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共享之风越刮越猛,继共享单车之后,又一新的共享出行方式——共享汽车来袭!不得不说,这种共享的生活模式席卷城市的速度真是太快太美好了。共享汽车主张绿色出行,无CO2气体排放,作为新能源车,它不光能有效减少环境污染,更给大家带来了出行优势。新能源汽车是中国制造2025支持的10大重点领域,汽车轻量化技术被认为是改善燃油经济性、减少污染物和降低碳排放的重要措施。汽车轻量化就是为汽车瘦身,在确保稳定提升性能的基础上,节能化设计各总成零部件,持续优化车型。与在制造环节传统的电阻焊相比,激光焊接不仅能压缩车身结构件本身的体积,减少车身重量,降低汽车油耗,而且可以减少工序和生产材料损失,提高生产效率。动力电池由于焊接部位多,焊接难度大,精度要求高,所以传统焊接方式难以满足要求,而激光焊接技术由于焊材损耗小、被焊接工件变形小、设备性能稳定易操作,焊接质量及自动化程度高,运用于动力电池焊接领域可大大提高电池的安全性、可靠性,延长使用寿命。其作为一个将正负极材料、隔膜和电解液等原材料化零为整的融合制造过程,是整个动力电池生产流程中的关键工艺。
2017年一季度深圳市外贸额增长7.6%,实现开门红。而截止2017年4月,大族激光出口额高达5.41亿元,同比去年同期增长112%,上半年净利润预计同比增长60-90%。大族激光在高功率激光设备、激光微加工设备、机器人等关键核心技术不断取得突破,特别是消费电子微加工、汽车制造、动力电池等领域增长较快。以大族激光为领头羊的华南激光产业在过去三年里明显加快了发展步伐。大族激光在宝安区开始建设全球最大的激光产业基地,此前盛雄、创鑫、海目星等在鞍山设立分公司,抢占北方市场,创可于去年搬迁了面积更大的新工厂,光韵达与PI合资成立了富通尼(东莞)公司,铭镭激光在温州、昆山设立分公司后,上周又在广东河源市定下了投资2亿的项目。华南激光企业动作频频,恰恰说明了这里激光产业发展活力。广东省制造业较发达,2016年全省国内生产总值高达7.95万亿元,而同期广东省拥有规模产值以上激光企业超过250家,2016年纯粹激光产业产值约180亿,占全国约35%,比2015年提高了3个百分点,这主要得益于大族、联赢、宏山、盛雄、迪能等大品牌业绩大幅上升。激光应用市场在全国排名第一位,占比超过40%。深圳激光产业集聚效应逐渐显现,已于2014年超越武汉成为全国最大的激光产业城市。仅大族激光总业绩超过69亿,其中激光业务产值就超过50多亿元,2017年预计总业绩可达85亿,激光业务可超过65亿,在广东省内是独领风骚。2016年全国工业激光产业产值大约520亿元,这对于动则数千亿的大产业,激光只是个“小弟”。然而,激光产业应该这么看待,由10亿元产值的激光器,挑动50亿元产值的激光加工系统,再挑动500亿元产值的应用领域。2017年,在消费电子、家电、新能源汽车、服装制鞋、金属部件制造、板材加工等行业的推动下,华南激光市场将比2016年发展速度还要快。这不仅表现在激光加工机器集成商的扩产与销售区域拓展,还表现...
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产品概述: 睿达大幅面智能视觉激光切割控制系统是基于睿达普通切割平台上开发的一套视觉识别系统,软件可以一次性采取整个机台平面内的图像,然后对图像进行轮廓提取,或通过制作模板进行模板匹配识别。最后将图中提取相应的切割数据,形成切割文件发送到控制器进行切割。同时软件还支持送料,拍照、识别、切割一体化全程自动化处理。 功能描述: 双工作模式及中英语言版本。采用先进的学习模板技术,能在变化的目标中精准并批量的识别目标位置。识别支持单个模板、多个模板、超大模板并能精准的批量识别随机偏移、旋转、缩放的目标。以及目标模板变形的校正。学习模板多种复制方式(不变复制、旋转复制、XY方向镜像复制),提高模板利用率。学习模板可保存到软件中,可随时使用。学习模板支持导入、导出位图、矢量数据。软件中相机采用单反相机进行采集图像数据,画质好、精度高。带数据优化及预处理功能,可对数据进行处理。使软件工作效率更高、精度更高。软件支持材料轮廓提取及四级曲线平滑处理。使提取到的数据平滑,保证切割流畅。摄像机图像失真自动校正:摄像机采集数据时,受到外界环境或是硬件本身工艺的影响,图像数据存在变形的情况。本软件支持自动校正失真图像功能。软件可以实现重复加工,实现自动化生产,提高效率
该产品主要针对1KW级以上的光纤切割应用领域而开发的切割控制系统。该系统是基于德国技术,结合国内激光切割的工艺要求而打造的一套应用于高功率切割的控制系统。系统采用PLC+CNC的控制结构,独特的SIN^2加减速控制策略保证运动的平顺性。系统采用ETHERCAT总线接口,全闭环龙门轴控制方式,另外该系统还配备了无线操作手柄以及基于闭环控制的调高控制系统。为高功率切割应用提供了完善的解决方案 功能描述:SIN^2型加减速控制和自适应的速度前瞻处理有效保证了运动的平顺性。激光控制支持PSV和PWM方式,有效改善了激光切割效果。板载超大容量存储空间。支持ETHERCAT总线扩展,可以控制ETHERCAT接口的任意模块可在线升级主板程序,方便厂家维护和客户功能的定制。支持机器的反向间隙补偿功能开放的PLC 开发平台,方便功能添加和用户定制支持标准的G代码VxWorks操作系统,保证了系统运行的稳定性。 产品配件:全屏触摸操作面板工艺操作面板闭环调高控制系统无线操作面板
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别样的普吉之旅 北纬7度,一个拥有信仰和深受阳光眷宠的国度,对这个国度倾注最初的爱源于小学课本里的曼谷大象,从来未曾想过多年之后,我能有幸亲吻这片拥有神秘面纱的神奇国土,也许缘分就是如此妙不可言吧,不经意间结识到的某个瞬间,某种邂逅,在未来的某天就这样成真了! 旅行的意义,对现如今的我而言,倘若谈不上是一种远离,那也是心灵的某种回归,在美景中回归最本真的自己和最纯粹的美好,感谢我的团队,让我有机会在异国他乡静看人潮,与自己相遇! 五一节,趁着这样的岁月静好,趁着别样的花样年华,我第一次踏出了国门,徜徉在普吉这个浪漫海岛的热情四溢里,普吉的一束阳光,一把海风,就能轻易美到心醉,触动到心底,普吉老镇,小街道,独特的短房屋,慢节奏的生活,处处充盈着佛教文化,在这里你可以不急不躁,看静谧的海,品尝各式酸辣可口的美食以及甜到爆的热带水果,当然也无需担心语言障碍,因为连街边小摊卖啤酒和炸鸡的大妈都会用中文交流,时不时还会向你绽放温和的笑容!    普吉,这个漂流在海上的小岛,的确是来了就让人不曾想离开,这里你不管走到哪,都是唯美如画的,旅行第一天,拥有纯正泰国血液,中文却超级流利的导游P海带领我们骑大象,坐牛车,享受鱼疗,体验了不一样的泰国南部风土原貌及郊外风情,晚上,观看了国际范的泰国人妖表演,那一刻,我只为艺术而停留,绚丽的舞台,多样的背景变幻,精致的服装,高挑的人妖们美得是那样的无懈可击,在秀场里他们演绎了不同国家的风情,期间浸润着的中文歌曲桥段让我恍然以为回到了故土,人妖的美是那种远观的美,倘若你近焉拍照,你会觉得欢乐的背后是他们不为人知的艰辛和汗水。   旅行第二天,一大早,我们就来到了普吉香火鼎盛的海龙寺,虔诚的拜了传说中极为灵验的四面佛,拜完后在菩提树下摸头三下,预示从此好运相伴。平日里,常常会忽略心灵最初的自己,在这里,我在菩提树下诠释灵魂...
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激光焊接金属和塑料:如何实现最大效能?

