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激光焊的案例

LSW激光螺旋
豐田于2012年10月在日本國內推出了雷克薩斯LS的小改款,為了提高車身剛性,首次引進了被稱為“激光螺旋焊接”的新型激光焊接法。最近,大家也在新款的普銳斯門洞止口看到了這種連接方式。一直覺得挺神秘的,今天我們就一起來看看豐田一直在推廣的連接方式。 分類介紹 激光螺旋(Laser Screw Welding,簡稱LSW)是一種通過激光束的作用,在板材之間形成熔核的焊接工藝。豐田未公布使焊接點形成圓形的具體方法,不過根據名稱想像的話,估計是通過螺旋狀的照射激光形成的,激光螺旋的原理如圖1所示。 圖1 激光螺旋原理 此前,豐田也是使用激光焊接,具體工藝是在點焊之后的點與點之間激光焊形成細線的方式。焊點之間有由于熱影響區的問題必須間隔一定距離,不然會導致短路電流太大而失效。若焊點間隔太大,未結合的面積就會變大,從而使連接強度降低。 圖2 激光激光螺旋對比 于是,豐田開發了激光螺旋
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高速激光
請問哪位大佬有高速激光焊的相關資料,我查找了焊接工程師手冊和焊接手冊沒有找到高速激光焊的相關知識,我想了解高速激光焊是否是自動激光焊,容易發生的焊接缺陷,使用什么樣的焊機,有相關資料可以推薦嗎
激光模擬-熱源模型+附:ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對比
<p>近期將在技術鄰推出激光焊接的有限元模擬視頻教程,歡迎關注!</p><p>激光焊接的焊縫形貌為窄而深的“釘子狀”,通常使用復合熱源來實現,因此一般需要進行子程序開發。</p><p>下面對MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進行簡要介紹:</p><ol><li>MSC.Marc:作為大型通用有限元軟件,在焊接模擬方面獨樹一幟,在很早的版本中就添加了焊接模塊(注意,非插件!!),提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源,在設置焊接路徑和焊縫填充的設置上非常方便,其中焊縫填充過程提供了生死單元法和靜態單元法兩種方案。Marc從2016版開始,添加了柱狀熱源,將其與高斯面熱源復合,可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的(沒有衰減),這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉體熱源復合而成的激光焊熱源模型,仍然需要子程序開發。</li><li>ABAQUS:同樣作為大型通用有限元軟件,與Marc同出一家,用戶眾多。在激光焊接模擬,甚至普通的焊接模擬方面,都需要子程序二次開發來實現。6.14版本時代,abaqus推出過一款插件AWI,功能還算不錯,但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活,導致每焊接一步,就要建立1個(或2~3個)step,對于焊縫較多的仿真,很不方便;另外,該插件不支持選擇熱源模型,只能將焊縫單元設置為某一溫度(比如熔點)。從2016版開始,ABAQUS求解器支持了逐漸激活(EPA,ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION),以實現經典應用場景:焊接與3D打印;但熱源模型和逐漸激活全都需要子程序開發,本人對新版本探索了一段時間,仍然覺得非常懵逼。
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大幅面激光的數值仿真
激光焊本身對焊接結構件的總體變形影響是非常小的。但如果在一塊大尺寸薄板上,進行上百道次的激光焊接,則后變形也是較為明顯的,尤其是當這類結構件用于航空航天、軌道交通等安全性要求極高的行業中,在產品設計階段對其進行仿真計算,也非常具有實際應用價值。 下文介紹的,是將兩塊大尺寸薄板進行點焊連接的案例。 1. 跟所有的焊接仿真一樣,首先需要進行熱源校核。我們在simufact.welding中,進行局部焊點模型的建立,并調整高斯體熱源的輸入參數,進行焊點校核。 校核點熱源,分為丁字熔池和未透等情況,而在完整模型的計算中,則采用深熔模型。下圖所列的是丁字熔池。 2. 建立完整模型,1m×1.5m的兩板模型,上面均布600個點焊位置。依次按一定的順序進行點焊連接,每一個點焊位置均進行第一步中的小圓焊接進行固定。在simufact.welding中進行模型建立和求解計算,前后處理時間約6h,求解時間約6h。動畫如下所示。 3. 查看后變形。完冷卻后的變形如下所示,變形量放大了40倍。 4. 將后保留變形和殘余應力的模型,輸入simufact.forming進行切孔及內高壓漲形仿真,往兩板之間的未部位輸入高壓氣體使其鼓起,而在焊點位置仍然連接。該部分工作這里暫且先不做展示。 謝謝觀看,歡迎互相交流(334201866@qq.com)。
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激光焊圖1
激光、攪拌、電子束、摩擦....不學習就被淘汰了!
