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激光技術(shù)在大眾汽車的應(yīng)用
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| 發(fā)布時(shí)間：2010.06.02 新聞來(lái)源：方圓集團(tuán)上海激光科技有限公司 瀏覽次數(shù)： |
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激光技術(shù)www.fygalser.com在大眾汽車的應(yīng)用
作為在汽車結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中使用激光焊接的倡導(dǎo)者，德國(guó)大眾汽車公司的成就無(wú)疑是令人羨慕的。據(jù)Klaus Loeffler博士（德國(guó)大眾汽車公司焊接工藝總監(jiān)）在由密歇根大學(xué)組織的第十二屆年度汽車激光應(yīng)用研討會(huì)中發(fā)言聲稱，大眾早在1993年就已將激光運(yùn)用到車身制造上，而首次大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用則是在96年進(jìn)行的車頂焊接。到97年，已有三個(gè)車型擁有激光焊接的車頂。隨著時(shí)間的推移，更多的車型和更多的應(yīng)用 方法加入了這個(gè)行列。
據(jù)Klaus Loeffler博士稱，如今，要說(shuō)哪種車型的總成使用了最多的激光制造技術(shù)，那么無(wú)疑當(dāng)屬大眾的Golf V。該車型竟擁有總長(zhǎng)達(dá)70米的激光焊接縫，這個(gè)不能不令人驚異。沒(méi)有哪種車型能和其相比。那么這是否意味著點(diǎn)焊已經(jīng)從Golf車型中消失了呢？ 不，Loeffler回答說(shuō)，Golf V車型仍然有大約1,400個(gè)點(diǎn)焊（相比之下，Golf IV車型的點(diǎn)焊多達(dá)4,608 個(gè)，而激光焊接總長(zhǎng)只有1.4米）、電弧焊接（7 米）和膠粘劑（30米）。他承認(rèn)，Golf V車型實(shí)際上“或多或少還是以點(diǎn)焊為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)”，這就意味著開(kāi)發(fā)下一車型時(shí)，公司將有空間進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改進(jìn)（Golf V與其前任車型相比，增加了超過(guò)80%的靜態(tài)抗扭剛度，超過(guò)15%的動(dòng)態(tài)抗扭剛度，和超過(guò)35%的動(dòng)態(tài)撓度）和減重處理（減少的邊緣寬度促進(jìn)金屬板大量減少）。
大眾并不只將激光應(yīng)用于焊接，還分別應(yīng)用于釬焊和切割。在大眾的沃爾夫斯堡工廠里，舉例來(lái)說(shuō)，有150臺(tái)4千瓦Nd:YAG激光器（據(jù) trumpf數(shù)據(jù)顯示），1臺(tái)1千瓦Nd:YAG激光器（據(jù)trumpf數(shù)據(jù)顯示），250個(gè)激光焊接頭，和3個(gè)激光切割頭。雖然大眾使用激光的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在沃爾夫斯堡工廠，Loeffler說(shuō)道，但是激光設(shè)備在整個(gè)集團(tuán)中卻都有使用，無(wú)論這些工廠是處于低成本地區(qū)還是處于高成本地區(qū)。因而，您能在從比利時(shí)到南非的各個(gè)地區(qū)中都能看到他們。
汽車以每小時(shí)100 個(gè)工序的速度生產(chǎn)。無(wú)疑，生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是極為重要的。 但是，Loeffler認(rèn)為這個(gè)已經(jīng)不成問(wèn)題，估計(jì)正常運(yùn)行率已超出99%�！氨３指咝б垣@得時(shí)間”。應(yīng)當(dāng)值得注意的是，設(shè)備操作人員既非科學(xué)家，也不是光學(xué)工程師，他們只是接受過(guò)設(shè)備操作培訓(xùn)的普通人。在操作人員對(duì)于操作流暢度的重要性演講中，Loeffler說(shuō)道，“工人必須感覺(jué)是他們擁有了這些系統(tǒng) ”。雖然也許他說(shuō)的不盡客觀，他形容說(shuō)激光處理是“我們工廠中最值得信賴的工序，”并說(shuō)，“這些技術(shù)都已被驗(yàn)證。”。
車身焊接使用激光系統(tǒng)的一大好處是設(shè)備具有天生的強(qiáng)大柔性。例如，大眾開(kāi)發(fā)了一種擁有14個(gè)激光設(shè)備的結(jié)構(gòu)平臺(tái)，不僅可以為Golf焊接 （5,340mm）和鍍銅（3,400mm），還可以處理VW車型中小到Lupo（“三公升”汽車, 這么說(shuō)是因?yàn)樗啃旭?00km需耗燃油約三公升）大到Touareg SUV（在Cayenne的保時(shí)捷汽車公司，激光焊接也被用于Touareg底盤(pán)拼接）。結(jié)構(gòu)平臺(tái)對(duì)地面面積的要求比類似的點(diǎn)狀焊接設(shè)備要少40%。另外，Loeffler指出, 也可以使用某個(gè)平臺(tái)的激光發(fā)生器為同類平臺(tái)提供裝載/固定/卸載工作，因此可充分利用加工設(shè)備。
沿著主生產(chǎn)線配置激光機(jī)器人。Loeffler說(shuō)正如他們將4千瓦YAG激光器進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，他們同時(shí)也規(guī)范了配備夾具的激光頭的使用（夾具類型包括：輪狀?yuàn)A具，雙輪夾具，對(duì)開(kāi)輪夾具，還有單指形與雙指形夾具）。同樣，它的好處是可使設(shè)備很容易加工與現(xiàn)有產(chǎn)品不同的其他產(chǎn)品。另外，換產(chǎn)品時(shí)間也得以縮短到最低。
汽車制造的另一個(gè)問(wèn)題是公差疊加問(wèn)題。在這點(diǎn)上，Golf和其他車型一樣。Loeffler稱這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)解決，例如在安裝前保險(xiǎn)杠安裝板時(shí)使用 了一個(gè)元件，可對(duì)車身進(jìn)行光學(xué)測(cè)量以確定尺寸，接著激光在前端切開(kāi)足夠長(zhǎng)的軌道，然后將安裝板準(zhǔn)確到位地焊接上去。Loeffler將之形容為“最令人贊 嘆的激光元件”，這個(gè)形容并不為過(guò)。
雖然激光技術(shù)并不便宜，據(jù)Loeffler的推測(cè)，四年之后就能收回預(yù)期的投資。VW不僅在激光設(shè)備的數(shù)目上大大增加（目前已添置到450臺(tái)，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他汽車制造廠商），而且Loeffler的目光已經(jīng)投向了下一代激光設(shè)備。他在尋找一種6kw的設(shè)備，其效率可達(dá)20%，光束質(zhì)量達(dá)到 6mm*mrad，可在長(zhǎng)達(dá)100m的光纜中靈活傳送，正常運(yùn)行時(shí)間達(dá)99.9%，而修理時(shí)間不超過(guò)30分鐘。
Loeffler順便提及他長(zhǎng)期一直從事的是塑料的切割和焊接工作。也許，VW將來(lái)會(huì)在自己的廠房?jī)?nèi)看到塑料材料的焊接場(chǎng)景。(end)
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