日期: 2017-11-28
浏览次数: 26

如今,在越来越多的工业应用中,激光器已被视为一种用于直接将塑料/复合材料与金属进行焊接的替代解决方案,这种非接触式的加工手段提供了最高的工艺灵活性。

当前,汽车行业的驱动因素之一是如何在不增加成本或对性能、质量和安全性等造成损害或影响的情况下制造出更轻量化的汽车。对于座椅结构来说,这主要包括使用更薄,强度更高的钢材,近年来混合型材料结构也得到了广泛的研究。这一点同样适用于仅金属类的混合结构以及金属/塑料复合材料所打造的部件结构。

这些混合材料结构的使用会带来许多不同的挑战,最明显的是如何将具有不同化学、机械和热性质的构成材料焊接在一起。目前用于焊接塑料和金属材质的最传统的技术是粘合剂粘合、机械焊接、包覆成型或这些工艺的组合,此类手段都涉及大量的组装操作,以及会产生设计上的限制。

如今,在越来越多的工业应用中,激光器已经被视作为一种用于直接将塑料/复合材料与金属进行焊接的替代型解决方案。该方法不需要额外的液体/固体粘合剂或组装元件,并且与机械接头和复杂且昂贵的模具相比,激光器提供了很高的工艺灵活性。为了评估这种新型激光技术的可能性,德国FaureciaAutomotiveSeating公司与欧共体共同资助了一个名为PMjoin的项目。

激光工艺步骤

这种直接、非接触式的激光工艺手段包括两个步骤。首先,通过在该区域扫描激光并局部烧蚀材料,在金属表面上形成带槽的微观结构。凹槽可以小到几微米宽,而通过在同一区域上多次扫描激光可以改变深度。图1示出了两种不同的凹槽几何形状:顶部是使用连续波(CW)单模光纤激光器打造的样式,其特征是顶部带有小的重铸结构的不规则横截面凹槽,而底部是采用一款纳秒脉冲激光器打造的样式,特征是在顶部具有大的重铸结构的规则凹槽形状。

激光焊接金属和塑料:如何实现最大效能?

