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摘 要:隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展。汽車零配件的生產(chǎn)技術(shù)也隨之不斷創(chuàng)新。汽車車燈作為車輛重要的照明外裝配件,在功能上外觀上都影響了汽車的商品性。為順應(yīng)消費(fèi)者對(duì)品質(zhì)及美感的追求,激光焊接技術(shù)逐漸廣泛被應(yīng)用于車燈領(lǐng)域。然而在新技術(shù)復(fù)雜工藝導(dǎo)入的同時(shí),相應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生影響產(chǎn)品質(zhì)量的潛在隱患,導(dǎo)致車燈機(jī)能不良甚至有發(fā)生交通事故的可能,文章結(jié)合FMEA(設(shè)計(jì)潛在失效模式)的思想,提供了幾種在設(shè)計(jì)階段保證產(chǎn)品質(zhì)量的分析方式,以及在試做以及量產(chǎn)后對(duì)品質(zhì)進(jìn)行管理的常用方法。 

塑料激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用

引言

  近年來隨著全球汽車市場(chǎng)需求的擴(kuò)大,在汽車智能化進(jìn)程加速推進(jìn)的同時(shí),以激光技術(shù)為代表的先進(jìn)制造技術(shù)也在不斷推動(dòng)汽車制造業(yè)的更新?lián)Q代,先進(jìn)激光制造技術(shù)與汽車生產(chǎn)的結(jié)合已是大勢(shì)所趨。激光焊接技術(shù)于2002年10月首次引入中國(guó),并迅速在車身焊接領(lǐng)域嶄露頭角,而其在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用也在迅速發(fā)展。 

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車燈領(lǐng)域激光焊接技術(shù)概要 

塑料激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1 原理

  車燈領(lǐng)域的激光焊接焊接的對(duì)象為樹脂,其他原理與車身焊接相同。它是將待焊接的兩個(gè)或多個(gè)樹脂部件通過激光產(chǎn)生的熱能使樹脂部件熔化并完全粘合的技術(shù),以此實(shí)現(xiàn)車燈的良好密封性。 

  其步驟分為:(1)將待焊接的兩個(gè)部件通過治具夾具固定。(2)上下治具閉合,將部件夾緊在一起,然后以近紅外線激光NIR(波長(zhǎng)810-1064nm),透射過第一個(gè)部件,然后被第二個(gè)部件吸收所,所吸收的近紅外線激光化為熱能,將兩個(gè)部件的接觸表面熔化,形成焊接區(qū)。(3)施加壓力,使焊接區(qū)牢固。 1.2 特點(diǎn)[2]

  優(yōu)點(diǎn):(1)能量集中,多余能耗極小。(2)熔化樹脂體積小,產(chǎn)生多余樹脂屑少。(3)因不屬于接觸式焊接制程,機(jī)具的耗損及變形皆可降至最低。(4)激光路徑可通過簡(jiǎn)單光學(xué)折射原理控制,因此適用于各種形狀的產(chǎn)品。(5)激光束可聚焦在很小的區(qū)域,可焊接小型且間隔相近的部件。(6)可焊材質(zhì)種類范圍大,亦可相互接合各種異質(zhì)材料。(7)易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接,亦可以數(shù)位或電腦控制。(8)可以切換裝置將激光源共享在多個(gè)設(shè)備上。 

  缺點(diǎn):(1)焊件位置需非常精確,務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)。(2)焊件需使用夾治具時(shí),必須確保焊件的最終位置在公差允許范圍內(nèi)。(3)樹脂材料的顏色會(huì)對(duì)焊接性有影響。(4)設(shè)備昂貴。 

  可見激光焊接在滿足車燈密封性的前提下,在外觀,節(jié)能環(huán)保以及適用面廣等多方面都存在優(yōu)勢(shì)。但由于精度高,需要相應(yīng)產(chǎn)品及夾治具有嚴(yán)格的尺寸公差要求。 

2車燈焊接技術(shù)FMEA 2.1 FMEA是什么

  在企業(yè)實(shí)際的質(zhì)量管理體系運(yùn)作中,雖然都會(huì)去編制一份有關(guān)“預(yù)防措施”的形成文件的程序,但真正可以達(dá)到預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)較全面的潛在問題通常存在較大難度。為能有效地實(shí)施“預(yù)防措施”,使可能存在的潛在問題無法出現(xiàn),需要一個(gè)從識(shí)別問題到控制潛在影響的管理系統(tǒng),其制定方法即“潛在失效模式及后果分析”,或簡(jiǎn)稱為FMEA[3]。 2.2 為何要將FMEA應(yīng)用到車燈激光焊接技術(shù)中

