باعتبارها الناقل لأجزاء أخرى من السيارة، فإن تكنولوجيا تصنيع جسم السيارة تحدد بشكل مباشر جودة التصنيع الشاملة للسيارة.في عملية تصنيع هياكل السيارات، يعد اللحام عملية إنتاج مهمة.تشمل تقنيات اللحام المستخدمة حاليًا في لحام هياكل السيارات بشكل أساسي اللحام النقطي بالمقاومة واللحام المحمي بالغاز الخامل المنصهر (لحام MIG) واللحام القوسي المحمي بالغاز النشط المنصهر (لحام MAG) بالإضافة إلى اللحام بالليزر.
باعتبارها تقنية لحام متقدمة ذات تكامل بصري ميكانيكي، تتميز تقنية اللحام بالليزر بمزايا كثافة الطاقة العالية وسرعة اللحام السريعة وإجهاد اللحام المنخفض والتشوه والمرونة الجيدة مقارنة بتكنولوجيا لحام هياكل السيارات التقليدية.
هيكل جسم السيارة معقد، وأجزاء الجسم هي في الأساس مكونات رقيقة الجدران ومنحنية.يواجه لحام هياكل السيارات صعوبات في اللحام مثل الاختلافات في مواد الجسم واختلاف سمك أجزاء الجسم ومسارات اللحام المتنوعة وأشكال المفاصل.وبالإضافة إلى ذلك، فإن لحام أجسام السيارات لديه متطلبات عالية فيما يتعلق بجودة اللحام وكفاءة اللحام.
على أساس معلمات عملية اللحام المناسبة، يمكن أن يضمن اللحام بالليزر قوة الكلال العالية وصلابة الصدمات لأجزاء جسم السيارة الرئيسية عند اللحام، وبالتالي ضمان الجودة وعمر الخدمة للحام الجسم.يمكن لتقنية اللحام بالليزر أن تتكيف مع لحام أجزاء جسم السيارة بأشكال وصلات مختلفة وسمك مختلف وأنواع مواد مختلفة، مما يلبي الطلب على المرونة في تصنيع هياكل السيارات.لذلك، تعد تكنولوجيا اللحام بالليزر وسيلة تقنية مهمة لتحقيق تطوير عالي الجودة لصناعة السيارات.
عملية اللحام بالليزر لهياكل السيارات
مبدأ عملية اللحام بالصهر العميق بالليزر: عندما تصل كثافة طاقة الليزر إلى مستوى معين، يتبخر سطح المادة، وبالتالي يشكل ثقب المفتاح.عندما يصل ضغط بخار المعدن داخل الثقب إلى التوازن الديناميكي مع الضغط الساكن والتوتر السطحي للسائل المحيط، يمكن أن يشع الليزر من خلال ثقب المفتاح إلى أسفل الثقب، ومع حركة شعاع الليزر، يتم إجراء لحام مستمر شكلت.في عملية اللحام بالدمج العميق بالليزر، ليست هناك حاجة لإضافة تدفق مساعد أو حشو لحام المواد الخاصة بقطعة العمل في قطعة واحدة.
إن خط اللحام الذي تم الحصول عليه عن طريق اللحام بالصهر العميق بالليزر يكون بشكل عام سلسًا ومستقيمًا مع تشوه صغير، مما يساعد على تحسين دقة تصنيع هيكل السيارة.قوة الشد للحام عالية، مما يضمن جودة اللحام لجسم السيارة.سرعة اللحام سريعة، مما يساعد على تحسين كفاءة إنتاج اللحام.
في عملية لحام جسم السيارة، فإن استخدام عملية اللحام بالصهر العميق بالليزر يمكن أن يقلل بشكل كبير من عدد الأجزاء والقوالب وأدوات اللحام، وبالتالي تقليل الوزن الساكن للجسم وتكاليف الإنتاج.ومع ذلك، فإن عملية اللحام بالدمج العميق بالليزر تكون أقل تحملاً لفجوة التجميع للأجزاء المراد لحامها، ويجب التحكم في فجوة التجميع بين 0.05 و2 مم.إذا كانت فجوة التجميع كبيرة جدًا، فستحدث عيوب اللحام مثل المسامية.