图1:用连续波激光器(中排位置)和纳秒脉冲激光器(底排)打造的结构化表面(顶部)的细节

在该方法的第二个步骤中,将塑料与结构化金属重叠配置并加热至熔融温度。针对对激光波长透明的塑料,激光束可以从塑料侧端施加—激光能量通过塑料被传输到接合界面上,在该界面处的能量被金属吸收。金属逐渐升温,且塑料的低导热性确保了局部热点,使塑料熔化。

对于对激光波长不透明的塑料来说(包括大多数汽车结构塑料/复合材料),必须通过导电加热金属的方式从金属侧端进行加热。当在界面处局部产生足够的热量时,塑料便会熔化。在这两种情况下,良好的温度控制对于避免塑料过热(导致出现毛孔)或燃烧都是至关重要的。

虽然导电加热解决方案无法发挥节能效用,但它与创建出稳定接头的透射加热解决方案一样有效。在这项工艺中,使用连续波直接二极管激光器从金属侧端进行导电加热。在导电加热和透射加热的工艺中,必须施加压力以确保热量有效地传导到塑料中。一旦塑料达到熔融温度,便受压流入微结构中,当冷却时,将其自身固定在金属结构中,从而形成机械联锁。

汽车座椅设计理念

作为PMjoin项目的一部分,Faurecia公司设计了一种以其通用的钢制座椅结构(图2)为模型的概念座椅靠背结构,其中座椅靠背的两个高强度钢侧梁由PAGF30复合材料替代。靠背的上,下横梁和斜倚组件,以及座垫和调节导轨结构则保持不变。

在第一部分,首先研究了微结构参数对接头机械性能的影响。为此,布置了一套试验设计,以生产出具有各种凹槽图案的简单试件,然后对样件开展拉伸剪切、拉力和剥离试验。研究的参数包括重复(激光)运行次数、结构密度(凹槽之间的间距)、凹槽相对于材料表面的角度、凹槽结构相对于载荷方向的定向、激光类型,以及激光功率。例如,可以使用简单的凹槽几何形状来实现17N/mm2的剪切强度值,这一剪切强度值是粗糙(喷砂)处理的表面所实现的值的2倍以上,并且是未经处理的金属表面值的4倍。

如前所述,研究发现,使用不同(结构化)的激光器可以实现不同的凹槽几何形状。凹槽形状的不规则性和突出材料表面的重铸层的尺寸(和形状)有助于将塑料锚定在接头中。

在研究的第二步中,小规模试验的结果被转移到概念座椅靠背结构上。每个焊接点的机械负荷,即上下横梁组件和复合侧梁构件之间的焊接,以及钢斜倚组件和复合侧梁构件之间的焊接是通过对一款具有代表性的钢结构进行有限元(FE)分析后确定的。基于小规模试验的结果,在每个接合点确定了经FE计算的荷载传递所需的接合面积。

由于使用了先前一个项目中的复合侧梁构件,在焊接点处需要略微重新设计,以确保采用了新的基于激光的技术能够获得足够的焊接面积。此外,还设计和制造了新的钢支架以将现有的斜倚组件与复合侧梁构件焊接起来。同时,也一并设计了适合的定位和夹紧夹具。

测试结果

使用在小规模试验中确定的参数制作了一小部分概念座椅靠背结构,并进行了准静态前冲击和后冲击试验,以及动态前冲击试验。两种测试类型都有助于了解结构中的失效是如何展现的,动态冲击试验显示了现实生活究竟发生了什么。虽然后者只给出了一个合格或不合格的报告,准静态冲击试验还返回了一个定量的结果—也就是说,该结构究竟在什么扭矩或力量状态下会失效。

尽管作为首个测试结果来说还是较为积极的,但观察到的失效模式也表明设计的概念仍然过于僵化。此外,将钢制和复合材料部件重新设计后,以最大化其对座椅背结构性能的效用,从而实现更先进的设计的潜力仍有待探索。无论如何,这种混合结构通过了动态冲击试验。

激光焊接金属和塑料:如何实现最大效能?

图2:一般的汽车座椅结构

这个概念研究清楚地显示出使用激光器将塑料直接与金属焊接是替代粘合剂粘合、机械焊接或包覆成型等传统手段的理想解决方案。基于此结果,半结构式的混合组件现在便可以高效地利用这种激光焊接技术了。

然而,在用于结构混合组件的大批量生产前,仍然还有一段路要走。这至少需要另外一种设计迭代,以最大限度地发挥两种材料和结构的机械强度工艺的潜力,以及对湿度和温度等长期变量对性能产生的影响进行评估。此外,还可以考虑其它用于传导加热的替代型技术。

(来源:荣格)

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