激光焊接技術在大眾汽車的應用

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tags: 焊接技術    時間:2014-03-13 21:28:47
激光焊接技術在大眾汽車的應用簡介
    作為在汽車結構件生產中使用激光焊接的倡導者,德國大眾汽車公司的成就無疑是令人羨慕的。據Klaus Loeffler博士(德國大眾汽車公司焊接……
激光焊接技術在大眾汽車的應用正文

作為在汽車結構件生產中使用激光焊接的倡導者,德國大眾汽車公司的成就無疑是令人羨慕的。據Klaus Loeffler博士(德國大眾汽車公司焊接工藝總監)在由密歇根大學組織的第十二屆年度汽車激光應用研討會中發言聲稱,大眾早在1993年就已將激光運用到車身製造上,而首次大規模生產應用則是在96年進行的車頂焊接。 
  到97年,已有三個車型擁有激光焊接的車頂。隨著時間的推移,更多的車型和更多的應用方法加入了這個行列。據Klaus Loeffler博士稱,如今,要說哪種車型的總成使用了最多的激光製造技術,那麼無疑當屬大眾的Golf V。該車型竟擁有總長達70米的激光焊接縫,這個不能不令人驚異。沒有哪種車型能和其相比。那麼這是否意味著點焊已經從Golf車型中消失了呢?不,Loeffler回答說,Golf V車型仍然有大約1,400個點焊(相比之下,Golf IV車型的點焊多達4,608 個,而激光焊接總長只有1.4米)、電弧焊接(7 米)和膠粘劑(30米)。他承認,Golf V車型實際上“或多或少還是以點焊為設計出發點”,這就意味著開發下一車型時,公司將有空間進行進一步的結構改進(Golf V與其前任車型相比,增加了超過80%的靜態抗扭剛度,超過15%的動態抗扭剛度,和超過35%的動態撓度)和減重處理(減少的邊緣寬度促進金屬板大量減少)。大眾並不只將激光應用於焊接,還分別應用於釺焊和切割。在大眾的沃爾夫斯堡工廠里,舉例來說,有150台4千瓦Nd:YAG激光器(據trumpf數據顯示),1台1千瓦Nd:YAG激光器(據trumpf數據顯示),250個激光焊接頭,和3個激光切割頭。雖然大眾使用激光的優勢主要體現在沃爾夫斯堡工廠,Loeffler說道,但是激光設備在整個集團中卻都有使用,無論這些工廠是處於低成本地區還是處於高成本地區。因而,您能在從比利時到南非的各個地區中都能看到他們。 
  汽車以每小時100個工序的速度生產。無疑,生產的正常運轉是極為重要的。 但是,Loeffler認為這個已經不成問題,估計正常運行率已超出99%。“保持高效以獲得時間”。應當值得注意的是,設備操作人員既非科學家,也不是光學工程師,他們只是接受過設備操作培訓的普通人。在操作人員對於操作流暢度的重要性演講中,Loeffler說道,“工人必須感覺是他們擁有了這些系統”。雖然也許他說的不盡客觀,他形容說激光處理是“我們工廠中最值得信賴的工序,”並說,“這些技術都已被驗證。”。 
  車身焊接使用激光系統的一大好處是設備具有天生的強大柔性。例如,大眾開發了一種擁有14個激光設備的結構平台,不僅可以為Golf焊接(5,340mm)和鍍銅(3,400mm),還可以處理VW車型中小到Lupo(“三公升”汽車, 這麼說是因為它每行駛100km需耗燃油約三公升)大到Touareg SUV(在Cayenne的保時捷汽車公司,激光焊接也被用於Touareg底盤拼接)。結構平台對地面面積的要求比類似的點狀焊接設備要少40%。另外,Loeffler指出, 也可以使用某個平台的激光發生器為同類平台提供裝載/固定/卸載工作,因此可充分利用加工設備。 
  沿著主生產線配置激光機器人。Loeffler說正如他們將4千瓦YAG激光器進行了標準化,他們同時也規範了配備夾具的激光頭的使用(夾具類型包括:輪狀夾具,雙輪夾具,對開輪夾具,還有單指形與雙指形夾具)。同樣,它的好處是可使設備很容易加工與現有產品不同的其他產品。另外,換產品時間也得以縮短到最低。 
  汽車製造的另一個問題是公差疊加問題。在這點上,Golf和其他車型一樣。Loeffler稱這個問題已經解決,例如在安裝前保險杠安裝板時使用了一個元件,可對車身進行光學測量以確定尺寸,接著激光在前端切開足夠長的軌道,然後將安裝板準確到位地焊接上去。Loeffler將之形容為“最令人讚歎的激光元件”,這個形容並不為過。 
  雖然激光技術並不便宜,據Loeffler的推測,四年之後就能收回預期的投資。VW不僅在激光設備的數目上大大增加(目前已添置到450台,這已經遠遠領先於其他汽車製造廠商),而且Loeffler的目光已經投向了下一代激光設備。他在尋找一種6kw的設備,其效率可達20%,光束質量達到6mm*mrad,可在長達100m的光纜中靈活傳送,正常運行時間達99.9%,而修理時間不超過30分鐘。 
  Loeffler順便提及他長期一直從事的是塑料的切割和焊接工作。也許,VW將來會在自己的廠房內看到塑料材料的焊接場景。    

 

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