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丰田激光技术革新 缩短周期降低成本

2015-06-05 09:32
小鱼时代
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  为了缩短车身焊接工序的周期而开发的技术是“激光螺旋焊接”(LSW:Laser Screw Welding)。丰田为田原工厂、堤工厂、元町工厂、丰田九州工厂导入了该技术,并从“雷克萨斯IS”开始推广。

  图1  激光焊接技术“激光螺旋焊接”

  目前,车身焊接的主流技术是点焊。方法是用电极夹着钢板,然后通入电流,利用此时产生的热量(电阻热)来熔化并接合钢板。这种工艺存在的课题是所需时间长,焊接速度为每个焊点2.0~2.5秒。为了缩短焊接时间和工序周期,丰田采用了激光焊接法。

  激光焊接法的焊接速度高达每个焊点0.3~1.0秒,比点焊快两倍以上。这是因为从一个焊点到下一个焊点的移动速度很快。激光焊接是利用透镜聚光产生的热量来熔融并焊接钢板的方法。通过控制透镜,可使激光快速移动至焊点,因此能够实现高速焊接。

  普通的激光焊接存在质量不稳定的问题,比如钢板的焊缝容易烧穿或者出现孔洞,但丰田克服了这一难题。不过,该公司并未公开技术详情。

  新的激光焊接机与点焊机一样,安装在工业用机器臂的顶端来使用。不过,由于每台机器人的焊接打点数更多,因此需要的机器人数量更少。最终,成功利用激光螺旋焊接缩短了焊接工序的周期。

  钢材和铝合金均采用激光焊

  为了让新开发的激光焊接技术不仅能用于钢材,还能用于铝合金,丰田正在努力推进开发。如果两种材料能够使用相同的焊接机,就能节省一条焊接生产线。而且,由于能够高速焊接,因此还能构建前所未有的小型焊接生产线。由此便有望使设备投资额降至1/2以下。目前,丰田使用点焊方式来焊接钢材,使用摩擦搅拌焊接方式来焊接铝合金。由于工艺不同,因此必须设置不同的焊接设备。

  不过,激光焊接也存在课题,那就是铝合金容易断裂。在焊接之后进行冷却凝固时,铝合金的收缩幅度大于钢材,因此无法在与钢材相同的焊接条件下,使用激光焊接方式来焊接铝合金。丰田通过改进温度控制,抑制了铝合金断裂。据介绍,目前这项技术已有眉目,应用于车身的时间已经不远了。

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