Sebagai penopang bagian-bagian mobil lainnya, teknologi manufaktur bodi mobil secara langsung menentukan kualitas manufaktur mobil secara keseluruhan. Dalam proses manufaktur bodi mobil, pengelasan merupakan proses produksi yang penting. Teknologi pengelasan yang saat ini digunakan untuk pengelasan bodi mobil terutama meliputi pengelasan titik resistansi, pengelasan gas inert cair terlindungi (pengelasan MIG) dan pengelasan busur aktif cair terlindungi (pengelasan MAG) serta pengelasan laser.
Sebagai teknologi pengelasan canggih dengan integrasi optik-mekanis, teknologi pengelasan laser memiliki keunggulan berupa kepadatan energi tinggi, kecepatan pengelasan cepat, tegangan dan deformasi pengelasan rendah, serta fleksibilitas yang baik dibandingkan dengan teknologi pengelasan bodi mobil tradisional.
Struktur bodi mobil sangat kompleks, dan bagian-bagian bodinya sebagian besar berupa komponen berdinding tipis dan melengkung. Pengelasan bodi mobil menghadapi kesulitan pengelasan seperti variasi material bodi, ketebalan bagian bodi yang bervariasi, beragam lintasan pengelasan, dan bentuk sambungan. Selain itu, pengelasan bodi mobil memiliki persyaratan tinggi terhadap kualitas pengelasan dan efisiensi pengelasan.
Berdasarkan parameter proses pengelasan yang sesuai, pengelasan laser dapat memastikan kekuatan lelah dan ketangguhan benturan yang tinggi pada bagian-bagian penting bodi mobil saat pengelasan, sehingga menjamin kualitas dan umur pakai pengelasan bodi. Teknologi pengelasan laser dapat beradaptasi dengan pengelasan bagian-bagian bodi mobil dengan berbagai bentuk sambungan, ketebalan, dan jenis material yang berbeda, memenuhi tuntutan fleksibilitas dalam pembuatan bodi mobil. Oleh karena itu, teknologi pengelasan laser merupakan sarana teknis penting untuk mencapai pengembangan industri otomotif yang berkualitas tinggi.
Proses pengelasan laser untuk bodi otomotif
Prinsip proses pengelasan fusi dalam laser: Ketika kepadatan daya laser mencapai tingkat tertentu, permukaan material menguap, sehingga membentuk lubang kunci. Ketika tekanan uap logam di dalam lubang mencapai keseimbangan dinamis dengan tekanan statis dan tegangan permukaan cairan di sekitarnya, laser dapat menyinari melalui lubang kunci ke dasar lubang, dan dengan pergerakan sinar laser, terbentuk lasan kontinu. Dalam proses pengelasan fusi dalam laser, tidak perlu menambahkan fluks atau pengisi tambahan untuk mengelas material benda kerja menjadi satu.
Hasil pengelasan fusi dalam laser umumnya halus dan lurus dengan deformasi kecil, yang bermanfaat untuk meningkatkan akurasi pembuatan bodi mobil. Kekuatan tarik lasan tinggi, yang menjamin kualitas pengelasan bodi mobil. Kecepatan pengelasan cepat, yang bermanfaat untuk meningkatkan efisiensi produksi pengelasan.
Dalam proses pengelasan bodi mobil, penggunaan proses pengelasan fusi dalam laser dapat secara signifikan mengurangi jumlah komponen, cetakan, dan peralatan pengelasan, sehingga mengurangi bobot mati bodi dan biaya produksi. Namun, proses pengelasan fusi dalam laser kurang toleran terhadap celah perakitan komponen yang akan dilas, dan celah perakitan perlu dikontrol antara 0,05 dan 2 mm. Jika celah perakitan terlalu besar, akan terjadi cacat pengelasan seperti porositas.