تظهر الأبحاث الحالية أنه في لحام جسم السيارة من نفس المادة، من خلال تحسين معلمات عملية اللحام بالانصهار العميق بالليزر، من الممكن الحصول على لحام بتكوين سطح جيد، وعيوب داخلية أقل وخصائص ميكانيكية ممتازة.يمكن للخصائص الميكانيكية الممتازة للحام أن تلبي متطلبات الاستخدام للمكونات الملحومة لجسم السيارة.ومع ذلك، في لحام هياكل السيارات، فإن سبائك الألومنيوم والصلب كممثل لعملية اللحام العميق بالليزر للمعادن غير المتجانسة ليست ناضجة، على الرغم من أنه عن طريق إضافة طبقة انتقالية يمكن الحصول على أداء ممتاز للحام، ولكن مواد طبقة انتقالية مختلفة على آلية تأثير طبقة IMC وتأثيرها على البنية الدقيقة لآلية اللحام غير واضحة، وتحتاج إلى مزيد من الدراسة المتعمقة.
عملية لحام تعبئة سلك الجسم بالليزر
تعتمد عملية لحام الحشو بالليزر على المبدأ التالي: يتم تشكيل الوصلة الملحومة عن طريق ملء اللحام مسبقًا بسلك معين أو عن طريق تغذية السلك في وقت واحد أثناء عملية اللحام بالليزر.وهذا يعادل تغذية كمية متجانسة تقريبًا من مادة الأسلاك في حوض اللحام أثناء اللحام بالصهر العميق بالليزر.يوضح الرسم البياني أدناه عملية لحام حشو الليزر.
بالمقارنة مع لحام الدمج العميق بالليزر، فإن لحام حشو الليزر له ميزتان في لحام هياكل السيارات: أولاً، يمكن أن يحسن بشكل كبير من تحمل فجوة التجميع بين أجزاء جسم السيارة المراد لحامها ويحل مشكلة متطلبات الفجوة المائلة العالية للحام الدمج العميق بالليزر ;ثانيًا، يمكنها تحسين توزيع الأنسجة في منطقة اللحام باستخدام أسلاك ذات محتوى تركيبي مختلف، ومن ثم تنظيم أداء اللحام.
في عملية تصنيع هياكل السيارات، يتم استخدام عملية اللحام بالليزر بشكل أساسي في لحام سبائك الألومنيوم والأجزاء الفولاذية من الجسم.خاصة في عملية لحام أجزاء سبائك الألومنيوم في جسم السيارة، يكون التوتر السطحي للمسبح المنصهر صغيرًا، مما يمكن أن يؤدي بسهولة إلى انهيار المسبح المنصهر، في حين أن عملية اللحام بالحشو بالليزر يمكن أن تحل مشكلة انهيار المسبح المنصهر بشكل أفضل وذلك من خلال صهر السلك في عملية اللحام بالليزر.
عملية لحام أجسام السيارات بالليزر
تعتمد عملية اللحام بالليزر على المبدأ التالي: باستخدام الليزر كمصدر للحرارة، يتم تركيز شعاع الليزر وتشعيعه على سطح السلك، ويذوب السلك، ويقطر السلك المنصهر إلى الأسفل ويملأ قطعة العمل المراد لحامها، وتحدث التأثيرات المعدنية مثل الذوبان والانتشار بين مادة النحاس وقطعة الشغل، وبالتالي ربط قطعة الشغل.على عكس عملية اللحام بحشو الليزر، فإن عملية اللحام بالليزر تعمل فقط على إذابة السلك وليس قطعة العمل المراد لحامها.يتمتع اللحام بالليزر باستقرار لحام جيد، ولكن قوة الشد للحام الناتج منخفضة.يوضح الشكل 3 تطبيق عملية اللحام بالليزر في لحام غطاء مقصورة الأمتعة في السيارات
في عملية لحام جسم السيارة، يتم استخدام عملية اللحام بالليزر بشكل أساسي في لحام أجزاء الجسم التي لا تتطلب قوة وصل عالية، مثل اللحام بين الغطاء العلوي والمحيط الجانبي، واللحام بين الجزء العلوي والسفلي من الأمتعة غطاء المقصورة، إلخ. الغطاء العلوي لسيارات VW، Audi وغيرها من الموديلات المتوسطة والعالية الجودة كلها تستخدم عملية اللحام بالليزر.