01 激光焊接 激光焊接: 激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數,使工件熔化,形成特定的熔池。 ▲對焊接件進行點焊固定 ▲進行連續激光焊接 激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現,激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。 功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導,此時熔深淺、焊接速度慢; 功率密度大于10~10 W/cm時,金屬表面受熱作用下凹成"孔穴",形成深熔,具有焊接速度快、深寬比大的特點。 激光焊接技術廣泛被應運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領域,給人們的生活質量帶來了重大提升,更是引領家電行業進入了精工時代。 特別是在大眾汽車創造的42米無縫焊接技術,大大提高了車身整體性和穩定性之后,家電領頭企業海爾集團隆重推出首款采用激光無縫焊接技術生產的洗衣機,先進的激光技術可以為人民的生活帶來巨大的改變。 02 激光復合焊接 激光復合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術相結合,獲得最佳焊接效果,快速和焊縫搭橋能力,是當前最先進的焊接方法。 激光復合的優點是:速度快,熱變形小,熱影響區域小,并且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。 激光復合除了汽車薄板結構件的焊接,還適用于很多其它應用。例如將這項技術應用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產,這些工藝需對高強度鋼進行加工,傳統技術往往會因為需要其它輔助工藝(如預熱)而導致成本的增加。
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技術 | 鉬錸合金焊接技術研究現狀
試驗結果表明,低溫輻射將導致試樣硬度顯著增加,但缺少韌性;而高溫輻射雖然同樣導致鉬錸合金件硬度增強,但在高溫測試中仍具有20%~30%的斷后伸長率。主要是因為高溫輻射導致富集錸的相均質形核,平衡了焊縫、熱影響區和母材力學性能的差異。 真空電子束焊接可抑制氧和氮的不利影響,而且焊接能量集中,減少了氣孔和焊接裂紋的產生。但焊接溫度過高,使得鉬錸合金焊縫區晶粒粗大,導致焊接接頭韌性和強度下降。當錸含量在25%~51%時,電子束焊接可獲得良好的焊接接頭,而適當的滲碳及熱處理可提高件性能。 1.2 激光焊 激光焊是一種高效精密焊接方法,激光作用時間短,熱影響區小,焊接能量密度相對較大,為無接觸焊接,可用于焊接高熔點難熔金屬。 激光焊接過程中激光能量、激光束作用時間、脈沖寬度對焊縫成形以及焊接性能影響很大。D.P.Kramer等人研究了用電子束焊接與Nd-YAG激光焊對Mo-44.5%Re板材焊接。采用的焊接工藝參數為:電子束功率120 W;脈沖頻率15次/秒;脈沖長度5 ms;焊接速度22.86 cm/min。由于鉬錸合金對氧、氮氣體雜質極其敏感,激光焊接時,采用氬氣雙面保護;為透板材(0.5 mm),采用雙面焊接(功率為120 W)。 試驗結果表明,電子束焊接試樣的拉伸強度和延展性顯著優于激光焊。主要原因是在激光焊縫中心出現了微小的裂紋,嚴重影響了焊接接頭性能。激光焊與電子束焊接相比,激光焊接頭具有更小的晶粒和熱影響區。 D.P.Kramer指出,裂紋的形成極有可能與凝固模式、熱輸入相關。電子束焊接過程中,采用單面雙面成型,凝固從焊縫背面開始,一直跟隨電子束,直到焊接結束,是一個完整的過程;而激光焊采用的是脈沖激光,凝固過程發生在兩個脈沖之間,整個焊縫是多次凝固成型的,而在凝固的間隙易形成裂紋。