 ?。?)生產(chǎn)條件要求高。激光焊接技術(shù)對(duì)尺寸位置精度的要求是多方面的,首先要對(duì)焊接部全周的激光路徑進(jìn)行模擬,結(jié)合焊接部的形狀,可以計(jì)算出允許的位置偏差量。而實(shí)際生產(chǎn)中不但要考慮產(chǎn)品本身的變形,還要考慮到使用夾治具等所有有可能產(chǎn)生位置偏差的尺寸及公差。同時(shí)激光設(shè)備及加壓設(shè)備的參數(shù)設(shè)定也較復(fù)雜。(2)使用條件差異大?,F(xiàn)如今激光焊接技術(shù)在車燈行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用雖已趨于成熟,但由于車燈形狀不同,與車體間的連接方式不同等原因,不同地域,不同使用條件下。所以在量產(chǎn)前需要一系列的方法去評(píng)估該產(chǎn)品是否達(dá)到可量產(chǎn)的條件。 

3

激光焊接量產(chǎn)前評(píng)估方法介紹

  常見的評(píng)估方式有:應(yīng)力分析,作業(yè)條件分析,拉伸強(qiáng)度測(cè)定,焊接沉入量測(cè)定等方法[3]。 

3.1 應(yīng)力分析

  車燈與車身一般通過螺栓連接,在安裝時(shí)車燈會(huì)受力并無法釋放,導(dǎo)致車燈內(nèi)長(zhǎng)期存在應(yīng)力。此應(yīng)力作用于焊接部上,有導(dǎo)致焊接部分離的可能。因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段應(yīng)通過模擬軟件對(duì)燈具在安裝時(shí)可能產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行模擬分析。若應(yīng)力大小低于安全值則判定為合格。 3.2 作業(yè)條件分析

  激光焊接工程在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要考慮各種可能導(dǎo)致焊接不良問題的發(fā)生,常見需要考慮的問題有:作業(yè)尺寸,激光入射角度,激光折射角度,光源位置,加壓角度,加壓力,治具尺寸公差,作業(yè)員安全性等。其中治具尺寸公差雖然微小,但不可忽略,它與激光能否有效進(jìn)入焊接部是息息相關(guān)的。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮極限位置偏差狀態(tài)下,激光是否保證全周都可以有效進(jìn)入焊接部,而不發(fā)生能量損失甚至反射。 3.3 拉伸強(qiáng)度分析

  汽車作為最常見的交通工具,消費(fèi)者在顛簸的路面高速行駛等惡劣條件下,也要保證車燈各項(xiàng)性能達(dá)標(biāo)。所以即使氣密檢查合格也需要對(duì)焊接部的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,評(píng)價(jià)方法為:將車燈的焊接部分段切割,固定一側(cè),利用拉伸力計(jì)強(qiáng)行將焊接部件拉致脫離焊接部,測(cè)定該力是否高于安全值。 3.4 焊接壓入量分析

  激光焊接設(shè)備的參數(shù)設(shè)定較為復(fù)雜,時(shí)間,壓力,位移量都會(huì)影響焊接質(zhì)量。其中位移量可以通過切割斷面測(cè)量,可以直觀的判斷壓入量與拉伸強(qiáng)度間的關(guān)系。其方法為將焊接區(qū)分段切割成幾部分,并將斷面打磨至可清晰分辨出兩種材質(zhì)分界線的狀態(tài),測(cè)量壓入被溶化部件的壓入量是否高于安全值。 

  上述四種方法需同時(shí)判斷合格后才可以判斷為具備量產(chǎn)條件,并且每項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容需測(cè)定n=25以上的工程能力值。 

4激光焊接量產(chǎn)品質(zhì)管理方法 

  在激光焊接各項(xiàng)品質(zhì)均達(dá)到要求后,產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)階段,但量產(chǎn)中產(chǎn)品形狀變更,生產(chǎn)場(chǎng)地變更等情況時(shí)有發(fā)生,因?yàn)榧す夂附拥木苄?,每一個(gè)微小的變化都有影響焊接品質(zhì)的可能,所以在產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)階段后也要持續(xù)對(duì)焊接品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估。其常用評(píng)估方法有:氣密檢查法,吹爆試驗(yàn)法,破壞試驗(yàn)法等。 4.1 氣密檢查法