Penelitian terkini menunjukkan bahwa dalam pengelasan bodi mobil dari material yang sama, dengan mengoptimalkan parameter proses pengelasan laser deep-fusion, dimungkinkan untuk mendapatkan hasil las dengan pembentukan permukaan yang baik, lebih sedikit cacat internal, dan sifat mekanik yang sangat baik. Sifat mekanik hasil las yang sangat baik dapat memenuhi persyaratan penggunaan komponen bodi mobil yang dilas. Namun, dalam pengelasan bodi mobil, paduan aluminium-baja sebagai perwakilan dari proses pengelasan laser deep-fusion logam heterogen masih belum matang, meskipun dengan menambahkan lapisan transisi dapat memperoleh kinerja las yang sangat baik, tetapi mekanisme pengaruh material lapisan transisi yang berbeda terhadap lapisan IMC dan pengaruhnya terhadap struktur mikro dari mekanisme las masih belum jelas, sehingga perlu penelitian lebih lanjut yang mendalam.
Proses Pengelasan Pengisian Kawat Laser Bodi Mobil
Proses pengelasan pengisi laser didasarkan pada prinsip berikut: Sambungan las dibentuk dengan mengisi lasan terlebih dahulu dengan kawat tertentu atau dengan memasukkan kawat secara bersamaan selama proses pengelasan laser. Ini setara dengan memasukkan sejumlah material kawat yang hampir homogen ke dalam kolam las selama pengelasan fusi dalam laser. Diagram di bawah ini menunjukkan proses pengelasan pengisi laser.
Dibandingkan dengan pengelasan fusi dalam laser, pengelasan pengisi laser memiliki dua keunggulan dalam pengelasan bodi mobil: pertama, dapat secara signifikan meningkatkan toleransi celah perakitan antara bagian bodi mobil yang akan dilas dan memecahkan masalah persyaratan celah bevel tinggi untuk pengelasan fusi dalam laser; kedua, dapat meningkatkan distribusi jaringan di area pengelasan dengan menggunakan kawat dengan kandungan komposisi yang berbeda, dan kemudian mengatur kinerja pengelasan.
Dalam proses pembuatan bodi mobil, proses pengelasan laser filler terutama digunakan untuk mengelas bagian bodi yang terbuat dari paduan aluminium dan baja. Khususnya dalam proses pengelasan bagian bodi mobil yang terbuat dari paduan aluminium, tegangan permukaan kolam lelehan kecil, yang dapat dengan mudah menyebabkan runtuhnya kolam lelehan, sedangkan proses pengelasan laser filler dapat lebih baik mengatasi masalah runtuhnya kolam lelehan melalui peleburan kawat dalam proses pengelasan laser.
Proses pengelasan laser bodi otomotif
Proses pengelasan laser didasarkan pada prinsip berikut: Dengan menggunakan laser sebagai sumber panas, sinar laser difokuskan dan dipancarkan ke permukaan kawat, kawat meleleh, kawat yang meleleh menetes ke bawah dan mengisi benda kerja yang akan dilas, dan efek metalurgi seperti peleburan dan difusi terjadi antara bahan pengelasan dan benda kerja, sehingga menyatukan benda kerja. Tidak seperti proses pengelasan pengisi laser, proses pengelasan laser hanya melelehkan kawat dan bukan benda kerja yang akan dilas. Pengelasan laser memiliki stabilitas pengelasan yang baik, tetapi kekuatan tarik hasil lasnya rendah. Gambar 3 menunjukkan aplikasi proses pengelasan laser pada pengelasan penutup kompartemen bagasi otomotif.
Dalam proses pengelasan bodi mobil, proses pengelasan laser terutama digunakan untuk mengelas bagian bodi yang tidak memerlukan kekuatan sambungan tinggi, seperti pengelasan antara penutup atas dan sekeliling samping, pengelasan antara bagian atas dan bawah penutup bagasi, dll. Penutup atas VW, Audi, dan model kelas menengah dan atas lainnya semuanya menggunakan proses pengelasan laser.
