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汽車制造

從車身到電池,激光器提升了汽車的效率

星之球激光 來源:光電論壇2013-05-07 我要評論(0 )   

機動性對于工業社會來說已變得尤為重要。這不僅體現在全世界貨物運輸業的增加,也體現在人們對于機動性的不同需求的上升。另一方面,在能源政策上已經采取一些監管措施...

        機動性對于工業社會來說已變得尤為重要。這不僅體現在全世界貨物運輸業的增加,也體現在人們對于機動性的不同需求的上升。另一方面,在能源政策上已經采取一些監管措施以降低二氧化碳的排放。這迫使汽車制造商提高新車型的效率,例如通過減輕車身重量或者投資完全新型驅動理念,如電氣驅動。在這兩種情況下,激光器都是主要的技術,因為它們能確保精準高效的加工并且成為某些生產工藝能否實現的絕對必要因素。

    輕便穩固的車身部件

       通過使用高強度鋼可大大減輕車身重量。這些鋼材強度非常高,這就意味著比起傳統設計,它使用的材料更少,可以在減少燃料消耗的同時提高安全性。

        大部分高強度車身部件由鍍硅鋁硼合金鋼組成,這種材料一般都是由整卷鋼帶上切割下來。這個切割工序可以使用二維激光切割機完成。它的優勢在于可以任意靈活的換型而無需替換昂貴的切割模具。激光加工可使零件的切割布局可以更加緊湊,提高材料利用率。

       然后鋼板在加熱爐中加熱,使其更易成形。加熱后的部件在成型過程中急速冷卻,這樣拉伸強度可達1500Mpa左右。高強度材料的確能加強乘客的安全性,但是如此高強度的材料如使用傳統的加工方法來沖孔或切邊,將對模具損失非常之大,因此加工成本大大提高,毫無性價比可言。這就是為什么制造商轉向用三維激光切割機來切割高強度車身部件。

       經過進一步加工后,結構部件被焊接在一起以形成車身組件。因此,由TruDisk激光器和遠程焊接鏡頭組成的三維焊接設備應運而生。激光打標條形碼確保產品的可追溯性,而且激光打標具有持久性和高質量的優勢。

       在商用車車軸上能節省40%的時間

        在車軸制造中必須克服的挑戰是材料的高含碳量。傳統的焊接方法就不能使用,因為它們會導致材料快速變脆、開裂。在展示的產品中,通過預加熱可優化車軸部件以便用于后續焊接工藝中。這就防止了裂縫的形成和變脆。

        車軸上的深熔焊焊縫是由激光焊接的。其優勢是可減少輸入材料的熱量,以降低零件的變形量。通過降低材料的熱量輸入和焊接后的冷卻控制可以避免裂縫,同時可增強車軸零件的承載力。激光焊接質量如此之高以至于無需后續的機械精加工或其他額外的工作。總體而言,激光焊接使商用車車軸的生產時間減少40%。

    激光加工是電氣驅動的基礎

    為了實現全方位覆蓋,電氣驅動所要面臨的一大挑戰是用于電動車的可快速充電、高功率且使用壽命長的電池。這些電池的能量存儲與日常生活用的鋰電池沒有可比性,因為在車輛加速過程中它們必須在短時間內提供非常高的功率。從功率等級和持續時間上來說,這些電流峰值對電池管理提出了很高的要求。同時,充電必須很快完成,因為可用性也是衡量電動車是否能正常使用的一個標準。

        未來用于電動車的電池從生命周期的角度來說必須比現在的鋰電池更耐用。目前用于電動車的電池的充電時間為3-4小時,充足電的情況下最多可行使200千米。目標是創造出高性能的單個電池,它比起幾個電池來更高效,動力更強。

       適于日常使用的電池也正被用于電動自行車上。例如,用于這種電動自行車的電池由一個2.2安培的電池組成。這種自行車的全球市場容量大約在5000萬歐元。

       激光是生產高性能電池的極佳生產技術,因為當它們切割和焊接電池部件,例如電池外殼或電池連接器時能發揮所有的優點。無接觸的加工工藝使材料的機械承載力低,焊縫無變形,因為焊接只使用了少量熱量。通過高質量、精準地加工工藝,激光技術可實現單個組件的小型化,并能在一個電池組中集成更多的電池模塊,從而實現生產更小且更強的電池。由于激光設備的產能高且耗材少,它能以極具競爭力的價格進行大批量生產,而這也正是汽車市場需要的。

 

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