  氣密檢查法是將完成激光焊接的部件放置于治具上,對(duì)開口部進(jìn)行加壓,觀察氣壓計(jì)讀書是否發(fā)生變化,氣壓保持不變判斷為合格。此方法適用于各種焊接工藝,一般對(duì)全品進(jìn)行檢查。 4.2 吹爆試驗(yàn)法

  吹爆試驗(yàn)法是指從開口部對(duì)完成激光焊接的部件進(jìn)行充氣,直至焊接部破裂,觀察氣壓計(jì)的最大讀數(shù)作為破壞瞬時(shí)氣壓,判斷該壓力是否高于安全至。此法一般僅對(duì)首末件進(jìn)行檢查。 4.3 破壞試驗(yàn)法

  破壞試驗(yàn)法是將完成激光焊接的部件用錘子等工具破壞,并將激光透過的部件強(qiáng)行從被溶化部件剝離,觀察剝離后的結(jié)合部狀態(tài),是否焊接部全周均為脆性破壞。此法一般僅對(duì)首末件進(jìn)行檢查。 

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 結(jié)束語(yǔ) 

  文章通過對(duì)國(guó)內(nèi)車燈企業(yè)的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)大部分車燈制造商都意識(shí)到激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),并或多或少在一些車型上有所嘗試,但與此同時(shí)新技術(shù)引入所產(chǎn)生的隱患在一些制造商中未能被很好的意識(shí)到,導(dǎo)致因焊接品質(zhì)不良發(fā)生漏水,導(dǎo)致一些客戶投訴的情況發(fā)生。通過對(duì)激光焊接技術(shù)較成熟的制造商的調(diào)查,意識(shí)到先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)必須要以先進(jìn)的品質(zhì)管理技術(shù)支持才能真正發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。 

