钓鱼岛危机——汽车领域的激光“攻坚战”
Ghent制造工厂的整套装置包括一个6kw CO2激光器、一台5关节机器人和一个由五个反光镜组成的光束传输系统,最后一个反光镜呈抛物面,有聚焦作用。系统配置有三个各不相同、可更换的激光焊头,每个焊头的焦距均可调节。其焊接速度大约为5.5m/min,通过预置指令来完成每一部位焊接工作周期。
主要的困难是0.8mm无涂层钢板与0.8mm的镀锌钢板(8μm镀层)搭接接头的装配固定。因为其中一块钢板是封闭式框架结构的一部分,无法进行背面固定支撑。借助压力辊装置(PRD)最终解决了这一难题。一个铜轮装在激光器头部,通过激光头的伸缩来实现Z轴方向位置的微调。轮子上250N的力压紧工件,并保证着力点处于最佳位置。焊接使用氦作保护气体,流量为30L/min。
由于用于汽车车身制造的激光焊接车间投资金额相当可观,当Volvo决定于1994年夏季在瑞典的orslanda制造厂开始采用激光焊接技术生产 850型产品时,不得不考虑降低投资成本可能性。在早期Ghent设备的基础上,新的激光焊接工作平台设计的主要目标是优化投资成本,因而其自动控制系统更简单、更具灵活性。新系统用两个重125kg的标准型机器人和两个由蔡斯(Zeiss)伸缩管组成的光束导向系统,代替以前的专用机器人。虽然新系统的资金投入比以前降低25%,但是在焊接质量和正常运行用时间方面效果甚佳。
当新的Volvo S80型轿车于1998年推出时,Torslanda的生产车间必须配备第二套6kw激光电源以满足产量要求。于是,这种S80型和S70型(850型的前期产品)在同一装配生产线上进行混合性生产。这就意味着可以在车身的两边同时进行焊接,而以前的焊接工艺只能在一边焊接。Saloon型车身焊缝长度大约为1.4m,Estate型车身的焊缝长度为2.3m。位于Ghent和Torslanda的两个生产车间总共生产了不下一百万辆轿车车身,激光焊接连续焊缝长度达四百万米。
2、宝马汽车公司(BMW)
在BMW最新推出的第5系列车型上,激光焊接范围应用很广,每辆车身的焊缝长度达11m,而且Dingofing制造厂每天的激光焊接长度可达12000m。
两台5kw CO2激光器分别连接一个工业机器人,利用蔡斯伸缩管和700N的压力辊装置,使被焊工件的间隙达到最小程度,从而实现从车身顶部到单边的焊接。焊接是间断性的(每一边有10条焊缝),焊接速度为5m/min。焊接从车身顶部一直延伸到尾部的横梁结构。为了确保焊接质量,还引入了用于监控激光等离子辐射热量和温度的Jurca系统。
在次装配线上,有两台或两台以上的5kw CO2激光器焊接汽车的仪表板结构。开始是下盖板和上盖板(组成围墙板)与隔板连接,形成封闭罩式仪表板结构。这一焊接由两个机器人同时进行平行对称焊接,以避免结构扭曲变形。该装配线可以连续焊接4.5m的长度的焊缝,有效提高了车身的抗扭曲刚度。
在装焊汽车行李箱盖板时,BMW使用了光束跟踪导向技术。一旦激光束的运动轨迹有微量的偏离,它就能通过跟踪反馈信息对光束聚焦点进行校正。这项技术还有一个长处,对焊接零件的定位精度要求不是很高。行李箱盖板包括两个部分,上、下盖板一个,采用这种技术将它们焊接起来。焊接工作由一台2kW CO2激光器完成,激光器由一台龙门架式机器人系统操纵。在隔板和行李箱盖板的焊接,也要采用焊缝跟踪技术。
3、福特汽车公司(Ford)
在Ford的科隆制造厂,用Nd:YAG激光器焊接Scorpio estate型车身顶部与侧部。2kW激光器产生的波束通过光纤传递系统到达装在工业机器人上的焊枪。焊枪配置有一个导向轮,它平行于焊接激光镜头运动。按照程序预置的夹持力,导向轮压紧钢板,以保证激光束焦点处的工件位置恒定。依靠这种激光技术,福特公司宣称其车身顶部焊缝热影响区能够更小,而这一点是普通电阻焊无法达到的。另外,焊缝是连续的,使车身刚度和密封性大大加强,从而减少噪音的产生和密封材料的用量。
4、奥迪汽车公司(Audi)
目前,Audi和大众汽车公司(VW)都是使用Nd:YAG激光器进行车身顶部焊接。Audi在Ingolstadt将这种技术用于制造A3和A4系列型号的汽车,而在Neckarsulm制造A6型的汽车仍采用CO2激光技术设备。在Audi的Ingolstadt制造厂,每天可生产1,800辆小轿车。A3和A4型的轿车由三条平行的车身装配线来生产。
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