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技術 | 截止到 2018 焊接機器人技術研究與應用現狀
實驗結果證明,當焊接電流為250A、件無預熱時,焊縫上表而出現了結晶裂紋,原因是在后急冷條件下,已凝固的固態金屬對低熔點共晶液態薄膜產生了收縮拉應力,超過了液態薄膜所能承受的極限,產生微裂紋,完全冷卻后,隨著應力的增加,微裂紋將會擴展成裂紋。 2.2 激光焊(LBW) 激光焊是以高能量激光脈沖為熱源對微小區域進行局部加熱的一種高效精密焊接方法,具有能量密度高、焊接速度快、焊接變形小、穿透性強、效率高、精度高等優點。其工作原理如圖2所示,激光焊通過激光輻射能量在材料內部形成熔池,凝固后焊接形成。 目前常用的激光器有CO2和Nd:YAG激光器。激光焊焊接速度過高或者過低都會降低焊縫的深寬比并導致熱裂紋的產生。 俞照輝等利用CO2激光焊焊接ZK60高強鎂合金擠壓板材,實驗發現,激光焦點設定在板材上表面時,焊縫可以獲得最大的熔深和深寬比;焊接速度的大小對焊縫的熔深有影響,隨著焊接速度的增大,熔深有先變大后變小的趨勢;隨著焊接速度的增加,產生裂紋的傾向性也增加,結晶的萌生位置和擴散機制將會發生改變,由橫向擴展裂紋變為縱向擴展裂紋機制。如圖3所示,最佳的焊接速度范圍是2-4m/min,采用優化的焊接速度可以得到成型良好、無裂紋的焊縫。 2.3 攪拌摩擦(FSW) 攪拌摩擦是英國焊接研究所發明的新型固態連接技術。攪拌摩擦的工作原理是利用一種特殊形式的攪拌頭邊旋轉邊前進,在前進過程中攪拌頭與工件之間摩擦產生熱量,使得該部位金屬受熱達到熱塑性狀態,并在攪拌頭的壓力下由前端向后端發生塑性流動,使得待件壓為一個整體,其原理如圖4所示。焊接過程中不需填充材料,不需前準備工作,有利于鎂合金的焊接。
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TiO2活性劑對不銹鋼激光焊接等離子體聲發射效應的影響
重慶市特種焊接材料與技術高校工程研究中心,重慶 400054 摘 要:針對不銹鋼采用添加TiO2活性劑進行活性脈沖激光焊接研究,通過實時檢測焊接過程的結構負載聲發射信號,研究了激光焊接過程等離子體信息的表征方法及其活性焊接機理. 結果表明,添加TiO2活性劑增強了材料對激光能量的吸收,增強了等離子體的能量及其對材料的傳熱,從而影響焊接過程傳熱效應,這是添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接熔深增加的主要機理. 利用實時檢測焊接過程中的等離子體聲發射信號可以對活性脈沖激光焊接過程的等離子體變化行為進行檢測和評估. 由焊接過程中采集得到的等離子體聲發射信號統計而來的振鈴計數特征值,以及計算而來的RMS波形和相應信號的功率譜分布,均反映了活性劑的添加增強了激光焊接過程等離子在時頻域上的活動. 關鍵詞:活性劑;脈沖激光焊;等離子體;聲發射 0 序 言 激光焊接是一種具有高能量密度熱源特征和高效率的焊接方法,在工業制造領域獲得了非常廣泛的應用. 而添加活性劑的活性激光焊可以顯著增大焊縫熔深,進一步提高焊接效率,這也已在行業內形成共識. 對于MIG、TIG這一類電弧焊接方法的活性,國內外研究者往往認為活性劑改變熔池表面張力對流和收縮電弧導電通道是熔深增加的主要機理[1, 2]. 而激光焊形成的熔池更小,熔池存在于液態的時間也遠小于電弧焊. 這使得表面張力在促進熔池對流的驅動力中不能起到電弧焊接方法中的主要作用. 因此,活性激光焊的熔深增加機制是研究活性激光焊并提高焊接質量和效率的關鍵. 王小博等人[3]研究了鹵化物活性劑對Nd:YAG激光焊接鋁合金焊縫熔深的影響,并運用高速攝像及光譜診斷的方法來分析鹵化物活性劑對鋁合金激光焊接熔深增加的作用機理,結果表明,鹵化物活性劑使等離子體對激光的散射、折射和逆韌致吸收減小,可以導致透過等離子體照射在試件表面的激光功率密度增大.
