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激光掃描焊接工藝在新奧迪A4車門上的應(yīng)用

2016-11-02 14:17:00
sawchina
原創(chuàng)
11543
摘要：傳統(tǒng)的固體激光器焊接工藝是汽車車身制造中一種成熟的工藝過程。這種工藝的發(fā)展促使了機器人 控制激光掃描焊接工藝的誕生。在這種新的工藝中，機械臂的彎曲移動與激光掃描儀的動態(tài)位置移動緊密相關(guān)。奧迪在其后續(xù)產(chǎn)品的車門上率先引進了這種高效的制造技術(shù)。
傳統(tǒng)的固體激光器焊接工藝是汽車車身制造中一種成熟的工藝過程。這種工藝的發(fā)展促使了機器人 

控制激光掃描焊接工藝的誕生。在這種新的工藝中，機械臂的彎曲移動與激光掃描儀的動態(tài)位置移動緊密相關(guān)。奧迪在其后續(xù)產(chǎn)品的車門上率先引進了這種高效的制造技術(shù)。 

在此技術(shù)的發(fā)展過程中，最大的挑戰(zhàn)是尋找合適的激光光束質(zhì)量的激光源。傳統(tǒng)激光焊接應(yīng)用中，具有光束質(zhì)量為25毫米*mrad的燈泵棒系統(tǒng)，其可用性為1000次，隨著估值大于99%時，這些光束源會設(shè)置一個新的實用性標(biāo)準(zhǔn)。然而，對于激光掃描焊接來說，則需要更高的光束質(zhì)量，由于掃描光學(xué)系統(tǒng)的加工場大小與可能的工作范圍與光束質(zhì)量息息相關(guān)。僅僅通過改變激光棒的外形以提升光束質(zhì)量已經(jīng)是不可能的了，只有新奇的激光概念才能滿足改善光束質(zhì)量的要求。TRUMPF公司為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用開發(fā)了圓盤激光器，并已經(jīng)在世界范圍得到廣泛應(yīng)用（見圖1）。它以8毫米*mrad的光束質(zhì)量作為高功率激光器系列標(biāo)準(zhǔn)為驕傲，其最大能量范圍為8千瓦。圓盤激光器用于所有的激光應(yīng)用中，從切割、傳統(tǒng)的焊接到激光掃描焊接等等。

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圖1 TruDisk 6002——TRUMPF公司6KW功率輸出圓盤激光器，
集成了壓縮機冷卻器與最大六路光纖輸出

TRUMPF公司為大功率激光器的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研發(fā)專用掃描焊接頭。目前只有該公司開發(fā)的機器人導(dǎo)引解決方案通過了德國汽車行業(yè)嚴(yán)格的認證測試，并已應(yīng)用于其系列生產(chǎn)中（見圖2）。最近，DaimlerChrysler汽車公司開始將此工藝應(yīng)用于新的車體制造過程中。從2007年1月開始，Audi就已經(jīng)借助這種激光工藝進行焊接處理，從而將其積累下來的激光焊接經(jīng)驗得以更好的應(yīng)用。

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圖2：TRUMPF PFO 33（可編程調(diào)焦光學(xué)系統(tǒng)）
——德國汽車制造商首度將機器人引導(dǎo)掃描光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于其系列產(chǎn)品中的車身部件焊接中

相比較傳統(tǒng)工藝而言，激光掃描焊接工藝的最大上風(fēng)在于明顯地進步了生產(chǎn)效率。通過掃描頭的快速映像移動，用于定位機器人的時間明顯縮減，因此極大地減少了加工時間。與每秒0.5個焊點的接觸電焊相比，激光掃描焊接可在每秒完成3-4個焊點。這使得對激光束有更加充分的利用，同時對進步經(jīng)濟效率意義重大。另外，圓盤激光器的高效也確保了激光源的低生產(chǎn)本錢。與燈泵浦系統(tǒng)相比，插座能效僅是前者能量損耗的25%，并且減少了使用者對基礎(chǔ)設(shè)施的需求（如廠房空間與冷卻需求）。 

大眾汽車和奧迪的研發(fā)工程師研究了激光掃描焊接工藝的上風(fēng)。同時奧迪成功解決了工裝夾具與零部件預(yù)備等各種挑戰(zhàn)，今天它們生產(chǎn)的部件質(zhì)量更加卓越。奧迪的專家們同時研發(fā)了激光輔助預(yù)處理技術(shù)，以保證鍍鋅層處理部件也具有較高的焊接質(zhì)量。他們采用的激光源是TRUMPF公司制造的Nd:YAG 脈沖激光器。

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TLS_384大功率圓盤激光器——高功率下的卓越光束質(zhì)量

在帕薩特小批試產(chǎn)之后，激光掃描焊接工藝及其系統(tǒng)組件在2005年被應(yīng)用于大眾汽車公司的系列產(chǎn)品中。系統(tǒng)組件的高實用性得以驗證，并進步了利潤率?，F(xiàn)在奧迪已經(jīng)在其系列產(chǎn)品中始終執(zhí)行這一工藝。從2007年初，后續(xù)的奧迪 A4車門就已經(jīng)采用激光掃描焊接工藝與TRUMPF公司制造的4千瓦圓盤激光器。應(yīng)用此技術(shù)后，四個制造單元天天可生產(chǎn)1800扇車門。每個激光掃描系統(tǒng)均為TRUMPF公司的生產(chǎn)的TruDisk 4002，它們采用了最新的圓盤激光器。此設(shè)備的4千瓦輸出僅由兩個圓盤產(chǎn)生。奧迪依靠激光網(wǎng)絡(luò)的上風(fēng)答應(yīng)激光必要時彼此相互連接，可以輕松地實現(xiàn)備用與激光最大限度的利用。 

TRUMPF團體是全球激光技術(shù)及系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)制造商之一。通快的激光產(chǎn)品主要由高性能的二氧化碳激光器及燈泵浦及二極管泵浦固體激光器，打標(biāo)激光器及多軸激光系統(tǒng)組成。 

需要了解更多消息，請登陸：www.trumpf-laser.com 
電話：+86-21 6385 9668 
傳真：+86-21 6385 9608 
電郵：info@siberhegner.trumpf.com 
網(wǎng)址：www.siberhegner.trumpf.com 

作者： 
Kurt Mann博士： 
于德國凱撒斯勞滕大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。 
1987-1990年于柏林固體激光學(xué)會任項目經(jīng)理。1990年后任職于德國Schramberg的TRUMPF激光公司，任產(chǎn)品經(jīng)理，目前負責(zé)TRUMPF團體CO2激光器與固體激光器的全球銷售業(yè)務(wù)。 

Rudiger Brockmann博士： 
Rudiger Brockmann博士于Munster應(yīng)用科技大學(xué)從事激光應(yīng)用技術(shù)研究；并在開姆尼茨—茨維考產(chǎn)業(yè)大學(xué)進行相關(guān)工程研究；于開姆尼茨理工大學(xué)獲得博士學(xué)位。 
2002至2006年，在大眾汽車從事工藝過程研發(fā)。目前在位于德國Schramberg的TRUMPF激光公司負責(zé)所有輸出功率大于1千瓦的固體激光器的產(chǎn)品治理。 (end)
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