寶馬公司采用激光焊接的差動(dòng)齒輪替代傳統(tǒng)的螺栓連接,新設(shè)計(jì)的齒輪主要用于前后軸向齒輪嚙合應(yīng)用中。該設(shè)計(jì)帶來的主要優(yōu)勢有以下幾點(diǎn):降低了成本、減輕重量、更小的零件尺寸、降低噪音。
寶馬公司最初在2003年11月和Trumpf公司就該項(xiàng)目進(jìn)行接觸,并由這兩家公司進(jìn)行聯(lián)合工藝開發(fā),在2006年2月正式投入生產(chǎn)。該差動(dòng)齒輪使用TLC1000激光加工站以GGG60球墨鑄鐵和表面硬化鋼為材料進(jìn)行填料焊接。激光在白車身焊接的應(yīng)用
白車身是由所有結(jié)構(gòu)件和大部分覆蓋件焊接在一起形成的一個(gè)焊接總成,是汽車的主要部分,其質(zhì)量對(duì)汽車整體功能有很大的影響,一般可將其分為20個(gè)大總成。
舉例來說,在德國大眾,激光在白車身的應(yīng)用從1993年開始,經(jīng)過了10余年的發(fā)展,從最開始僅用于車頂連接,到現(xiàn)在已經(jīng)遍布白車身的各個(gè)部分。從車頂焊接的應(yīng)用來看,大眾的帕薩特車型經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段,第一階段是電阻點(diǎn)焊,在車頂產(chǎn)生了15mm寬的焊接帶,第二階段是采用角焊以及激光焊接的方式,產(chǎn)生8mm寬的的焊接帶,第三階段采用激光硬釬焊進(jìn)行角焊,帶來無縫的焊接效果。
遠(yuǎn)程激光焊接為何具有生產(chǎn)力?
傳統(tǒng)的激光焊接會(huì)消耗大量時(shí)間在系統(tǒng)或部件的行程及定位上,缺乏生產(chǎn)效率。而使用掃描頭的激光遠(yuǎn)程焊接不僅顯著降低循環(huán)時(shí)間,而且?guī)缀跬耆硕渭庸r(shí)間。在后蓋板的加工當(dāng)中,激光焊接大大提升了生產(chǎn)率,以德國大眾為例,從前采用電阻點(diǎn)焊,完成34個(gè)焊點(diǎn),需要使用4臺(tái)機(jī)器人,5個(gè)焊矩,焊接時(shí)間需要34.7秒。而采用了激光掃描頭進(jìn)行遠(yuǎn)程焊接后,完成34條焊縫只需#p#分頁標(biāo)題#e#1臺(tái)機(jī)器人,一個(gè)振鏡掃描頭,焊接時(shí)間縮短為13秒。
下面進(jìn)一步比較了遠(yuǎn)程焊接二級(jí)總成時(shí)不同焊接方式的效率差別(來源:BMW)
不同技術(shù)的效率比較:
電阻點(diǎn)焊:30s
傳統(tǒng)激光焊:23s
遠(yuǎn)程激光焊:5s
白車身的另一大趨勢:材料混合
拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板,以滿足零部件不同部位對(duì)材料不同性能的要求。這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。
以車門內(nèi)板為例:為了保證功能的需要,車門內(nèi)板的主體必須有一定的柔性,而門板的前、后部需要有一定的強(qiáng)度。如果采用傳統(tǒng)的沖壓成形方法就需要另外設(shè)計(jì)加強(qiáng)板,而采用拼焊技術(shù),可先將三塊不同厚度的鋼板拼焊成一塊整板,即可沖壓成形。
大眾汽車在GOLF5和PASSAT B6兩款車型上將不同拉伸強(qiáng)度的材料在進(jìn)行拼焊后整體沖壓,一方面降低了車身的重量,另一方面也降低了材料成本,使其產(chǎn)品在市場上更具競爭力。
高強(qiáng)度鋼板的新切割方法
將高強(qiáng)度鋼用于車身骨架,在保證車身強(qiáng)度和剛度的同時(shí)減輕重量,并帶來汽車車身的抗撞性能和抗凹性能的提高,由此顯著提高汽車的安全性。大眾汽車使用這種材料生產(chǎn)新PASSAT白車身的多個(gè)部件。對(duì)于一些具有復(fù)雜輪廓的高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)部件來說,無論從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度來說,機(jī)械沖壓手段已經(jīng)達(dá)到極限,而激光切割能帶來非常有效的加工。新PASSAT車型的隔板部分(位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙和駕駛室之間,又稱防火墻#p#分頁標(biāo)題#e#),材料為22MnB5, 彈性極限約1700N/mm2。通過采用CO2激光器和5軸加工方式的TRUMPF TLC1005激光系統(tǒng)可高效完成該部件上11處的加工。
汽車內(nèi)飾件的應(yīng)用
激光遠(yuǎn)程焊接汽車座椅也是一項(xiàng)重要的應(yīng)用,另外這種方式也改變了傳統(tǒng)的鈑金件設(shè)計(jì),有效減輕了汽車內(nèi)部鈑金的重量。采取T形焊的鈑金件重量比采用傳統(tǒng)電阻焊的部件減少了1/3。此外,其他方面的激光應(yīng)用還包括對(duì)汽車內(nèi)飾件打標(biāo)等等。
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