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激光焊接在有限元分析中的實現
課程大綱: ? 1.焊接工藝的發展 ? 2.焊接有限元仿真技術的現狀 ? 3.激光焊仿真研究 ? 4.marc中激光焊的實現 ? 5.abaqus中激光焊的實現 課程對象: 1.學習型仿真工程師 2.理工科院校學生 3.企業從事焊接仿真的工程師 培訓時長 2小時 培訓時間 4月16日 19:30 主講講師簡介 李樹棟 高級工程師,中國中車高級講師,高級工藝仿真主管,中車集體培訓道場首批內訓師。長期從事軌道車輛工藝仿真工作,截止目前共完成近百項仿真內容,仿真內容廣泛,涉及焊接仿真(接頭,大部件,涉及軟件:Marc、abaqus、simufactwelding、weldplanner),公差仿真(西門子VSA),物流仿真(西門子PLANT simulation),裝配仿真(catia DMU,開目 3D AST),強度分析,螺栓分析,沖壓分析,橡膠密封分析等(Marc)。尤其擅長對結構分析的簡化,對解決實際工程問題有非常豐富的經驗。 費用:免費 點擊圖片或點擊報名鏈接報名:https://www.yqgqt.org.cn/live/10719
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4680電池制程、技術、產業鏈
7)設備:利好激光模切、激光焊設備與殼體生產設備供應商 全極耳因極耳排列緊密,采用五金模切難度高,且部分方案中極耳寬度沿著極片長度而變化,因此激光模切更適用。 激光焊設備受益于4680方案,疊加行業內主要電池廠亦規劃有產能,有望迎來量利齊升。 --4680方案增加了全極耳+集流盤的焊接,焊點數量相較于21700電池提高5倍以上,焊接設備數量增加3倍。 --焊接工藝難度大幅增加,設備可能會從原來的脈沖激光器變為連續激光器,價值量增加。 國產殼體生產設備憑借高效率、價格和服務優勢,有望在鋰電結構件大幅擴產的階段逐步形成國產替代。 --例如寧波精達設備價格是海外同類設備的50%-70%;殼體拉伸設備方面以“一出多”方式生產,效率提升且節約原材料,同時預沖杯工藝可使整線效率提升。
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鎂合金焊接的十大工藝與常見缺陷
電子束焊縫的形狀受焊接參數的影響較大 ,尤其是電流的大小。隨著電流的增大 ,焊縫和熱影響區的寬度也增大。有研究表明 ,對 AZ91D 合金采用不同的焊接方法 ,對比發現電子束焊接頭的力學性能最高 ,并且高于母材的 ,這主要是與其焊縫區晶粒非常細小、熱影響區很窄有關。 6 激光焊 激光焊是利用高能量密度激光束作為熱源進行焊接的一種高效精密加工方法。與其他熔方法相比 ,激光焊具有能量密度高 ,熱輸入少 ,接頭區殘余應力和變形小 ,熔化區和熱影響區窄 ,熔深大、焊縫組織細小、接頭性能好等優點。此外激光焊不需要真空條件 ,保護氣體種類及壓力范圍可方便選擇 ,可借助偏轉棱鏡或光導纖維將激光束引導到難以接近的部位進行焊接、操作靈活 ,可穿過透明材料聚焦焊接等 ,這些都是電子束難以具備的。激光束可靈活控制 ,易于實現工件的三維自動化焊接。研究表明變形鎂合金的激光焊焊縫強度可與母材的相近 ,通過選用適當的工藝參數可避免氣孔與咬邊的產生。 7 激光-TIG復合 激光-TIG 復合熱源是在 1970 年提出的 , 然而 ,真正的應用直到近幾年才出現,這主要得益于激光技術以及弧焊設備的發展 ,尤其是激光功率和電流控制技術的提高。激光電弧復合對焊接效率提高十分顯著。這主要基于兩種效應:一是較高的能量密度導致了較高的焊接速度,工件對流損失減小 ;二是兩熱源相互作用的疊加效應。焊接時 ,激光引發的等離子體使電弧更穩定,同時,電弧能進入熔池小孔,減小了能量的損失。 激光-TIG復合可顯著增加速,約為 TIG焊接的 2 倍,而且鎢極燒損大大減小,壽命增加;坡口夾角亦減小,焊縫寬度與激光焊時相近。
