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激光加工尽显优势

2009-03-28 10:26
风频浪劲
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        汽车制造企业现在越来越依赖于采用激光技术对高强钢进行加工处理,无论是切割、焊接,还是激光熔覆焊,激光都具有绝对的成本优势。

        高强钢和超高强钢得到越来越广泛的应用,减少了装配零件的数量,使得汽车工业中的加工制造更加经济。因此,车辆制造成本、重量和油耗都有所下降。

        激光熔覆焊:表面耐磨

        新钢种的应用并非没有遇到困难。例如,如何在热成型过程中通过加压淬火达到高强甚至超高强的特性。在奥地利格拉茨技术大学的工具及成型学院进行的 “Cool Tool”项目,正好提出了这个问题。这个解决方案包括用于回火成型过程的工具系统,通过改进技术使加压淬火的硼合金钢更加经济。冷却通道是通过管道网络最终到达工具,优化了冷却和加热的性能,从而缩短了加工周期。

        用球墨铸铁制造的工具很经济,而且容易进行再加工。其中存在的一个问题是表面强度和耐磨性比较低,这使得有必要采用一种高强的表面来承受高载荷,例如采用焊接技术。激光粉末熔覆焊是一种由项目合作伙伴——德国通快激光及激光系统有限公司使用的专业加工工艺,也就是通常所说的直接金属熔覆。在这种工艺中,粉末冶金材料与激光束同轴喷洒在未预热母材的构件表面形成的熔池上,冶金粉末与母材金属结合,形成一种高强适合机械承载的冶金化合物。

        与常规焊接工艺相比,激光熔覆焊具有很重要的优势,即很低的热效应。不仅如此,在最小化母材上的热影响区,硬度会增加,裂纹几乎不可见。其他积极的方面还包括表层硬度分散率低和良好的摩擦系数,同时,母材没有明显变形,残余应力使裂纹不容易形成。此外,激光熔覆技术能够通过自动化手段达到再加工工艺的效果。

        3D激光切割技术:加工高强钢最经济的技术

        毛边是高强钢加工过程中遇到的另一个问题,激光切割适合这种加工,3D激光切割尤其适合这种已经成型的金属薄板。如果钢的强度达到1500MPa,就只能采用激光切割技术才能实现,没有其他更经济的方法可以选择。在这种情况下,投资昂贵的冲击和切割工具没有必要。由于材料的超硬性,这些工具的使用寿命会很短。激光切割的优点还包括设置时间短,对不同工件和外形具有很好的适应性。

        TruLaserCell是一种三维加工设备,能够用来切割高强钢,例如切割大众帕萨特的B立柱既不会产生毛刺,也不需要进行再加工。B柱是通过热成型而成的高强钢,是非常硬的承压车柱,它们增加了冲击阻力,更加安全。

        激光焊接:产能更高、适应性更强、更加经济

        通过激光切割的高强钢能够用激光进行焊接,虽然它对焊接零件的尺寸公差要求很高,激光器的先期投资成本也较高,但激光焊接能够使焊接效率和焊接质量更高。

        就激光切割而言,低热输入是激光切割中一个非常重要的特点,因为一些合金的高强特性会由于热效应而导致性能降低。激光焊接同样是一种变形很小的高质量焊接,能够达到很高的精度。除此之外,激光还能焊接以前由于不可视原因而无法焊接的部位(例如,后挡板和车顶侧板的结合)。另外,激光焊接相比电阻点焊能够减小焊缝宽度,这再一次降低了重量和燃油消耗。

        激光扫描焊接提供了更高的生产率、适应性和经济效果,它特别适用于一个构件要求多道短的搭接焊,这种方式也被称为远程焊接。这种高动态焊接技术通过扫描振镜引导激光束到工件进行焊接,移动工件或者焊接头的时间变得很短。一个或两个可移动的镜子集成在扫描焊接头内,激光束在两道焊缝间的定位时间几乎为零。特别是当工件的焊点距离越远,焊点越多,这一优势就愈加明显。因此客户能选择一系列的焊接工艺而几乎没有浪费时间,使热输入和变形最小,而加工时间能被缩短60%以上。在这种条件下,一套激光扫描焊接系统能取代几台传统的焊接站。

        采用激光扫描焊接工艺可以实现任何焊接曲线,使车身结构具有更大的灵活性,并且可以根据特殊的焊接强度进行定制。另外,扫描焊接只需要激光束从一面接近工件,这使得更小的接头和更新、更硬却更轻的车体成为可能。

        固定的激光扫描焊接系统可以通过TrumaScan L4000结和通快的TLF激光器或工业机器人结合通快PFO 扫描焊接头实现,这也能实现车体全部的三维加工工艺。具有高光束质量的固体激光器,例如通快公司的圆盘激光器,可以结合机器人进行三维激光加工

        激光技术开辟了很多新的工艺来加工高强钢,同时,激光加工也被认为是对未来汽车工业发展具有积极推动作用的加工工艺。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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