Легкие конструкции являются важным фактором в процессах “энергетического прорыва”, сокращения газовых выбросов и сохранения природных ресурсов. Однако эффективное применение принципов легкой конструкции возможно только при использовании методов соединения, адаптированных к конкретным материалам.
- Audi разработала технологию лазерной сварки алюминия
- Новые технологии дешевле и эффективнее
- Лазерная сварка по новому методу сокращает производственный процесс
- Лазерная сварка алюминия используется при производстве Audi A8
Гибкая, но стабильная технология соединения легких материалов лежит в основе перспективного проектирования легких автомобилей. Компания Audi разработала новую технику в этой области. Дистанционная лазерная сварка алюминия позволяет контролировать тепловой поток в заготовке.
Точное позиционирование лазерного луча по отношению к сварочной кромке снижает риск образования тепловых трещин, поскольку глубина проплавления точно контролируется. С другой стороны, соответствующее управление процессом позволяет определить размер зазора между деталями во время соединения и эффективно заполнить его.
Преимущества лазерной сварки
Еще одним преимуществом новой технологии лазерной сварки является не только повышение эффективности, но и снижение текущих производственных затрат – не в последнюю очередь потому, что при этом не используется сварочная проволока или защитные газы. Кроме того, это позволяет в некоторых случаях снизить потребление энергии (до половины), что уменьшает деформацию деталей под воздействием тепла. Высокая скорость подачи и более низкие требования к энергии лазерного луча снижают выбросы CO примерно на 25% – в основном благодаря возможности производить легкие конструкции с более короткими фланцами. Сварные швы в дверной раме Audi A8 являются тому подтверждением. Audi – первый производитель автомобилей, использующий дистанционную лазерную сварку для соединения стандартных алюминиевых сплавов.
– Современная дистанционная лазерная сварка позволяет при серийном производстве экономить 95 процентов текущих затрат”, – говорит доктор Ян-Филипп Веберпалс, который отвечает в Audi за разработку легких конструкций и их соединение с помощью лазерного луча.
Лазерная сварка без перерывов
Задача, сопровождавшая разработку этой инновации, заключалась в том, чтобы объединить возможности дистанционной лазерной сварки, используемые при соединении стали, со специфическими свойствами алюминиевых материалов в одном процессе.
До сих пор лазерная сварка монолитных алюминиевых соединений – особенно при формировании нахлесточного соединения с галтельным швом – осуществлялась только путем тактильного (осязательного) введения оптических элементов в обработку, что требует длительного времени процесса. Кроме того, свариваемость детали в основном определяется составом сплава, который получается в результате добавления высоколегированной проволоки, вводимой в лазерный луч. Компоненты сплава влияют, например, на прокаливаемость, микроструктуру и сварочную ванну.
Дистанционная лазерная сварка стала проверенным и широко используемым методом соединения для промышленного производства стальных деталей. Быстрое позиционирование лазерного луча благодаря встроенному сканеру позволяет практически полностью избежать перерывов в производственных процессах, что значительно увеличивает размер и, следовательно, эффективность крупносерийного производства. Однако преимущества дистанционной лазерно-лучевой сварки стальных деталей не могут быть полностью перенесены на процесс изготовления алюминиевых кузовов из-за свойств этого материала.
До сих пор одним из самых больших препятствий была полная замена тактильного наведения сварного шва. В новом разработанном методе, в зависимости от формы компонентов и геометрии сварного шва, лазерный луч точно позиционируется зеркалом сканера с помощью оптической идентификации кромок на основе лазерной триангуляции. Кроме того, оптически направляя сварной шов с помощью зеркал, можно использовать высокочастотные колебания, которые адаптируются к геометрии детали и условиям процесса. Этот метод сварки можно использовать для заполнения зазоров, регулировки ширины шва и глубины проникновения лазера.
Сварочная проволока – что вместо нее?
Точная регулировка плавления и закалки обеспечивает гибкое формирование сварного шва в соответствии с заданной геометрией. Это позволяет осуществлять оптическое наведение сварного шва в сочетании с определенной пространственной и временной модуляцией лазерного луча. Заменив сварочную проволоку на оптическое ведение кромок, можно значительно сократить подающие движения робота, увеличить скорость производства при том же результате процесса и, таким образом, значительно повысить общую эффективность процесса. Удаленная лазерная сварка по сравнению с обычной лазерной сваркой дает экономию времени примерно 53%.
Рейтинг
статьи