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激光焊圖2
激光焊接技術在航空制造中的應用
(3)重視新型材料焊接工藝開發 積極開展高強高溫鈦合金、新型高溫合金、鈦鋁系金屬間化合物、單晶/定向/粉末高溫合金等新型航空材料的激光焊接工藝開發,形成涵蓋材料焊接性、工藝、接頭組織及性能的工藝數據儲備,建立相應的激光焊接工藝流程。 (4)加快新型焊接技術應用研究 針對航空產品材料及設計結構特點,加快適用于航空制造及修理需求的新型激光焊接方法應用研究,如激光填絲自動、長焦距激光焊激光復合及雙光束(填絲)等。 (5)擴寬激光焊接工藝應用廣度 借鑒國外航空制造成功經驗,建立設計-材料-制造的一體化研發模式,推進激光焊接技術在航空飛機及發動機典型構件上的工程應用,如飛機整體壁板、腹鰭和襟翼等,發動機的各種薄壁機匣、燃燒室部件、葉片等復雜、精密構件,以及加力筒體、擴散器等簡單焊接結構件等。 (6)建立完善的工藝質量標準體系 結合新材料、新結構、新方法及新產品研制及應用進展,逐步建立和完善我國激光焊接工藝、質量標準體系,同時建立并不斷完善焊接工藝數據庫。 (7)加快自動化、智能化進程 結合工業機器人系統、自動送絲系統、視覺傳感跟蹤系統、焊接質量在線檢測、評估及實時控制系統,助推航空產品自動化、智能化制造實現,提升激光焊接工藝自適應控制能力及生產效率。 來源:金屬加工(熱加工)2019年第2期
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【論文介紹】316L超薄板激光焊接的失穩變形規律
結果展示 以 3.6 J/mm的激光焊熱輸入對尺寸為100 mm×50 mm的0.07 mm超薄板試樣的波浪變形進行模擬計算,將相應算例面外變形云圖中焊縫附近的小波浪變形個數與激光焊實驗觀測所得波形個數進行對比,如圖1所示。在模擬云圖中將焊縫線鄰近的交錯分布的綠色區域(有較大面外變形產生的位置)視為波浪小鼓凸,以凸起個數作為波浪變形的計數標準,可以發現實測(20)與模擬(19)得到的波形個數大致相近,說明數值模型能夠合理反映超薄板的激光焊波浪變形現象。 (a) 模擬變形云圖 (b) 模擬結果(1/2模型試樣) (c) 實驗結果(整體試樣) 圖1 后超薄板面外波浪變形的計算結果 研究碾壓輪直徑大小對100 mm×50 mm的0.07 mm超薄板試樣的波浪變形的控制效果,對比不同直徑的滾軸碾壓以及之前無碾壓算例中超薄板的波浪變形可以發現,隨碾壓可以使超薄板后整體面外變形幅度降低,由原來的0.46 mm下降至0.25 mm。碾壓輪直徑的增加會使焊縫處的波浪變形得到更充分的消除,在大直徑算例中較長焊縫處的面外波浪變形高度差被控制在0.002 mm之內,基本接近平直。
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干貨||激光在軌道交通行業中的應用系列之車輛激光焊接工藝
