应商，在供给一家汽车总装厂的一种零件上他们采用了遥控激光焊接技术。该零件是2005大众捷达A5车门防侧撞杆，由三个冲压件焊接而成。在这个镀锌低碳钢组件上有12条搭接焊缝。满负荷生产始于去年十月，预计5年内年产317,000辆。因为有左门和右门之分，防侧撞杆年产634,000件。Autotek厂实行每周5天的两班工作制，相当于每小时生

3、产235件，即每个零件耗时大约15.3s。用户零件图上规定了激光焊接，因为该零件已经以这种方式在德国生产，且墨西哥的工厂也采用同样的零件装配汽车。为了确定最适合于该用途的激光焊接工艺，Autotek对工业机器人用Nd:YAG激光器和遥控焊接CO2激光器进行了评价。如上所述，该零件在德国采用Nd:YAG激光器和工业机器人生产。Autotek为这两种焊接方式分别制定了方案，并向一些潜在的“集成系统供应商”询价而获得投资成本。针对这一应用的结论概括如下：◆两套系统的投资费用大致相同，一套RAagna-Autotek决心使自己成为“集成供应商”，以便更好地控制工装设计和更好地理解整个工

4、艺。系统布局和工装设计始于2003年3月。到2003年12月，系统装配完毕并焊接首个零件。激光器、扫描器和冷却器全部装在夹层的顶部，以节省空间。在扫描器箱的下面是一个回转式工作台，工作台装有两套夹具，因此可以在一套夹具焊接零件的同时另一套夹具进行上料。楼梯是到夹层进行日常系统维护的通道。整个激光单元必须坐落在专门的底座上，以吸收距离激光单元不足25米之远的冲压车间的振动。为了避免发生大的意外，在安装之前进行振动测量是绝对必要的。地面振动必须小于激光器厂商规定的极限。而且，必须考虑安装排气系统，因为烟尘能够吸收激光。实际系统其设计思想是一个回转式双工位手动上下料工作台，装于一个工

5、位的两个夹具用于左侧门装配件的焊接，装于另一个工位的两个夹具用于右侧门装配件的焊接。操作员把焊接好的组件卸下来，把它们放入箱子，然后装载一组新的冲压件，按“循环开始”键。于是，工作台旋转，启动焊接程序，过程重复进行。为了保护眼睛，有一面半墙随转盘旋转，为焊接过程提供一个不透光的密封环境。为了工厂人员的安全，系统全部用薄金属板进行封闭，形成一个“I级”安全焊接系统。工装与等离子体抑制：尽管遥控激光焊接法速度快且极大地节省空间，但是在工装和零件装配方面确实有一些必须予以考虑的难题。激光光束没有作用力，不像在点焊方式下，电极装在焊枪或液压油缸驱动的夹钳上。如上所述，电弧焊接利用送丝机

6、构，而且考虑到了焊缝间隙。因此，为了定位和固定待焊部位，激光焊接需要工装夹具。此外，激光焊接镀锌材料时，需要设法排放锌的挥发物。否则，锌在焊接过程会挥发，使焊缝产生额外的孔隙和气孔。如果焊接镀锌材料，工装必须同专用的零件夹具相结合，共同提供挥发物排出的方法。不管金属镀层如何（镀锌或无镀层），CO2焊接通常需要抑制和/或驱散在激光焊接过程产生的等离子体，因为等离子体干扰激光束，可能引起焊接过程不稳定或者完全无法焊接。“等离子体抑制气体”或“保护气体”可以是氦、氮、空气或某种混合气体，因具体用途和激光功率大小而定。为了成功应用遥控焊接技术，气体喷嘴的位置和打开顺序也是一个值得考虑的

7、重要因素。Autotek自行设计和制造了工装夹具，满足了对零件的适当装夹及定位保护气体喷嘴的需求。第一套原型工装于2003年1月完成，并在安大略省布兰普敦Magna的PromatekRD中心进行试焊。作为其不断过程改进的一部分，现在Autotek正在对零件夹具进行第三次改进。零件设计：采用激光焊接技术的冲压件供应商已经解决了挥发物排放问题，方法是在待焊区域压印一个凹坑或圆窝，这个特征可以直接做到冲压模上，也可以在冲压工序以后添加。最终结果是形成0.1~0.2mm的间隙，为锌的挥发留出一条通道。与点焊不同，激光焊缝非常窄，而且只须进行单面焊接。遥控焊机的扫描镜可以在程序控制下生成

8、不同的焊缝形状或样式。此外，激光焊接的零件比点焊零件刚性好，不易弯曲。在零件的设计过程中就必须牢记这些概念，以便充分利用激光焊接的优点。焊缝宽度比较小，有可能减轻零件重量。对激光焊接来说，许多点焊应用所需要的余隙孔是不必要的。Autotek针对这个防侧撞杆焊接项目对上述问题进行了考虑。从图5可见，待焊部位冲有小圆坑，为锌的挥发提供方便。零件上有12条焊缝，形成结实刚性的组件。遥控焊接工装和零件的开发工作还是比较新的工作，尽管制造夹具使用了标准件，但在专用零件夹具、保护气体排放和冲压工艺的开发