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文章來源:激光與自動(dòng)化

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青島自貿(mào)激光科技有限公司 經(jīng)理 飛秒激光器
山東華光光電子股份有限公司 市場(chǎng) 半導(dǎo)體激光器
丹陽(yáng)市珠峰光電科技有限公司 銷售總監(jiān) 激光頭
東莞市強(qiáng)竣塑化科技有限公司 銷售總監(jiān) TPU色母
聯(lián)盛塑膠色母料 業(yè)務(wù) 色母,改性加工
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tejuplas 經(jīng)理 改性塑料
寶理 研發(fā).成型應(yīng)用主管 pps lcp pbt
赤峰市宏辰泰特種塑料有限公司 經(jīng)理 psu  pei
鼎焱國(guó)際 銷售經(jīng)理 尼龍改性
東莞強(qiáng)森橡塑科技有限公司 #NAME? 原料
東莞市東翔塑膠有限公司 研發(fā)工程師 改性工程塑料
東莞市中舜塑膠有限公司 銷售經(jīng)理 PA66 PC/ABS PC HTN PA9T
東麗 擔(dān)當(dāng) PPS
佛山市南海和琦潤(rùn)高分子材料有限公司 董事長(zhǎng) 改性塑料
佛山市三水長(zhǎng)豐塑膠有限公司 董事長(zhǎng)/高級(jí)工程師 塑膠
佛山市順德區(qū)眾智貿(mào)易有限公司 銷售總監(jiān) 工程塑料
廣東工業(yè)大學(xué) 教授 功能復(fù)合材料
廣州長(zhǎng)瀨貿(mào)易有限公司 銷售 塑料粒子,化學(xué)品,汽車零部件
會(huì)通新材料(上海)有限公司 研發(fā)經(jīng)理 改姓尼龍聚酯
吉利汽車研究院 CAE工程師 注塑模具
江門萬通科技 工程師 PA,PP,PBT
凱新化工科技(上海)有限公司 經(jīng)理 激光焊接材料
科爾騰 工藝 彈性體
科思創(chuàng)聚合物(中國(guó))有限公司 技術(shù) 改性塑料
零維寧波科技發(fā)展有限公司 銷售 工程塑料
茂隆 經(jīng)理 塑悍
南京鴻瑞工程塑料有限公司 總經(jīng)理助理 改性工程塑料
南京聚隆科技股份有限公司 產(chǎn)品經(jīng)理博士 工程塑料改性
寧波赫革麗高分子科技有限公司 研發(fā)總監(jiān) 聚氨酯
寧波優(yōu)科泰科技發(fā)展有限公司 銷售 工程塑料
賽拉尼斯 資深應(yīng)用開發(fā)工程師 激光焊接 工程塑料PBT
廈門瀚瑞 銷售 塑膠
廈門新旺新材料科技有限公司 總經(jīng)理 TPU、PP、PA膜
山西省化工研究所(有限公司) 高工 塑料助劑和改性塑料
上海富技化工 員工 POM.PA66.PPE
上海漢昊化工有限公司 汽車行業(yè)市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理 拉題,索爾維,旭化成,寶理等
上??钻?yáng)經(jīng)貿(mào)發(fā)展有限公司 經(jīng)理 BASF,INEOS STYROLUTION
上海裕佳塑料有限公司 工程師 PA&ABS&POM
深圳德固賽諾技術(shù)有限公司 業(yè)務(wù)經(jīng)理 硅膠OCA
深圳鼎盛塑化有限公司 經(jīng)理 pa.pp
上海來電子配件有限公司 博士 陶瓷件
Merck Labhead 激光焊接塑料添加劑
富麗彩科技 經(jīng)理 改性塑料激光添加劑
廣州捷樂灃化工科技有限公司 總經(jīng)理 鈦白粉,PE蠟,抗氧化劑,光穩(wěn)定劑
山西省化工研究所 總工程師 成核劑、穩(wěn)定劑、擴(kuò)鏈劑、流動(dòng)改性劑
默克光電材料(上海)有限公司 銷售主任 珠光粉及激光打標(biāo)助劑
青島德達(dá)志成化工有限公司 銷售 紫外線吸收劑,紅外線吸收劑
上海交通大學(xué) 副教授 科研
巴斯夫(中國(guó))有限公司 大客戶經(jīng)理 工程塑料
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歡迎加入艾邦激光焊接塑料討論群,主要有:汽車主機(jī)廠(上汽大眾、福特、現(xiàn)代、廣汽研究院、吉利、長(zhǎng)安、通用、比亞迪、眾泰),材料改性企業(yè)(杜邦、巴斯夫、朗盛、科思創(chuàng)、寶理、南京聚隆、普利特、聚賽龍、旭化成),助劑(青島德達(dá)志成化工、默克光電材料、富麗彩科技),醫(yī)療器械(邁瑞、聯(lián)影醫(yī)療、WEGO)等激光行業(yè)粉絲。

塑料激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用

活動(dòng)推薦:2019塑料激光焊接材料·工藝·裝備創(chuàng)新論壇(9月17日 蘇州)2019塑料激光焊接材料·工藝·裝備創(chuàng)新論壇
9月17日
蘇州相城 高鐵金科大酒店
(蘇州北高鐵站正對(duì)面)

主要議題:

No. 議題 擬邀請(qǐng)單位
1 幾種塑料焊接工藝的比較 待定
2 塑料激光焊接的歷史與發(fā)展趨勢(shì) 樂普科
3 激光焊接專用塑料在汽車領(lǐng)域開發(fā)研究 聚隆 李品博士
4 熱塑性塑料激光透射焊接質(zhì)量的影響因素 寶理 技術(shù)中心高級(jí)技術(shù)經(jīng)理 潘能升
5 塑料激光焊接關(guān)鍵設(shè)備介紹 華焯 郭林華 總經(jīng)理助理
6 激光焊接PBT/PET材料在汽車領(lǐng)域開發(fā)研究 蘭蒂奇/巴斯夫/南通星辰/朗盛
7 吸收劑在激光焊接改性塑料中的應(yīng)用 富麗彩/大展吉源
8 適用于激光焊接色母的介紹 待定
9 激光焊接塑料工藝在車燈的實(shí)際應(yīng)用案例 待定
10 激光焊接塑料工藝在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 杜邦/艾曼斯/帝斯曼
11 激光焊接塑料工藝在醫(yī)療器械和部件上的應(yīng)用 樂普
12 塑料激光焊接中激光器的介紹 銳科 行業(yè)經(jīng)理 鄭勤
13 激光焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線介紹 三束 經(jīng)理 萬國(guó)強(qiáng)

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塑料激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用

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塑料激光焊接技術(shù)在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用

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