تشمل العيوب الرئيسية في المفاصل النحاسية بالليزر لهياكل السيارات قضم الحواف، والمسامية، وتشوه اللحام، وما إلى ذلك، ويمكن قمع العيوب بشكل كبير عن طريق تنظيم معلمات العملية واستخدام عملية اللحام بالليزر متعددة التركيز.
عملية اللحام المركب بقوس الليزر لجسم السيارة
مبدأ عملية اللحام المركب بقوس الليزر هو كما يلي: يتم استخدام مصدرين للحرارة، الليزر والقوس، للعمل في وقت واحد على سطح قطعة العمل المراد لحامها، ويتم صهر قطعة العمل وتصلبها لتشكيل خط لحام.يوضح الرسم البياني أدناه عملية اللحام بقوس الليزر.
يجمع اللحام المركب بقوس الليزر بين مزايا اللحام بالليزر واللحام القوسي: أولاً، تحت تأثير مصادر الحرارة المزدوجة، يمكن زيادة سرعة اللحام، ويصبح مدخل الحرارة أصغر، ويكون تشوه اللحام صغيرًا، مما يحافظ على خصائص اللحام بالليزر ;ثانيًا، قدرة أفضل على التجسير، والتسامح مع فجوة التجميع أكبر؛ثالثًا، تصبح سرعة التصلب للمسبح المنصهر أبطأ، مما يساعد على إزالة المسام والشقوق وعيوب اللحام الأخرى، وتحسين تنظيم وأداء المنطقة المتأثرة بالحرارة. رابعًا، بسبب القوس، فهو قادر على اللحام مواد ذات انعكاسية عالية وموصلية حرارية عالية، مع مجموعة واسعة من المواد المطبقة.
في عملية تصنيع هياكل السيارات، تتمثل عملية اللحام المركب بالليزر بالقوس بشكل أساسي في لحام مكونات سبائك الألومنيوم وسبائك الألومنيوم - معادن الفولاذ المتباينة، لفجوة التجميع للأجزاء الأكبر من اللحام، مثل جزء باب السيارة في موقع اللحام، وذلك لأن فجوة التجميع تساعد على أداء جسر اللحام المركب بالقوس الليزري.بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا تطبيق تقنية اللحام المركب بالليزر MIG على موضع شعاع السقف الجانبي لجسم أودي.
في عملية لحام جسم السيارة، يتمتع اللحام المركب بقوس الليزر بميزة تحمل الفجوة الكبيرة مقارنة باللحام بالليزر الفردي، ومع ذلك، يتطلب اللحام المركب بقوس الليزر دراسة شاملة للموضع النسبي لليزر والقوس، ومعلمات اللحام بالليزر، والقوس المعلمات وعوامل أخرى.يعد سلوك نقل الحرارة والكتلة لعملية اللحام بقوس الليزر معقدًا، خاصة أن تنظيم الطاقة لحام المواد غير المتجانسة وآلية تنظيم سمك IMC وتنظيم الأنسجة لا يزال غير واضح ويتطلب مزيدًا من تعزيز البحث.
عمليات اللحام بالليزر لجسم السيارات الأخرى
اللحام بالليزر العميق واللحام بالحشو بالليزر واللحام بالليزر واللحام المركب بقوس الليزر وعمليات اللحام الأخرى لها نظرية أكثر نضجًا ومجموعة واسعة من التطبيقات العملية.مع زيادة متطلبات صناعة السيارات لكفاءة لحام الجسم وزيادة الطلب على لحام المواد المتباينة في التصنيع خفيف الوزن، فقد اكتسب اللحام البقعي بالليزر واللحام بالتذبذب بالليزر واللحام بأشعة الليزر المتعددة ولحام الطيران بالليزر الاهتمام.
عملية اللحام البقعي بالليزر
اللحام البقعي بالليزر هو تقنية لحام ليزر متقدمة تتمتع بمزايا رائعة تتمثل في سرعة اللحام السريعة ودقة اللحام العالية.المبدأ الأساسي للحام البقع بالليزر هو تركيز شعاع الليزر على نقطة من الجزء المراد لحامه، بحيث يذوب المعدن عند تلك النقطة على الفور، ومن خلال ضبط كثافة الليزر لتحقيق لحام التوصيل الحراري أو تأثير اللحام بالاندماج العميق، عندما يتوقف شعاع الليزر عن العمل، يرتد المعدن السائل ويتصلب ويشكل مفصلاً.
