Четири лазерни лъча отключват нови възможности: Gestamp оптимизира заваряването на автомобилни каросерии

Изискванията към съвременните автомобили стават все по-високи. Компонентите трябва да бъдат по-леки, производството по-ефективно, инвестиционните разходи по-ниски. В същото време сложността на производствените процеси непрекъснато нараства – особено при производството на каросерии. Мултинационалният доставчик на автомобилни компоненти Gestamp със седалище в Испания прие това предизвикателство. В сътрудничество с TRUMPF компанията разработи иновативен индустриално приложим процес за лазерно заваряване, който се прилага именно там, където конвенционалните методи достигат своите граници: при бързото и гъвкаво съединяване на конструктивни детайли от голям формат с покритие. „Залагаме на големи конструктивни детайли вместо на много отделни компоненти, за да опростим индустриалните процеси. По този начин намаляваме сложността при крайния монтаж, което спестява ресурси за машинни и персонал и съответно намалява разходите“, казва Мигел Анхел Фернандес, директор „Технологии за съединяване“ Tokyo & Bilbao при Gestamp.

При производството на автомобили важи следното: колкото по-малко детайли са необходими за един автомобил, толкова по-ефективно той може да бъде произведен. Gestamp последователно прилага тази стратегия чрез така наречената серия Ges-Gigastamping® – конструктивни компоненти от голям формат, произведени чрез горещо формоване от високоякостни стомани. Тези детайли предлагат огромни предимства по отношение на тегло, здравина и безопасност при удар, но поставят високи изисквания към процеса на съединяване. „Предизвикателството започва още от самия материал“, обяснява Мигел Анхел Фернандес. Ние обработваме стомани, закалени чрез пресоване, с алуминиево-силициево покритие (AlSi). То предпазва детайла от корозия, но прави заваряването изключително сложно. Затова се наложи традиционните методи на заваряване да бъдат заменени с индустриално лазерно заваряване, което предлага по-голяма скорост и гъвкавост.“

„Предварителната работа“ вече бе извършена от Gestamp чрез разработването на новия лазерен метод на заваряване G-Weld. Основният елемент на разработката е G-образен шев с припокриване, специално разработен за застъпващи се разкроени заготовки. Процесът на заваряване е по-ефективен, осигурява по-стабилни шевове и позволява до пет пъти по-висока скорост на заваряване. Въпреки това при лазерното заваряване, за разлика от при точковото, беше необходимо преди съединяването да се отстрани алуминиево-силициевото покритие AISi. Една допълнителна стъпка на процеса, която обезсмисляше спестеното време. Gestamp се обърна към лазерните експерти на TRUMPF. „Нашата цел беше да заваряваме детайлите безопасно и ефективно, без да се налага да премахваме покритието в отделна предварителна стъпка на процеса“, казва Фернандес. „Само по този начин можехме да оптимизираме процеса и да подобрим качеството на детайлите.“

Предизвикателството при лазерното заваряване на детайли с покритие е това, че двата различни материала не се свързват хомогенно помежду си. При процеса на топене се образува ферит – кристална структура – която влияе негативно върху качеството на заваръчния шев. „Ключът към решението се крие в преобразуването на лъча – за конкретните изискванията на Gestamp това се постига чрез опцията Multifokus“, обяснява Марк Хумел, мениджър „Глобално бизнес развитие и Мобилност“ при TRUMPF. При опцията Multifocus лазерният лъч се разделя на четири отделни лъча, всеки от тях с едно и също количество енергия. Всеки лъч се състои от централен и периферен лъч. Периферният лъч „успокоява“ стопилката с допълнителната си енергия и предотвратява образуването на пръски. Четирите отделни лъча смесват алуминиево-силициевото покритие AlSi контролирано и хомогенно в стопилката, като по този начин предотвратяват образуването на ферит. Резултатът: стабилен шев с висока якост и устойчивост на опън. „Може да се оприличи на разбъркване на тесто“, казва Хуммел. „Колкото повече бъркалки разбъркват сместа, толкова по-добре се получава разтварянето на нежеланите бучки.

За Gestamp новата и преди всичко, подходяща за индустриално приложение технологична стратегия носи редица предимства. Фернандес обобщава: „Благодарение на преобразуването на лъча от TRUMPF постигаме значително по-висока скорост при заваряването и по-добро качество на шева. Освен това – нещо което е много важно при големи конструктивни детайли – лазерът позволява значително по-добър достъп, без да се намалява скоростта на процеса. И накрая, но не на последно място, благодарение на частичния процес на заваряване имаме предимството на така наречената „полувидима повърхност". Шевът е почти незабележим.“

Новият процес на заваряване вече е одобрен в рамките на компанията. За Мигел Анхел Фернандес е безспорно: „Тясното сътрудничество с TRUMPF беше решаващ фактор. Още от самото начало TRUMPF беше нещо повече от доставчик на технологии. Съвместно разработихме решение, което има потенциала да промени коренно производството на конструктивни детайли.