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Aplicaciones de la tecnología de soldadura láser en la fabricación de automóviles

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En la actualidad, la aplicación de la soldadura láser en el desarrollo de piezas de estampación de carrocerías de automóviles se refleja principalmente en la placa de soldadura de solapado por láser.

Esto permite que diferentes materiales, espesores y revestimientos de acero formen una única unidad de material, satisfaciendo así mejor los diferentes requisitos de las piezas en cuanto a propiedades del material.

Con el peso más ligero, la estructura óptima y el mejor rendimiento, se puede aligerar el cuerpo y reducir los costes mediante la promoción y la aplicación.

Al mismo tiempo, también reduce los costes de investigación y desarrollo de la automoción. troquel de estampación desarrollo, análisis del proceso de diseño y fabricación.

Ventajas de la soldadura láser

Soldadura láser es un tipo de soldadura por fusión que completa la soldadura de la unión mediante un rayo láser de energía. El calor generado por la soldadura puede reducirse al mínimo, la zona afectada por el calor es pequeña y la deformación térmica es la menor.

Estas ventajas determinan su importancia en la producción de piezas de estampación para automóviles. Los requisitos de planitud de la chapa durante la producción de piezas de estampación de automoción son muy elevados, y la deformación por soldadura del solapado láser. chapa de soldadura puede satisfacer las necesidades de producción de las piezas estampadas.

Las piezas de estampación se forman directamente mediante el proceso de torneado de cantos durante la producción, por lo que los requisitos de planitud de la chapa son mayores.

Al mismo tiempo, los requisitos de calidad de suministro de la chapa de soldadura solapada por láser serán mayores. Para reducir la deformación de la chapa y mejorar la eficacia de la producción, las acerías suelen adoptar el método de soldadura-primer-corte-posterior.

Esto reduce la deformación causada por la soldadura, evitando problemas de calidad como una mala fusión en el junta de soldadurasoldaduras perdidas y grietas en las costuras.

Aplicación de la soldadura láser en componentes estructurales de automoción

Tomando algunas de las soldaduras láser más utilizadas chapa metálica piezas interiores como ejemplos, tales como la viga transversal del techo, la lámina interior de refuerzo del paso de rueda y la placa de refuerzo del contorno delantero, se utilizan láminas finas y gruesas para la soldadura láser con el fin de satisfacer los requisitos de resistencia de la carrocería.

La figura 1 muestra una pieza soldada con láser del travesaño del tejado de un modelo concreto, que consta de chapas de la misma calidad, 210P1, pero de distintos grosores, siendo la chapa más gruesa de 1,0 mm y la más fina de 0,7 mm.

Figura 1: Ensamblaje soldado por láser del travesaño de la cubierta superior (espesor de la chapa 0,7 mm+1,0 mm+0,7 mm)

Figura 2: Refuerzo del panel interior soldado por láser para la cubierta de la rueda de un determinado modelo, con espesores variables, con calidades de chapa idénticas de HC260YD+Z-50/50-M. La chapa más gruesa es de 1,0 mm, mientras que la más fina es de 0,8 mm.

Figura 2: Ensamblaje soldado por láser de la placa interior de refuerzo de la cubierta de la rueda (espesor de la placa 1,0mm+0,8mm)

Figura 3: Panel de refuerzo soldado por láser para el contorno delantero de un modelo de vehículo concreto, compuesto por láminas de distintos grosores pero del mismo grado de material, HC420/780DP. La lámina más gruesa es de 2,0 mm, mientras que la más fina es de 0,8 mm.

Figura 3: Ensamblaje soldado por láser del refuerzo de la placa circundante delantera (espesor de la placa 2,0 mm+0,8 mm)

Superación de retos en la placa de refuerzo del contorno delantero para un determinado modelo de automóvil

La aplicación de placas soldadas con láser ha aumentado la precisión de todo el guardabarros, el contorno delantero y la cubierta superior del vehículo, lo que ha permitido ahorrar tiempo en los ajustes de todo el vehículo y reducir los costes de mano de obra.

Sin embargo, este esquema de producción conlleva dificultades significativas para el desarrollo de moldes, especialmente para la placa de refuerzo del contorno frontal que se muestra en la figura 3.

