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汽車無處不激光丨激光在汽車工業中的重要性

時間:2015.11.19    浏覽2367次

近年來,激光技術在汽車工業中的應用日益普遍,以工藝而論,則激光打标、硬化、切割、焊接,激光大燈,激光雷達等全數用上;以部位而論,舉凡内外、上下、結構裝飾等,盡入毂中。一輛汽車,随處可見激光的身影,可以說無車不激光。


激光車體加工應用

  據有關資料統計,歐美發達工業國家,有50%-70%的汽車零部件是用激光加工來完成的。我們且對激光在汽車制造中的應用,做初步的梳理。

  

       一、激光焊接

  激光焊接具有如下特點:

  ①加熱範圍窄(集中)。

  ②作用區域和位置精确可控。

  ③熱影響區小。

  ④焊接變形小,無需焊後矯形。

  ⑤非接觸加工,無需對工件加壓和表面處理。

  ⑥能實現異種材料焊接。

  ⑦焊接速度快。

  ⑧對外界無熱影響、無噪音、無污染。


  激光束照射在材料表面的直徑為0.2-0.6mm,焊縫寬度在2mm以下。激光焊接的焊縫金屬經快速凝固,其晶粒更加細小,可獲得更高的強度。激光焊接可使車身的剛度提升30%。車頂蓋與側圍的激光焊接,相比傳統點焊工藝,車頂少了兩條橡膠密封條,改善了車身的視覺效果。車身精度控制上的"一毫米工程"(白車身整車尺寸精度控制在±1mm内),由于激光焊接才成為現實。

  激光焊接加速了用沖壓零件代替鍛造零件的進程。采用激光焊接,以連續的激光焊縫代替離散的點焊縫,可以減少搭接寬度和一些加強部件,可以壓縮車身結構件本身的體積。由此,可減少車身重量56kg。激光焊接的應用,實現了減重減排,契合了當今時代對環保的要求。

  激光焊接應用于不等厚闆的拼焊,效益更加顯著。這種技術将傳統制造工藝--先沖壓成零件,再點焊成整體--改造為:先将若幹個不同厚度的零件焊接為整體,再沖壓成形,減少了零部件的數量,材料利用更合理,結構功能顯著提高。

  激光焊接還可應用于點煙器、氣門挺杆、汽缸墊、噴油嘴、火花塞、變速齒輪、半軸、傳動軸、散熱器、離合器、發動機排氣管、增壓器輪軸、安全氣囊内膽、ABS等。


  二、激光切割

  激光切割較早應用于汽車零件的制造。

  汽車大型覆蓋件的下料切邊,擋風闆等激光切割,需要3維切割機或機器人。以機器人+光纖激光器組成的柔性切割系統較為常見。

  近年來,高強度鋼因具有高減重潛力、高碰撞吸收能、高疲勞強度、高成型性及低平面各向異性等優勢,成為汽車工業輕量化的主要材料。高強度鋼熱成型後,沖壓工藝不再适宜,其輪廓和孔的裁切,推動了對激光切割的需求。

  汽車内飾件多為非金屬,因激光的非接觸、精确定位、快速等特點,所以非常适合采用激光切割加工。比如,将車門鑲闆或門肩的廢棄角料、後部注塑部件的多餘部分切除。切割非金屬不能用光纖激光器,而必須用CO2激光器,沒有了光纖傳輸激光的便利,配用的機器人必須作專門的設計,将CO2激光束導光裝置完全集成在機器人手臂中,使運動的機器人手臂能傳輸穩定的激光束。


  三、激光打标

  汽車零部件傳統标記方式有:模具鑄造、電腐蝕、不幹膠、絲網印刷、氣動标記等。激光打标技術從誕生以來就以其标記的清晰美觀永不磨滅性得到迅速發展。

  激光打标用于汽車零部件的優勢在于:快速、可編程、非接觸,持久。激光打标在汽車制造中應用廣泛,如汽車零件、發動機、标簽紙(柔性标簽)等等。激光條碼、二維碼常用于汽車零部件追溯。二維碼具有信息容量大、容錯性強等優點。

  汽車柔性标簽專用激光打标機,針對汽車柔性标簽的特點專門設計,用于下列各種标簽的打标:車身、發動機、VIN碼、條形碼、車鑰匙、油箱、安全氣囊警示、輪胎壓力、空調、冷卻系統、車門标簽等。

  以上是對激光技術在汽車工業中的應用綜述。

  激光在汽車工業中的重要性愈益突顯,并日益廣泛深入地影響着我們的日常生活。


  四、激光大燈讓汽車更炫

  激光大燈并不是一個太過陌生的名詞,激光在社會的很多領域都有使用,而汽車設計上,最先由寶馬提出采用激光大燈,并應用在寶馬i8上,現在新一代的寶馬7系也能夠選裝,另外,玩燈專家奧迪也推出其激光大燈。

  激光大燈有小、亮、遠這三個特點。

  雖然目前從外觀看起來激光大燈和LED大燈差不多,但裡内涵卻有所區别。激光二極管的元件大小僅有LED的百分之一,這就意味着未來的車燈将可以有更多不一樣的造型。

  LED的發光效率每瓦100流明,而寶馬i8搭載的激光大燈則能達到每瓦170流明,如此一來,激光大燈要麼就是能夠做到亮度高,要麼就是相同亮度下能耗更少。

  此外,照射距離還是LED的兩倍。不過值得一提的是,激光大燈目前主要是應用在遠光燈上,近光燈依然是LED。

  那麼這麼強的照明效果,是否對人體有害呢?答案是不會的。因為激光大燈的激光不是直接發射出來的,而是先照射在一組反射鏡片,然後經過黃磷透鏡後散發出白色的光芒,最後再經過一次反射才反射出來的。


 五、激光雷達實現汽車無人駕駛

  智能汽車離不開ADAS

  到2016年實現部分自動駕駛,比如汽車需要監控系統,駕駛員需要随時準備接手駕駛,目标是實現30km/h以内的自動駕駛;到2020年,實現高度自動駕駛,那時不需要監控系統,但駕駛員需要在規定時間内接手駕駛;到2025年,要完全自動駕駛,不需要監控系統,駕駛員也無需要接手駕駛。這是大陸集團推出的從輔助駕駛到自動駕駛革新的三步。其實這也代表大部分外資零部件企業的判斷。真正意義上的自動駕駛需要可靠的傳感器、安全的車輛數據、複雜的系統構架、安全模拟及法規等各方面都俱備。近幾年内,實現自動駕駛還有很多技術需要突破,但讓ADAS的更多功能盡快在汽車上實現,達到更安全、更智能的汽車駕駛,這是可以實現的目标。