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汽車制造

半導體激光釬焊應用于白車身(一)

星之球激光 來源:佳工機電網(wǎng)2012-10-13 我要評論(0 )   

某些時候,降低成本的同時也能夠改觀車的外形,制造出更好的車輛。比如:運用激光釬焊來接合汽車頂板和側板。與激光焊接或電子點焊相比,激光釬焊極大地改善接縫的美觀...

 

某些時候,降低成本的同時也能夠改觀車的外形,制造出更好的車輛。比如:運用激光釬焊來接合汽車頂板和側板。與激光焊接或電子點焊相比,激光釬焊極大地改善接縫的美觀度,以至于可以省略接縫飾條。而消費者也得到了更多的好處:汽車更加輕便、安靜、結實和安全,不再有額外的塑料部件。因此,本文作者依據(jù)經(jīng)驗得到的結論是:不用去商店修理塑料部件彈出的問題——這通常既耗時又費錢。省掉額外的部件還意味著汽車線條更加光滑,因為接縫表面是連續(xù)的,并且沒有容易累積污垢的縫隙。

 

歷史

 

過去二十年里,激光被廣泛引入白車身生產(chǎn)線。雖然沃爾沃和寶馬是最早付諸行動的品牌,但大眾汽車很快迎頭趕上,不久就躋身于前沿,在德國沃爾夫斯堡以及世界各地的工廠安裝了數(shù)百個燈泵浦Nd:YAG激光器。首個激光接縫是隱形焊接,主要用于縮小凸緣尺寸和減輕車身重量,并通過使用液壓成形的立柱使得車身結構更為結實。這些結構性焊接一直沿用至今。但是,激光接縫的優(yōu)點在激光釬焊鍍鋅鋼板時,或是對A級表面使用填充焊絲進行激光焊接鋁板時,最為明顯。對于這些表面來說,一條已準備好接受油漆噴涂、幾乎無需后期處理的低度彎曲、結實的接縫,使這一加工過程變得獨一無二。對鍍鋅鋼板的A級激光釬焊于1997年被奧迪TT引進使用。將C柱連接至后圍側板,就可以將C柱既用于敞篷車又用于轎跑車,而在大眾汽車寶來的行李箱蓋上,必須沖壓在兩部分之上,然后予以接合。

 

設備因素

 

正常運行比率是汽車工廠現(xiàn)場設備的首要考慮因素。通常,正常運行比率要求大于99.5%,最長不超過30分鐘的設備啟動和重啟時長。雖然這和電信設備相差甚遠(如可靠性),但對于業(yè)界激光系統(tǒng)來說,這是一個很大的挑戰(zhàn),也是初期遇到的主要問題之一。通常通過一個雙管齊下的方法來解決:一套可靠的激光器,加上一個可行的備用策略。

 

很多工廠采用所謂的“激光器農(nóng)場”,所有用于同一條生產(chǎn)線的激光器都被放置在中央的環(huán)境控制地點,通常是放在樓房的夾層?,F(xiàn)場使用的激光器通常散布在工廠各處,需要很長的光纖并通過工廠網(wǎng)絡進行高級控制,作為光束傳輸解決方案。當燈泵浦Nd:YAG激光器還是唯一可利用的工業(yè)激光器時,這是最好的解決方案。這些系統(tǒng)體積龐大,效率低下,且需要頻繁進行計劃內和計劃外的維修。

 

最新一代工業(yè)激光器——光纖耦合半導體激光器、光纖激光器或碟片激光器——都基于二極管,并且具備較好的固有可靠性。在新設施中,半導體激光器通常安置在激光設備附近。備用策略通常是基于額外的光纖和光束轉換器,允許分時使用最多6根光纖(以犧牲周期時間為代價),在多個激光設備或車身兩側工作,以免系統(tǒng)運行中斷。備用設備安裝在連鑄機上,當一個激光器出現(xiàn)故障,就可以快速地將備用的激光器移到激光設備旁,從而解決了在生產(chǎn)車間維修故障激光器的時間問題。

 

 

幾千瓦激光器安裝在連鑄機上,解決了汽車業(yè)的另一需求。只有提高了電光轉換效率才可能設計出比美國家用冰箱更小的激光器。碟片激光器和光纖激光器的電光轉換效率分別是25%和30%,而用于釬焊的光纖耦合半導體激光器,其電光轉換效率能夠超過40%。這縮小了激光器內的輔助部件(如電源供應和冷卻系統(tǒng))的尺寸,因此縮小了整體體積。這也意味著可以將冷卻裝置放置在內部或鄰近激光發(fā)生器;和燈泵浦系統(tǒng)相比,大大降低了對外部冷卻的需求。

 

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