هناك شكلان رئيسيان للحام البقع بالليزر: اللحام البقعي بالليزر النبضي واللحام البقعي بالليزر المستمر.يتمتع شعاع الليزر في لحام البقعة بالليزر النبضي بطاقة ذروة عالية، ولكن وقت العمل قصير، ويستخدم بشكل عام في لحام المعادن الخفيفة مثل سبائك المغنيسيوم وسبائك الألومنيوم.في لحام البقعة بالليزر المستمر، يتمتع شعاع الليزر بقوة متوسطة عالية ووقت عمل ليزر طويل، ويستخدم في الغالب في لحام الفولاذ.
في لحام هياكل السيارات، بالمقارنة مع اللحام النقطي بالمقاومة، يتميز اللحام النقطي بالليزر بمزايا مسار اللحام النقطي غير المتصل والمصمم ذاتيًا، والذي يمكن أن يلبي الطلب على اللحام عالي الجودة تحت فجوات مختلفة من مواد جسم السيارة.
عملية اللحام بالتذبذب بالليزر
اللحام بالتذبذب بالليزر هو تقنية لحام بالليزر جديدة تم اقتراحها في السنوات الأخيرة وحظيت باهتمام واسع النطاق.مبدأ هذه التقنية هو تحقيق تذبذب سريع ومنظم وصغير لشعاع الليزر من خلال دمج مرآة متذبذبة في رأس اللحام بالليزر، وبالتالي تحقيق تأثير تحريك الشعاع أثناء التحرك للأمام أثناء اللحام بالليزر.
تشمل مسارات التذبذب الرئيسية في عملية اللحام بالتذبذب بالليزر: التذبذب العرضي، والتذبذب الطولي، والتذبذب الدائري، والتذبذب اللانهائي.تتمتع عملية اللحام بالتذبذب بالليزر بمزايا كبيرة في لحام هياكل السيارات، حيث تتغير حالة التدفق لحوض الصهر بشكل كبير عن طريق تذبذب شعاع الليزر، لذلك يمكن للعملية التخلص من العيوب غير المندمجة وتحقيق صقل الحبوب وقمع المسامية في لحام اللحام. نفس مادة جسم السيارة، وتحسين مشاكل الخلط غير الكافي للمواد المختلفة والخصائص الميكانيكية السيئة لدرزة اللحام في لحام مواد جسم السيارة المختلفة.
عملية اللحام بأشعة الليزر المتعددة
حاليًا، يمكن استخدام ليزر الألياف لتقسيم شعاع ليزر واحد إلى أشعة ليزر متعددة باستخدام وحدة تقسيم الشعاع المثبتة في رأس اللحام.اللحام بأشعة الليزر المتعددة يعادل تطبيق مصادر حرارة متعددة في عملية اللحام.من خلال ضبط توزيع الطاقة للشعاع، يمكن للحزم المختلفة تحقيق وظائف مختلفة، مثل: الشعاع ذو كثافة الطاقة الأعلى هو الشعاع الرئيسي، المسؤول عن اللحام بالذوبان العميق؛يمكن للشعاع الفرعي ذو كثافة الطاقة المنخفضة تنظيف سطح المادة وتسخينه مسبقًا وزيادة امتصاص المادة لطاقة شعاع الليزر.
يمكن لعملية اللحام بشعاع الليزر المتعدد أن تحسن سلوك التبخر لبخار الزنك والسلوك الديناميكي لحوض الذوبان أثناء لحام صفائح الفولاذ المجلفنة، وتحسين مشكلة الترشيش وتعزيز قوة الشد لدرزة اللحام.
عملية لحام الطيران بالليزر
تقنية اللحام بالليزر هي تقنية لحام ليزر جديدة ذات كفاءة لحام عالية وتصميم مستقل لمسار اللحام.المبدأ الأساسي للحام الطيران بالليزر هو أنه عندما يسقط شعاع الليزر على المرايا X وY الخاصة بمرآة المسح، يتم التحكم في زاوية المرآة من خلال برمجة مستقلة لتحقيق انحراف شعاع الليزر في أي زاوية.
