釬焊速度的提高
半導(dǎo)體激光器首次作為釬焊工具是應(yīng)用在生產(chǎn)奧迪A3的后擋板。通常的加工速度是2.4米/分鐘。為了提高生產(chǎn)量,大眾汽車(chē)制定了在不影響質(zhì)量的前提下提高釬焊速度的目標(biāo)。在大眾汽車(chē)位于沃爾夫斯堡的途安汽車(chē)生產(chǎn)線,對(duì)于Nd:YAG激光器和光纖耦合半導(dǎo)體激光器的加工過(guò)程做比較?,F(xiàn)有的YAG激光器使用散焦光束,而新型半導(dǎo)體激光器用的是聚焦光束,焦點(diǎn)直徑為3.2毫米。
半導(dǎo)體激光器的使用提高了釬焊速度和接縫質(zhì)量。在均勻分布的激光束焦點(diǎn)內(nèi)工作,就能夠在接縫部件范圍內(nèi)取得更好的功率密度分布。通過(guò)使用6千瓦半導(dǎo)體激光器,能夠減少75%的邊緣切口,最大處理速度能夠增加到每分鐘4.4米。大眾決定將途安汽車(chē)釬焊應(yīng)用中使用的所有YAG激光器換成半導(dǎo)體激光器。
鋁表面
利用同樣的加工方法,使用填充焊絲焊接鋁制白車(chē)身結(jié)構(gòu)是很多汽車(chē)公司在解決接縫鋁板問(wèn)題時(shí)必然采取的步驟。接縫模式幾乎完全一樣,也使用同樣的加工頭。試驗(yàn)中使用了光纖耦合半導(dǎo)體激光器,并帶有一個(gè)觸覺(jué)加工頭。
半導(dǎo)體激光器在焊接鋁材接縫時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):二極管激光器的波長(zhǎng)范圍是900-1060納米,非常接近于鋁的吸收峰值,而碟片激光器的波長(zhǎng)是1030納米,光纖激光器的波長(zhǎng)范圍是1070-1080納米。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展計(jì)劃,奧迪決定使用帶有光纖(400微米)的4千瓦半導(dǎo)體激光器來(lái)焊接Q5汽車(chē)的后擋板,并且正在其生產(chǎn)平臺(tái)上運(yùn)行這套系統(tǒng)。
Kuka北美公司已經(jīng)根據(jù)不同的接縫要求,成功使用4千瓦/400微米激光器和6千瓦/1000微米激光器。通常的焊接速度是每分鐘3到4米。1000微米的光纖激光器對(duì)于邊搭焊尤為實(shí)用,邊搭焊要求極小的焊接強(qiáng)度,甚至背面不需要焊接。
Laserline公司(網(wǎng)址:www.laserline.de)位于德國(guó)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)展了廣泛的多縫試驗(yàn),證明了焦點(diǎn)位置和焊接角度有些許變化對(duì)半導(dǎo)體激光焊接工藝影響不大。試驗(yàn)還顯示了光纖耦合半導(dǎo)體激光器對(duì)于背向反射的耐用性。
結(jié)論
為了滿足汽車(chē)制造廠的高可靠性要求,一項(xiàng)近紅外激光器的新成果正在為汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。半導(dǎo)體激光釬焊零件能夠滿足可視化接縫光學(xué)質(zhì)量的最高技術(shù)規(guī)范,而無(wú)需額外的后期處理。光纖耦合半導(dǎo)體激光器憑借其工藝,以極其穩(wěn)定、速度快、可靠性高以及成本優(yōu)勢(shì)等特點(diǎn),為許多新的白車(chē)身應(yīng)用所采用。
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