Cacat utama pada sambungan las laser pada bodi mobil meliputi pengikisan tepi, porositas, deformasi las, dan lain-lain, dan cacat tersebut dapat ditekan secara signifikan dengan mengatur parameter proses dan menggunakan proses pengelasan laser multi-fokus.
Proses pengelasan komposit laser-busur bodi otomotif
Prinsip proses pengelasan komposit laser-busur adalah sebagai berikut: dua sumber panas, laser dan busur, digunakan untuk secara simultan bekerja pada permukaan benda kerja yang akan dilas, dan benda kerja tersebut dilelehkan dan dipadatkan untuk membentuk sambungan las. Diagram di bawah ini menunjukkan proses pengelasan laser-busur.
Pengelasan komposit laser-busur menggabungkan keunggulan pengelasan laser dan pengelasan busur: pertama, di bawah pengaruh dua sumber panas, kecepatan pengelasan dapat ditingkatkan, masukan panas menjadi lebih kecil, deformasi las kecil, mempertahankan karakteristik pengelasan laser; kedua, kemampuan penyambungan yang lebih baik, toleransi celah perakitan lebih besar; ketiga, kecepatan pembekuan kolam lelehan menjadi lebih lambat, yang bermanfaat untuk menghilangkan pori-pori, retakan, dan cacat pengelasan lainnya, meningkatkan organisasi dan kinerja zona yang terkena panas; keempat, karena busur, mampu mengelas material dengan reflektivitas tinggi dan konduktivitas termal tinggi, dengan jangkauan material yang lebih luas.
Dalam proses pembuatan bodi mobil, proses pengelasan komposit laser-busur terutama digunakan untuk mengelas komponen bodi paduan aluminium dan logam berbeda paduan aluminium-baja. Untuk celah perakitan pada bagian yang lebih besar, seperti bagian pintu mobil, pengelasan dilakukan karena celah perakitan tersebut kondusif untuk kinerja penyambungan pengelasan komposit laser-busur. Selain itu, teknologi pengelasan komposit laser-MIG juga diterapkan pada posisi balok atap samping bodi Audi.
Dalam proses pengelasan bodi mobil, pengelasan komposit laser-busur memiliki keunggulan toleransi celah yang besar dibandingkan dengan pengelasan laser tunggal. Namun, pengelasan komposit laser-busur memerlukan pertimbangan komprehensif mengenai posisi relatif laser dan busur, parameter pengelasan laser, parameter busur, dan faktor-faktor lainnya. Perilaku perpindahan panas dan massa pada proses pengelasan laser-busur sangat kompleks, terutama pengaturan energi pengelasan material heterogen dan mekanisme pengaturan ketebalan dan jaringan IMC masih belum jelas dan memerlukan penguatan penelitian lebih lanjut.
Proses pengelasan laser bodi otomotif lainnya
Pengelasan fusi dalam laser, pengelasan pengisi laser, penyolderan laser, dan pengelasan komposit busur laser serta proses pengelasan lainnya memiliki teori yang lebih matang dan berbagai aplikasi praktis. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan industri otomotif akan efisiensi pengelasan bodi dan meningkatnya permintaan pengelasan material yang berbeda dalam manufaktur ringan, pengelasan titik laser, pengelasan osilasi laser, pengelasan multi-sinar laser, dan pengelasan laser terbang telah mendapatkan perhatian.
Proses pengelasan titik laser
Pengelasan titik laser adalah teknologi pengelasan laser canggih dengan keunggulan luar biasa berupa kecepatan pengelasan yang cepat dan akurasi pengelasan yang tinggi. Prinsip dasar pengelasan titik laser adalah memfokuskan sinar laser pada satu titik di bagian yang akan dilas, sehingga logam pada titik tersebut langsung meleleh, dan dengan menyesuaikan kepadatan laser untuk mencapai efek pengelasan konduksi termal atau pengelasan fusi dalam, ketika sinar laser berhenti bekerja, logam cair akan mengalami refluks, mengeras, dan membentuk sambungan.