تقليديًا، يعتمد اللحام بالليزر لجسم السيارة بشكل أساسي على روبوت اللحام لقيادة رأس اللحام بالليزر للحركة المتزامنة لتحقيق تأثير اللحام.ومع ذلك، فإن الحركة الترددية المتكررة لروبوت اللحام تحد بشدة من كفاءة لحام جسم السيارة بسبب العدد الكبير من اللحامات وطول اللحامات.في المقابل، يمكن تحقيق اللحام بالليزر ضمن نطاق معين بمجرد ضبط زاوية العاكس.لذلك، يمكن لتكنولوجيا اللحام بالليزر أن تحسن بشكل كبير كفاءة اللحام ولها آفاق تطبيق واسعة.
ملخص
مع تطور صناعة السيارات، سيستمر مستقبل تكنولوجيا لحام الجسم في التطور في كل من عملية اللحام والتكنولوجيا الذكية.
جسم السيارة، وخاصة جسم سيارة الطاقة الجديدة، يتطور في اتجاه الوزن الخفيف.سيتم استخدام السبائك خفيفة الوزن والمواد المركبة والمواد غير المتجانسة على نطاق واسع في هياكل السيارات، ومن الصعب تلبية عملية اللحام بالليزر التقليدية لمتطلبات اللحام الخاصة بها، لذلك ستصبح عملية اللحام عالية الجودة والفعالة اتجاه التطوير المستقبلي.
في السنوات الأخيرة، كانت عملية اللحام بالليزر الناشئة، مثل اللحام المتأرجح بالليزر، واللحام بأشعة الليزر المتعددة، واللحام بالليزر، وما إلى ذلك، في جودة اللحام وكفاءة اللحام في البحث النظري الأولي واستكشاف العمليات.يجب أن يكون المستقبل هو عملية اللحام بالليزر الناشئة والمواد خفيفة الوزن لجسم السيارة، ولحام المواد غير المتجانسة وسيناريوهات أخرى مجتمعة بشكل وثيق، وتصميم مسار تأرجح شعاع الليزر، وآلية عمل طاقة شعاع الليزر المتعدد، وتحسين كفاءة لحام الطيران وجوانب أخرى من الداخل. بحث متعمق لاستكشاف عملية لحام جسم السيارة خفيفة الوزن وناضجة.
تم دمج تقنية اللحام بالليزر لجسم السيارة بشكل عميق مع التكنولوجيا الذكية، والاستشعار في الوقت الحقيقي لحالة اللحام بالليزر لجسم السيارة والتحكم في ردود الفعل لمعلمات العملية لهما دور حاسم في جودة اللحام.تُستخدم تقنية اللحام بالليزر الذكية الحالية في الغالب لتخطيط مسار ما قبل اللحام وتتبعه وفحص جودة ما بعد اللحام.لا تزال الأبحاث المحلية والأجنبية في مجال اكتشاف عيوب اللحام والتنظيم التكيفي للمعلمات في مهدها، ولم يتم تطبيق تقنية التحكم التكيفي لمعلمات عملية اللحام بالليزر في تصنيع هياكل السيارات.
لذلك ، لتطبيق تكنولوجيا اللحام بالليزر في خصائص عملية لحام هياكل السيارات ، يجب تطوير المستقبل باستخدام نظام استشعار ذكي للحام بالليزر متعدد المستشعرات ونظام تحكم روبوت لحام عالي السرعة وعالي الدقة لضمان اللحام بالليزر تقنية ذكية في الوقت الفعلي ودقة كل رابط، من خلال الرابط "تخطيط مسار ما قبل اللحام - معلمات اللحام التحكم التكيفي في جودة ما بعد اللحام عبر الإنترنت"، لضمان الجودة العالية والمعالجة الفعالة.
تركز شركة Maven لأتمتة الليزر على صناعة الليزر لمدة 14 عامًا، ونحن متخصصون في اللحام بالليزر، لدينا آلة لحام ليزر بذراع آلي، آلة لحام ليزر أوتوماتيكية للطاولة، آلة لحام ليزر محمولة، بالإضافة إلى ذلك، لدينا أيضًا آلة لحام ليزر، آلة قطع بالليزر وآلة النقش بالليزر، لدينا الكثير من حالات حلول اللحام بالليزر، إذا كنت مهتمًا، يمكنك دائمًا الاتصال بنا.
وقت النشر: 09 ديسمبر 2022