激光拼焊 激光拼焊是軌道車輛中最被看好的技術之一,屬于無接觸焊接,可將不同鋼種、厚度、表面處理的鋼板焊接成一個整體,區別于電阻滾壓縫焊,通過自由組合,使得構件變輕,零件變少,不僅提高可靠性,為寬體車制造奠定基礎,同時也改善了焊接質量,提高了鋼材收得率,并降低了生產成本。 (不銹鋼車體激光焊接) 激光 激光在城市軌道車輛車身制造中舉足輕重,通過雙件組、多件組,將已切割成形的各類車身構件,焊接成白車身分總成,進而總裝成整車車身。激光因其焊接強度高,可明顯改善車身強度、剛度及密閉性。焊接同時結合面小、變形小、焊接速度快、可材料范圍廣,適合于柔性化生產,投資效益好。但激光技術也有明顯的缺點,如對夾具、被件、監測精度等要求嚴格,焊接后檢測評價和返修困難,一次性投入大等。 目前不銹鋼車體研制中采用電阻點焊和激光焊接技術改善外觀。通過大量的工作試件的制作與分析不僅獲得了1-6mm不銹鋼接頭焊接的技術規范(例如坡口準備、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、保護氣體成分及流量等),檢驗了焊接接頭的抗拉強度、屈服強度、硬度、疲勞曲線等技術指標而且完成不銹鋼車體端墻激光焊接樣件的制作與評定。 激光一電弧復合激光+電弧復合熱源焊接示意圖) 1)不銹鋼車體制造。軌道車輛車體通常選用不銹鋼車體,由于電弧焊接后熱影響及變形等較嚴重,因此為改善外觀,過去常常進行涂裝作業,而現在則選用激光或電阻進行作業。通過長期加工技術應用的實踐、積累及分析,不銹鋼接頭焊接技術規范、疲勞曲線、硬度、抗拉強度、屈服強度、等技術指標相繼被取得或檢驗,車體激光焊接樣件的制評亦完成。 2)車輛轉向架制造。軌道車輛轉向架通常選用日本進口或國產的中厚合金鋼板材,同時多選用熔化極氣體保護
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一束光,一分鐘,可以完成的汽車制造有哪些?
應用案例:大眾、寶馬激光系統焊接技術 大眾的激光焊接工藝與傳統的焊接技術相比,激光焊接技術使不同鋼板之間的鏈接達到分子層面的結合;在焊接后,原不同的鋼板相當于一整塊鋼板。這一技術具有諸多優勢,如焊接裝置與件無機械接觸,降低對工件的污染;加熱集中,能量密度大;熱影響區小,產生的熱變形和熱損傷少;焊縫美觀,焊縫強度大;通過數控,能精確控制能量輸出,焊接速度快,生產率高等。它不僅給車身加工帶來了更高的精度和效率,同時也使車身的剛度及強度得到答復提升,車輛行駛舒適性、穩定性、振動機噪音均得到明顯改善。 上海大眾已經在各種車型上都廣泛采用了激光焊技術,如途安,上海大眾在團車身車間配置了18套激光源和30套機器人,分別在車身骨架、側圍、前門、后門、后蓋等18個總成應用了機器人激光焊和機器人激光釬焊。途安車身有804條激光焊縫,焊縫總長度達41165mm,眾多的激光焊接、激光釬焊、激光復合,大大提升了車身的整體剛度和車身質量。 談到汽車行業運用激光焊接技術,我們最先想到的就是德國人,德國人最先把激光焊接技術運用于汽車。我們以寶馬和大眾為例可以看到,在20世紀90年代中期,BMW公司利用激光焊接機器人完成了BMW 5系列轎車的第一條焊縫,焊縫總長度達12m。到2003年7月,激光焊接焊縫的總長度累計達到150萬米。在新的激光焊接技術方案上,德國大眾Touran轎車就是一個很好的例證。在這一新型轎車中,激光焊點的數量達到了1400個、焊縫的總長度達70m。同時,奧迪也采用了激光焊接技術來焊接車身。在舒適、美觀的敞蓬轎車的生產中,VW公司的技術人員與奧地利的焊接專家Fronius公司合作研制開發了一種激光混合焊接技術。在高級敞蓬轎車的車門上,激光混合焊接焊縫的長度達到了35.7m,是純激光焊接焊縫長度的3倍。
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