Terdapat dua bentuk utama pengelasan titik laser: pengelasan titik laser pulsa dan pengelasan titik laser kontinu. Sinar laser pada pengelasan titik laser pulsa memiliki energi puncak yang tinggi, tetapi waktu aksinya singkat, dan umumnya digunakan untuk pengelasan logam ringan seperti paduan magnesium dan paduan aluminium. Pada pengelasan titik laser kontinu, sinar laser memiliki daya rata-rata yang tinggi dan waktu aksi laser yang lama, dan sebagian besar digunakan untuk pengelasan baja.
Dalam pengelasan bodi mobil, dibandingkan dengan pengelasan titik resistansi, pengelasan titik laser memiliki keunggulan berupa pengelasan tanpa kontak dan lintasan pengelasan titik yang dapat dirancang sendiri, yang dapat memenuhi kebutuhan pengelasan berkualitas tinggi di bawah celah tumpang tindih yang berbeda pada material bodi mobil.
Proses pengelasan osilasi laser
Pengelasan osilasi laser adalah teknologi pengelasan laser baru yang telah diusulkan dalam beberapa tahun terakhir dan telah mendapat perhatian luas. Prinsip teknologi ini adalah untuk mencapai osilasi sinar laser yang cepat, teratur, dan kecil dengan mengintegrasikan cermin osilasi ke dalam kepala pengelasan laser, sehingga mencapai efek pengadukan sinar saat bergerak maju selama pengelasan laser.
Lintasan osilasi utama dalam proses pengelasan osilasi laser meliputi: osilasi transversal, osilasi longitudinal, osilasi melingkar, dan osilasi tak terbatas. Proses pengelasan osilasi laser memiliki keunggulan signifikan dalam pengelasan bodi mobil, karena kondisi aliran kolam lelehan diubah secara signifikan oleh osilasi sinar laser, sehingga proses ini dapat menghilangkan cacat yang tidak menyatu, mencapai penghalusan butir dan menekan porositas dalam pengelasan material bodi mobil yang sama, serta memperbaiki masalah pencampuran material yang berbeda yang tidak memadai dan sifat mekanik yang buruk dari sambungan las dalam pengelasan material bodi mobil yang berbeda.
Proses pengelasan multi-sinar laser
Saat ini, laser serat optik dapat digunakan untuk membagi satu berkas laser menjadi beberapa berkas laser menggunakan modul pemisah berkas yang dipasang di kepala pengelasan. Pengelasan multi-berkas laser setara dengan menerapkan beberapa sumber panas dalam proses pengelasan. Dengan menyesuaikan distribusi energi berkas, berkas yang berbeda dapat mencapai fungsi yang berbeda, seperti: berkas dengan kepadatan energi yang lebih tinggi adalah berkas utama, yang bertanggung jawab untuk pengelasan lelehan dalam; berkas sekunder dengan kepadatan energi yang lebih rendah dapat membersihkan dan memanaskan permukaan material serta meningkatkan penyerapan energi berkas laser oleh material.
Proses pengelasan multi-sinar laser dapat meningkatkan perilaku penguapan uap seng dan perilaku dinamis kolam lelehan selama pengelasan lembaran baja galvanis, memperbaiki masalah percikan, dan meningkatkan kekuatan tarik sambungan las.
Proses pengelasan penerbangan laser
Teknologi pengelasan laser terbang adalah teknologi pengelasan laser baru dengan efisiensi pengelasan tinggi dan desain lintasan pengelasan yang otonom. Prinsip dasar pengelasan laser terbang adalah ketika sinar laser mengenai cermin X dan Y dari cermin pemindai, sudut cermin dikontrol melalui pemrograman otonom untuk mencapai pembelokan sinar laser pada sudut berapa pun.