La chapa tiene una gran variación de grosor, y el retroceso de la pieza durante el procesamiento es grande según el análisis técnico.

Esto requiere un alto nivel de análisis de ingeniería asistida por ordenador (CAE) durante el proceso de diseño, así como grandes exigencias en las técnicas de compensación de la recuperación elástica de los diseñadores.

Durante el desarrollo de esta pieza, suelen surgir problemas como la mala formación del ángulo R, la resistencia insuficiente en las zonas de chapa fina y la deformación del conjunto soldado.

Solución 1: A partir de los problemas encontrados durante el proceso de producción, se llevó a cabo un análisis específico de compensación del proceso y se implantó la compensación por resorte en las primeras fases de desarrollo.

Solución 2: La figura 4 representa el análisis de compensación de resorte de estampado de grosor desigual para el conjunto soldado por láser de la placa de refuerzo del contorno delantero de un determinado modelo de automóvil mostrado en la figura 3.

La parte gris de la pieza de trabajo representa la superficie que requiere la compensación del spring-back.

Figura 4: Análisis de la springback compensación del conjunto soldado por láser de refuerzo de la placa envolvente delantera

Tras la compensación completa del rebote, la pieza de producción puede cumplir la precisión requerida.

Sin embargo, la zona de chapa fina se enfrenta a problemas de rebote y resistencia insuficiente debido a la falta de nervios de refuerzo.

El problema de deformación del ensamblaje soldado causado por la diferencia de grosor entre la capa delgada y la delgada. placas gruesas superior al grosor de la placa delgada requiere otras soluciones.

Cuestión clave 3: La figura 5 representa los puntos de datos de coordenadas para la diferencia de superficie de una sola pieza debida a la deformación de soldadura del conjunto soldado por láser de la placa de refuerzo del panel frontal para un determinado modelo de vehículo representado en la figura 3.

La corrección de la diferencia paralela se realizó para la zona situada dentro del círculo rojo de la figura 5.

La conclusión final de la corrección es un rango de diferencia de superficie de -0,5 a 0, que puede cumplir los requisitos de montaje de soldadura y resolver el problema de deformación de soldadura.

Este problema requiere soldadura por arco investigación sobre el molde para llevar a cabo la compensación de rebote para la producción de piezas.

Figura 5: Datos tridimensionales del panel soldado por láser del refuerzo de la placa circundante delantera.

Resumen: Mediante los procesos clave de resolución de problemas anteriores, esta pieza cumple ahora los requisitos de soldadura de producción en serie y ha resuelto los problemas de deformación de la soldadura de montaje.

Al mismo tiempo, nos proporciona nuevos enfoques de desarrollo y direcciones de mejora técnica para el futuro desarrollo de productos, ayudando a mejorar nuestra calidad de desarrollo de piezas de estampación y a reducir los costes de desarrollo de moldes.

Aporta reducción de costes, mejora de la eficacia y optimización de procesos a los fabricantes de moldes y proveedores de componentes, al tiempo que contribuye significativamente a la protección del medio ambiente.

Desarrollo futuro de la soldadura láser a medida

La soldadura láser a medida tiene un valor económico sustancial, por lo que ofrece un gran atractivo a los fabricantes de automóviles.

Sin embargo, también presenta retos más importantes para el desarrollo de piezas estampadas, ya que exige mayores requisitos en el análisis CAE preliminar, el diseño del proceso y las capacidades del personal técnico.

En el futuro, la soldadura láser se aplicará a la soldadura de carrocerías de automóviles y evolucionará para incluir más métodos energéticos de soldadura que se adapten a diferentes escenarios y requisitos medioambientales.

Al reducir los costes de desarrollo de moldes y los costes de inversión para los desarrolladores de automóviles, crea más valor económico para los fabricantes.

Conclusión

(1) Fusión láser tecnología de soldadura contribuye a reducir el coste de desarrollo de las piezas estampadas y el desarrollo de matrices.

(2) La soldadura por fusión láser también ayuda a mejorar la competencia técnica de los ingenieros de desarrollo en el análisis CAE de las piezas. springback.

(3) La soldadura láser también ayuda a reducir el peso de la carrocería del vehículo y los costes generales de desarrollo, mejorando las condiciones de ensamblaje del vehículo y reduciendo la deformación causada por soldaduras extensas.

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