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文檔簡介
1、 激光技術:加工高強度鋼的新渠道汽車制造商越來越依賴于激光技術來進行高強度鋼的加工處理。無論是用于焊接、切割或是表面處理,激光加工的經濟優勢均得到進一步體現。高強度鋼在汽車工業中得到越來越廣泛的應用,這使得汽車的制造成本進一步降低。其原因在于,高強度鋼的使用降低了汽車裝配環節中的零部件的數量,因此降低了生產成本,減輕了整車重量,最終使得汽車的燃油消耗得以降低。激光堆焊應用表面耐磨處理新型鋼材的使用并非一帆風順,沒有 汽車制造商越來越依賴于激光技術來進行高強度鋼的加工處理。無論是用于焊接、切割或是表面處理,激光加工的經濟優勢均得到進一步體現
2、。高強度鋼在汽車工業中得到越來越廣泛的應用,這使得汽車的制造成本進一步降低。其原因在于,高強度鋼的使用降低了汽車裝配環節中的零部件的數量,因此降低了生產成本,減輕了整車重量,最終使得汽車的燃油消耗得以降低。激光堆焊應用表面耐磨處理新型鋼材的使用并非一帆風順,沒有任何障礙。為了獲得高強度或超高強度性能,通常在成型期間對汽車零部件進行壓力硬化處理。奧地利格拉茨理工大學的模具與成型研究所進行的“Cool Tool”項目正是進行了這方面的研究。這套方案包含了一套對壓力硬化過程進行低溫回火的模具加工系統,這個系統利用經過改進的技術,可以更加經濟地對硼化合金鋼進行壓力硬化處理。冷卻通道的幾何形狀就像網絡一
3、樣布滿于模具內部,從而優化了冷卻與加熱能力,縮短了加工周期。模具通常采用球墨鑄鐵材料制成,其成本很低,而且便于進行二次加工,但是存在表面強度低、耐磨性差等問題,所以有必要在承受高載荷區域覆上一層高硬度材料,激光粉末堆焊就可完成這個操作。事實證明,激光粉末堆焊是一種很好的完成此種工藝的方法。通快激光系統公司也進行了此種工藝的研究,并且開發出了金屬粉末直接沉積設備(Direct Metal Deposition,DMD)。在這種工藝中,金屬粉末以與激光光束同軸的方向被送入工件表面激光熔池中,而不必對工件進行預熱。金屬粉末與基體材料一起形成了高強度的耐磨冶金混合物。與傳統的燒結方法相比,激光粉末沉積
4、有著無可比擬的優勢:熱輸入量小,硬度增加而且表面裂紋減少;涂層內部硬度有限分布,摩擦系數好;基體材料變形微乎其微,殘余應力在成型中不會導致裂紋。而且激光粉末沉積完全可以用于自動化生產。三維激光切割無可替代的方法切邊是對高強度鋼的另一項挑戰。三維激光器切割適用于成型鈑金件的切邊,特別是對于強度高達1500 MPa的鋼板,因為沒有其他的加工方法可以替代。在這種情況下,用戶就沒有必要對昂貴的沖壓設備和剪裁設備進行投資。因為在加工這些高硬度的材料時,傳統設備的沖模或者刀具的使用壽命會大大縮短,而激光切割就不必考慮這些問題,還具有安裝時間短、可靈活更換產品或樣品生產等優點。通快的三維激光產品TruLas
5、erCell已應用于大眾帕薩特B側圍的切割,當然包括切邊。B側圍由高強度鋼熱成型而成,其硬度很高而且要承受很大的應力。高強度鋼所制的B側圍增加了耐沖撞力,提高了汽車的安全性。這也是盡管高強度鋼的成本較高,可是汽車制造商還是愿意使用的原因。激光焊接效率、柔性、經濟激光既可進行高強度鋼的切割,也可用于焊接。激光焊接效率更高,更加經濟,而且焊接質量得到很大提升。但激光焊接對精度要求更高,而且激光器的投資成本相對而言也比較高。同激光切割相似,激光焊接的優勢之一就是熱輸入量很小。因為對于高強度鋼來說,在熱輸入量過大的情況下,其中某些合金就會喪失高強度的特性。激光焊接同樣也是高質量的加工過程,只有很小的熱
6、變形,幾乎不會使材料產生翹曲,其精度也無與倫比。除此以外,激光還可以用來焊接某些不可想象的部件,如轎車后擋板和頂蓬連接處。而且,激光焊接與傳統點焊相比,需要的凸緣更小,這同樣降低了車身重量和燃油消耗。要實現這些優越性,連續焊縫是必要的。掃描焊接(Scanner Welding)則提供了更高的焊接效率、更大的柔性以及更好經濟性,特別是對于某些部件需要很多短的搭接焊縫時更是如此。掃描焊接也被稱之為遠距離焊接(Remote Welding),這是一種使用掃描鏡組的動態焊接工藝。通常的工件移動或者是焊接鏡組移動時間減少了。一個或兩個振鏡在掃描鏡頭內將激光光束快速在焊縫之間切換,所需時間幾乎為零。焊縫之
7、間的距離越大,工件上的焊縫數量越多,這種技術的優勢越明顯。可以采用各種形狀的焊縫而不要增加焊接時間,這使得熱變形進一步降低。采用這種技術,焊接時間可以降低60%。因此,一個掃描鏡組工作站可以替代幾個傳統的焊接工作站。在使用這種掃描焊接技術后,汽車車身的結構件可以變得更加靈活。焊縫形狀可以根據焊點的強度要求采用不同的形式。這樣,焊接凸邊的尺寸相對電阻點焊可以進一步減小。汽車制造業因此得益于重量更輕、更加經濟的高強度零部件。而且,激光掃描焊接僅需要從工件一側進行焊接,這可以使得接頭尺寸減小,降低車身重量但保證了車身強度。例如,掃描焊接工作站可以采用通快TLF激光的TrumaScanL4000或者是PFO配合工業機器人來實現。這種工作站也可以對整個車身進行三維加工。通快公司的高光束質量的TruDisk固體激光器用來配合機器人系統進行掃描焊接。對未來車身
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