6月14日，由中國高科技門戶OFweek維科網(wǎng)及高科會主辦，OFweek激光網(wǎng)承辦的“OFweek2019（第十五屆）中國激光技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用論壇”在深圳前海華僑城JW萬豪酒店正式舉辦。華中科技大學(xué)唐霞輝教授出席了本次會議，為大家?guī)怼凹す庀冗M(jìn)制造提升汽車制造業(yè)水平”的主題演講，介紹了汽車板落料、拼焊過程中，激光技術(shù)發(fā)揮的重要作用。

汽車板的高速落料

大家都知道，激光切割未來的發(fā)展趨勢，主要是圍繞高精度、高速度、高功率、大厚度、寬幅面，再就是三維切割、特種材料切割幾個方面。

在激光切割領(lǐng)域，隨著我們現(xiàn)在光纖激光器功率不斷提高，加工板材越來越厚，切割速度也越來越快。以前我們無法想象可以用激光進(jìn)行落料，因為激光功率不夠，模式跟不上。而當(dāng)激光切割速度達(dá)到一百米以后，在超薄板加工這一塊就獲得了絕對優(yōu)勢。與一般機(jī)械加工的方式相比，激光加工的費用能減少50％。

唐教授介紹說：“現(xiàn)在汽車板的用量越來越大。2018年國內(nèi)汽車產(chǎn)量大概有3000多萬輛，鋼材需求6500噸，汽車剪裁板用量4200萬噸?，F(xiàn)在熱成型高強(qiáng)板也越來越多，現(xiàn)在達(dá)到1500PA。熱成型高強(qiáng)板目前最大的問題就是沖壓很困難，所以以后汽車板的需求要從規(guī)模化向定制化轉(zhuǎn)換，而這就需要激光來進(jìn)行汽車板的加工?！?/p>

采用現(xiàn)有的機(jī)械類加工方式，一臺設(shè)備的價格大概7000多萬，一套模具的開模費用約220萬，開模時間大概一個月到兩個月，面對復(fù)雜形狀時落料更加困難?，F(xiàn)在我們汽車板落料生產(chǎn)線主要是依賴進(jìn)口。德國的舒勒公司在汽車板落料這一塊做的非常好，它在德國法蘭克福建立了全球第一條激光落料生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線不需要開模，解決了高強(qiáng)板落料困難的問題。此外，由于激光落料邊上的余料很小，通過排版之后，整體可以節(jié)省10％的材料。

這個系統(tǒng)十分復(fù)雜，包括異形汽車板布料、多激光頭（不是一個激光頭，根據(jù)板子的形狀，需要有兩個三個甚至四個頭）、高精度協(xié)同作業(yè)、切割軌跡、切割工藝，包括廢料的分解，需要機(jī)器人來進(jìn)行來完成。

唐教授表示：“之前我們承擔(dān)了一個國家863項目，就是開發(fā)這個設(shè)備，從開局一直到堆垛整體的產(chǎn)線。華東科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院在這個方面有很多校友取得成果，這是我們機(jī)械學(xué)院一個81級的校友的成果。他在2011年開發(fā)了一個3頭激光落料生產(chǎn)線，他應(yīng)該是國內(nèi)第一家真正能夠做整套生產(chǎn)線的。這個產(chǎn)線速度非常高，能達(dá)到每分鐘75米以上，有可能達(dá)到120米，它還是多個激光頭同時進(jìn)行作業(yè)，整個系統(tǒng)的優(yōu)化做的非常好。這解決了我們汽車行業(yè)里面切割落料的重要問題。”

汽車板激光拼焊

當(dāng)前汽車板拼焊的應(yīng)用量越來越多，需求量越來越大，包括汽車的內(nèi)板、底板、立柱等不等厚鋼板的拼焊拼焊。它具有提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，尤其是減輕他的車重，減少油耗，保護(hù)環(huán)境等各種各樣的優(yōu)勢。

激光拼焊的特點是，它能將不同厚度和具有不同表面涂鍍層的金屬板焊在一起，然后再進(jìn)行沖壓，這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。激光焊接速度快，很少變形，省去了二次加工。減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件，還可以壓縮車身結(jié)構(gòu)件本身的體積。車身的重量可減少56kg。

采用激光焊接以后，整個焊接接頭的性能也非常好，它的強(qiáng)度、耐腐蝕性、杯突值、鹽霧值都能達(dá)到使用要求。唐教授介紹說：“這個工藝主要有三個要素，第一個是裁，第二個是拼，第三個才是焊。這個生產(chǎn)線比較復(fù)雜，包括開卷、校直、落料、堆垛、激光焊接、打淺坑（如果需要）、堆垛包裝整套程序，包括它的壓緊方式也非常重要。”

焊接包括各種各樣的影響因素，比如工藝參數(shù)，激光光束質(zhì)量及其焦點穩(wěn)定性、光束功率模式穩(wěn)定性、焦點漂移等。典型的應(yīng)用包括門內(nèi)板，立柱，前縱梁等。

唐教授表示：“德國蒂森在這一塊做了很多研究，他的產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、可靠性、批量生產(chǎn)這一塊做得非常好。還有上海阿賽洛也有很多生產(chǎn)線，阿賽洛的激光拼焊生產(chǎn)線在國際上有很大知名度。武漢華工激光也開發(fā)了很多拼焊生產(chǎn)線，包括上料、切割、點焊、壓緊、縫焊、出料等?！?/p>

車身在線焊接與汽車零部件焊接

接下來，唐教授介紹了與神龍合作開發(fā)的汽車板拼焊系統(tǒng)，包括：汽車板頂部的焊接系統(tǒng)，能在13秒時間內(nèi)完成1.4米的焊接；車身成型的生產(chǎn)線，有6個機(jī)器人同時工作，工裝夾具非常復(fù)雜；頂蓋生產(chǎn)線，對夾具及每一個動作進(jìn)行分解。

此外，他還介紹了焊接工藝研究的5個方面：焊接過程的穩(wěn)定性控制、焊縫缺陷控制、焊縫形狀與組織控制、復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接過程控制、激光焊接新技術(shù)的研發(fā)。

最后，唐教授介紹了汽車單元零部件及特種激光焊。目前包括安全氣囊、汽車座椅調(diào)角器、座椅滑道、后備廂等各種各樣的汽車零部件都采用激光焊接，在很多塑料件制作上采用的是半導(dǎo)體激光焊接方式。

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