Secara tradisional, pengelasan laser pada bodi mobil terutama bergantung pada robot pengelasan untuk menggerakkan kepala pengelasan laser secara sinkron guna mencapai efek pengelasan. Namun, gerakan bolak-balik yang berulang dari robot pengelasan sangat membatasi efisiensi pengelasan bodi mobil karena banyaknya jumlah pengelasan dan panjang pengelasan yang besar. Sebaliknya, pengelasan laser dengan sistem reflektor dapat dicapai dalam rentang tertentu hanya dengan menyesuaikan sudut reflektor. Oleh karena itu, teknologi pengelasan laser dengan sistem reflektor dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi pengelasan dan memiliki prospek aplikasi yang luas.
Ringkasan
Seiring dengan perkembangan industri otomotif, masa depan teknologi pengelasan bodi akan terus berkembang baik dari segi proses pengelasan maupun teknologi cerdas.
Bodi mobil, khususnya bodi kendaraan energi baru, berkembang ke arah bobot yang ringan. Paduan ringan, material komposit, dan material heterogen akan lebih banyak digunakan dalam bodi mobil, proses pengelasan laser konvensional sulit memenuhi persyaratan pengelasannya, sehingga proses pengelasan yang berkualitas tinggi dan efisien akan menjadi tren perkembangan di masa depan.
Dalam beberapa tahun terakhir, proses pengelasan laser yang sedang berkembang, seperti pengelasan ayunan laser, pengelasan multi-sinar laser, pengelasan lintasan laser, dll., telah berada pada tahap penelitian teoritis awal dan eksplorasi proses terkait kualitas dan efisiensi pengelasan. Di masa depan, proses pengelasan laser yang sedang berkembang ini perlu dikombinasikan secara erat dengan material ringan bodi mobil, pengelasan material heterogen, dan skenario lainnya, serta melakukan penelitian mendalam tentang desain lintasan ayunan sinar laser, mekanisme aksi energi multi-sinar laser, dan peningkatan efisiensi pengelasan lintasan untuk menghasilkan proses pengelasan bodi mobil ringan yang matang.
Teknologi pengelasan laser bodi mobil semakin terintegrasi dengan teknologi cerdas. Penginderaan status pengelasan laser bodi mobil secara real-time dan kontrol umpan balik parameter proses memainkan peran penting dalam kualitas pengelasan. Teknologi pengelasan laser cerdas saat ini sebagian besar digunakan untuk perencanaan dan pelacakan lintasan pra-pengelasan serta inspeksi kualitas pasca-pengelasan. Penelitian dalam dan luar negeri mengenai deteksi cacat pengelasan dan pengaturan parameter adaptif masih dalam tahap awal, dan teknologi kontrol adaptif parameter proses pengelasan laser belum diterapkan dalam manufaktur bodi mobil.
Oleh karena itu, untuk penerapan teknologi pengelasan laser dalam proses pengelasan bodi mobil, di masa depan perlu dikembangkan sistem penginderaan cerdas pengelasan laser inti multi-sensor canggih dan sistem kontrol robot pengelasan berkecepatan tinggi dan presisi tinggi untuk memastikan teknologi cerdas pengelasan laser secara real-time dan akurat di setiap tahapan, melalui tahapan "perencanaan lintasan pra-pengelasan - kontrol adaptif parameter pengelasan - inspeksi kualitas pasca-pengelasan secara online", untuk memastikan pemrosesan yang berkualitas tinggi dan efisien.
Perusahaan otomatisasi laser Maven berfokus pada industri laser selama 14 tahun, kami mengkhususkan diri dalam pengelasan laser, kami memiliki mesin pengelasan laser lengan robot, mesin pengelasan laser otomatis meja, mesin pengelasan laser genggam, selain itu, kami juga memiliki mesin pengelasan laser, mesin pemotong laser, dan mesin penandaan dan pengukiran laser. Kami memiliki banyak studi kasus solusi pengelasan laser, jika Anda tertarik, Anda selalu dapat menghubungi kami.
Waktu posting: 09-Des-2022
