A causa dei suoi vantaggi di alta densità energetica, penetrazione profonda, alta precisione e forte adattabilità, la saldatura laser è stata ampiamente apprezzata nei settori dell'aerospaziale, dei macchinari, dell'elettronica, dell'automotive, della costruzione navale e dell'ingegneria dell'energia nucleare. Soprattutto nella produzione automobilistica, la saldatura laser è stata ampiamente utilizzata sia nella costruzione di carrozzerie che nella produzione di parti di automobili.
A causa dei suoi vantaggi come l'elevata densità energetica, la penetrazione profonda, l'alta precisione e la forte adattabilità, la saldatura laser è stata ampiamente apprezzata nei settori aerospaziale, macchinari, elettronica, automobilistico, costruzione navale e ingegneria dell'energia nucleare. Soprattutto nella produzione automobilistica, la saldatura laser è stata ampiamente utilizzata sia nella costruzione di carrozzerie che nella produzione di parti di automobili. Secondo le statistiche pertinenti, dal 50% al 70% dei ricambi auto nei paesi industrializzati europei e americani sono completati dalla lavorazione laser. Tra questi, vengono utilizzati principalmente saldatura e taglio laser. La saldatura laser è diventata un processo standard nella produzione automobilistica.
Tecnologia di applicazione della saldatura laser
1. Tecnologia di saldatura laser per carrozzeria
La carrozzeria è una tipica piastra sottile e struttura a conchiglia. È realizzato in lamiera di acciaio sottile ad alta resistenza a bassa lega mediante stampaggio, taglio e modellatura in un coperchio e viene assemblato mediante saldatura. Il numero di punti di saldatura nel gruppo del corpo può raggiungere diverse migliaia. La saldatura tradizionale utilizza il processo di saldatura a punti a resistenza. Il processo di saldatura a punti a resistenza utilizza due elettrodi per comprimere il pezzo da due direzioni, pressurizzare ed energizzare i due pezzi di rivestimento per formare un giunto di saldatura tra le superfici di contatto e saldare insieme i pezzi. Per soddisfare i requisiti di incollaggio e forma, è necessario mantenere un certo intervallo tra i giunti di saldatura. Durante la saldatura a punti, le tenaglie di saldatura vengono saldate sotto il bordo del pezzo e la larghezza della flangia deve essere di 16 mm; mentre la saldatura laser è una saldatura su un lato, la larghezza della flangia è di soli 5 mm. Il cambio della saldatura a punti alla sola saldatura laser può far risparmiare 40 kg di acciaio per automobile.
Le saldature strette e profonde formate dalla saldatura laser penetrano facilmente nel pezzo. Non vi è alcun contatto meccanico tra la testa del laser e le parti da saldare e non vi sono sollecitazioni meccaniche di lavorazione. La resistenza alla trazione e alla fatica della giuntura di saldatura laser sono equivalenti a quella del materiale di base e soddisfano i requisiti della capacità portante. Ciò può ridurre lo spessore del materiale del componente e ridurre il peso corporeo. Allo stesso tempo, poiché la saldatura laser è controllata dal computer, ha una grande flessibilità e manovrabilità e può saldare porte, deflettori, ingranaggi, cruscotto con forme speciali. Insieme a robot e sistemi di trasmissione in fibra ottica, è possibile automatizzare le linee di assemblaggio automobilistiche.
