汽車制造中的遙控焊接技術(shù)
發(fā)布日期:2012-08-29 蘭生客服中心 瀏覽:3294
一套遙控激光焊接系統(tǒng)(RWS)在墨西哥柏布拉市Magna-Autotek投入滿負(fù)荷生產(chǎn)。這套R(shí)WS采用了高功率CO2激光器和可動(dòng)反射鏡,用激光束的能量焊接板金件。大功率、光束質(zhì)量極好的CO2 激光器的問(wèn)世,使該技術(shù)能夠應(yīng)用于1m ×1m或更大的加工面積。這種方法同傳統(tǒng)工藝相比具有周期快、占地小等優(yōu)點(diǎn)。Magna-Autotek是“一級(jí)”汽車供應(yīng)商,在供給一家汽車總裝廠的一種零件上他們采用了遙控激光焊接技術(shù)。
該零件是2005 大眾捷達(dá)A5車門(mén)防側(cè)撞桿,由三個(gè)沖壓件焊接而成。在這個(gè)鍍鋅低碳鋼組件上有12條搭接焊縫。滿負(fù)荷生產(chǎn)始于去年十月,預(yù)計(jì)5年內(nèi)年產(chǎn)317,000輛。因?yàn)橛凶箝T(mén)和右門(mén)之分,防側(cè)撞桿年產(chǎn)634,000件。Autotek廠實(shí)行每周5天的兩班工作制,相當(dāng)于每小時(shí)生產(chǎn)235件,即每個(gè)零件耗時(shí)大約15.3 s。
用戶零件圖上規(guī)定了激光焊接,因?yàn)樵摿慵呀?jīng)以這種方式在德國(guó)生產(chǎn),且墨西哥的工廠也采用同樣的零件裝配汽車。為了確定最適合于該用途的激光焊接工藝,Autotek對(duì)工業(yè)機(jī)器人用Nd:YAG激光器和遙控焊接CO2激光器進(jìn)行了評(píng)價(jià)。如上所述,該零件在德國(guó)采用Nd:YAG激光器和工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)。Autotek為這兩種焊接方式分別制定了方案,并向一些潛在的“集成系統(tǒng)供應(yīng)商”詢價(jià)而獲得投資成本。針對(duì)這一應(yīng)用的結(jié)論概括如下:
◆兩套系統(tǒng)的投資費(fèi)用大致相同,一套R(shí)WS工作站和2臺(tái)Nd:YAG激光器的成本相當(dāng)。現(xiàn)有Nd:YAG系統(tǒng)焊接一個(gè)零件需要24 秒。循環(huán)時(shí)間分析顯示,RWS可在26秒內(nèi)焊2件(幾乎是上述結(jié)果的兩倍)。因此,在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,RWS可以達(dá)到每15.3 秒一件的滿負(fù)荷生產(chǎn)率。
◆RWS系統(tǒng)的維護(hù)成本低得多。Rofin “板條式” CO2 激光器不需要更換任何光學(xué)器件,只須每8個(gè)月更換一次預(yù)混氣瓶。而Nd:YAG激光器需要頻繁更換泵浦燈,耗電較大,而且必須經(jīng)常更換聚焦鏡的保護(hù)蓋。
◆RWS易于程控實(shí)現(xiàn)不同的焊縫形狀和擺焊功能,這一特性為按照零件結(jié)構(gòu)“定制”焊縫模式、改進(jìn)總體焊接強(qiáng)度和零件剛度提供了較大的靈活性。
◆RWS提供更高的激光功率和從一個(gè)焊接位置快速 (50ms) “跳”到另一個(gè)焊接位置的能力。這大大加快了生產(chǎn)周期,為今后使用該系統(tǒng)焊接其它零件提供了靈活性。
根據(jù)這一分析,Autotek斷定,就焊接防側(cè)撞桿的用途而言,RWS是具有成本優(yōu)勢(shì)和較高靈活性的解決方案。
遙控激光焊接原理
上世紀(jì)九十年代后期,大功率(最小3kW) CO2 激光器已經(jīng)可以提供很高的光束質(zhì)量。如圖2所示,標(biāo)準(zhǔn)RWS包括大功率 (可達(dá)6 kW) CO2 激光器和“遙控”長(zhǎng)焦距 (通常1000mm-1600mm) 掃描系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以象機(jī)器人或CNC控制器那樣執(zhí)行編程路徑,完成鈑金組件的激光焊接。
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