2. Tecnologia sartoria laser
La tecnologia di saldatura laser su misura è uno dei vantaggi più evidenti e di successo della saldatura laser nell'industria automobilistica. Quando l'industria automobilistica ha applicato per la prima volta lastre saldate su misura, era principalmente per risolvere il problema della larghezza insufficiente della lastra d'acciaio laminata dal laminatoio e per soddisfare i requisiti dell'industria automobilistica per lastre larghe attraverso la tecnologia saldata su misura. Con lo sviluppo dell'industria automobilistica, le piastre saldate su misura vengono sviluppate nella direzione delle piastre spesse differenziali e le piastre d'acciaio di diversi spessori possono essere saldate su misura. In questo momento, lo scopo delle lastre di acciaio automobilistico saldate su misura è stato veramente raggiunto. L'invenzione della tecnologia delle lastre laser saldate su misura è stata applicata per la prima volta nella produzione dell'Audi 100 nel 1985. La tecnologia di saldatura laser su misura consiste nel selezionare lastre d'acciaio con diversi gradi, tipi, gradi e spessori di acciaio in base ai requisiti prestazionali di diverse parti della carrozzeria durante la fabbricazione della carrozzeria laser. Attraverso il taglio laser e la saldatura su misura, alcune parti della carrozzeria come pareti laterali, piastre del pavimento, porte interne delle porte, pilastri, ecc. (Vedere la Figura 1) vengono saldate insieme e quindi stampate per ridurre il peso della carrozzeria del veicolo garantendo la forza della carrozzeria del veicolo. Questa tecnica presenta numerosi vantaggi:
1) Ridurre il numero di parti, attrezzature e procedure per un gran numero di processi di stampaggio. La saldatura su misura può essere formata integralmente. In base ai diversi requisiti di resistenza delle diverse parti, i fogli di diversi spessori vengono saldati insieme e quindi nuovamente stampati. Allo stesso tempo, è possibile migliorare la precisione della carrozzeria e ridurre un numero elevato di apparecchiature, processi e stampi per lo stampaggio.
2) Ridurre il peso dei componenti. A causa dell'utilizzo di diverse piastre in acciaio per la giunzione, è possibile utilizzare piastre in acciaio rivestito per aumentare la durata delle parti facilmente corrosive, piastre in acciaio più sottili per parti che non sopportano carichi o carichi leggeri e acciaio ad alta resistenza le piastre possono essere utilizzate per parti che sopportano carichi Non è più necessario saldare gli irrigidimenti, il che semplifica notevolmente la struttura della carrozzeria, riducendo in tal modo il consumo di acciaio e i costi di produzione, riducendo il peso corporeo e infine riducendo il consumo di energia delle automobili.
3) Migliorare la qualità strutturale e l'affidabilità dei componenti. Poiché viene utilizzata la saldatura continua anziché la saldatura a punti discontinua e la rivettatura, la rigidità, il fissaggio e la sicurezza della carrozzeria del veicolo sono notevolmente migliorati.
4) Offre la possibilità di produrre veicoli con carrozzeria larga. A causa delle restrizioni del laminatoio, non è possibile produrre lastre di acciaio troppo larghe e i requisiti automobilistici per le lastre larghe stanno diventando sempre più urgenti. L'uso della saldatura su misura laser è un processo efficace ed economico. La saldatura su misura laser rende l'auto più bella e confortevole.
Ottimizza il design in base all'analisi della struttura del corpo e seleziona alcune piastre tipiche in acciaio per la saldatura su misura, che possono migliorare il tasso di utilizzo del materiale, eliminare il processo di lavorazione secondario e ridurre notevolmente il numero di stampi. Dopo l'uso di pannelli saldati su misura nella linea di produzione laterale della Toyota Motor Corporation del Giappone, il numero di parti è stato ridotto del 66%, il numero di stampi è stato ridotto da 20 a 4 e il tasso di utilizzo dei materiali è stato aumentato da Dal 40% al 65%. Utilizzando la saldatura su misura laser, un'auto di medie dimensioni può perdere 9 kg senza comprometterne la resistenza.
Al momento, le grandi aziende siderurgiche straniere stanno sviluppando vigorosamente linee di produzione di saldatura su misura laser. ArcelorMittal ha 35 linee di produzione di saldatura su misura laser e i suoi prodotti rappresentano oltre il 50% del mercato europeo; Solblank in Italia ha in produzione 14 linee di produzione di saldatura su misura laser e sta pianificando di stabilirne 4 nel Regno Unito e negli Stati Uniti. ThyssenKrupp ha costituito joint venture laser su misura in Indonesia e negli Stati Uniti (Detroit); British Steel ha istituito un centro specializzato (azienda) in grado di fornire spazi vuoti su misura per le case automobilistiche; anche gli Stati Uniti e il Giappone hanno entrambi stabilito società simili. Attualmente, i pezzi grezzi su misura prodotti nell'Europa occidentale rappresentano il 70% della produzione totale mondiale, il 20% prodotti negli Stati Uniti e il 10% prodotti in Giappone.