Componentes del sistema de escape de soldadura

En el campo de los sistemas de escape de automóviles, tales componentes como colectores, tuberías, convertidores catalíticos y silenciadores están unidos por el fabricante de automóviles o por un subcontratista para formar un subconjunto listo para sujeción. Hoy en día, un gran número de estos componentes se soldan con un láser.

Como tecnología alternativa a los métodos de unión convencionales, la soldadura láser ofrece velocidades de soldadura rápidas, un alto grado de automatización y una alta tasa de tiempo de actividad del láser.

Además, una herramienta de soldadura por láser permite enfoques totalmente nuevos en ingeniería y producción. Un ejemplo de este documento es la soldadura láser 3-D de los cuerpos de automóviles: en este sector, el láser se usa para soldar en áreas inaccesibles para las máquinas de soldadura por puntos de resistencia (pinzas de soldadura) debido a las cavidades detrás de la costura.

Tubos de escape

La aplicación más extendida para la soldadura con láser en los sistemas de escape de automóviles es tubos de escape. En la operación continua, los tubos de escape de acero inoxidable, generalmente ferríticos se producen a partir de material de la bobina enrollada. Los convertidores catalíticos, en particular, requieren soldaduras extremadamente de alta calidad. Por ejemplo, los tubos de escape entre el motor y el catalizador deben estar libres de salpicaduras y óxido para evitar que las partículas se rompan y dañen el convertidor catalítico. Los tubos soldados láser satisfacen todos los criterios de calidad estrictos requeridos para los tubos de escape de hoy.

Para la adaptación a las instalaciones en el lugar, el rayo láser se enruta a la posición de trabajo deseada con la ayuda de uno o más espejos de flexión. La óptica de soldadura, integrada en la posición de trabajo, enfoca el haz en la costura de la soldadura.

Debido a que la brecha de soldadura cambia la posición continuamente, la posición focal debe ajustarse por esta diferencia. Esto se logra con un sistema de rastreo de costura. La desviación de la brecha de la soldadura se detecta y se corrige con la ayuda de un sistema táctil u óptico.

Colectores de escape

El potencial que el láser ha mostrado para los componentes de sistemas de escape de automóviles de soldadura ahora se está desarrollando en productos innovadores. Un ejemplo es un colector de escape de doble pared de DaimlerChrysler AG. Con su diseño de cáscara múltiple, el colector logra su temperatura de funcionamiento mucho antes. Esto no solo reduce la emisión de contaminantes porque el convertidor catalítico se activa antes, sino que también aumenta significativamente la vida útil del convertidor.

A través de la aplicación de calor localizada y selectiva de soldadura por láser, la tensión térmica en el componente se reduce al mínimo. Se minimiza la distorsión térmica, y los colectores soldados se encuentran con tolerancias mecánicas muy estrechas.

En DaimlerChrysler's Hamburgo, Alemania, planta, cuatro sistemas de soldadura por láser ayudan actualmente a producir la última generación de colectores de escape. Se han instalado dos sistemas adicionales para la misma solicitud en la planta de un subcontratista.

La producción en serie ha demostrado que el tiempo de actividad en los sistemas láser puede ser significativamente mayor en comparación con las técnicas de soldadura convencionales. La contaminación a través de salpicaduras y humo puede ser de hasta 10 veces más bajas, lo que permite la producción en serie limpia y segura.

Convertidores y silenciadores catalíticos.

Cada vez más, las chaquetas exteriores de convertidores y silenciadores catalíticos se están produciendo a partir de los llamados tubos cortos. En una línea de fabricación, las hojas de precorte primero están dobladas en una forma de tubo. Unirse se realiza en la estación de soldadura láser descendente, donde una junta cuadrada de tope forma la soldadura longitudinal.

En un sistema de soldadura de cuatro estaciones en Weil Engineering GmbH en San Clemente, California, un láser se enruta a cuatro estaciones de soldadura por medio de un deflector de haz. Se producen hasta 600 convertidores catalíticos por hora en esta instalación. Una ventaja importante del procesamiento de tubos cortos es su flexibilidad, lo que permite trabajar tubos de diferentes tamaños. El sistema soldó diámetros entre 75 y 200 milímetros, longitudes de tubos de 50 a 600 milímetros, y material entre 0,5 y 2 milímetros de espesor. Se tarda sólo 20 minutos para una persona que rediseñar la máquina para un diámetro diferente.

La tarea de soldadura

El láser también está en el centro de nuevos enfoques que se están tomando en el diseño y la producción de silenciadores. Por ejemplo, la idea básica prevista por AUTOMOTOR AP AUTOMOTIVE SYSTEMS INC., Granger, Indiana, para una nueva generación de silenciadores fue producirlos de piezas simples y de bajo costo y perforadas. El láser se apoderearía la tarea de unirse a los componentes.

El material en esta aplicación es un acero inoxidable ferrítico. Como alternativa, también se puede utilizar acero recubierto de aluminio. Los componentes individuales son entre 0,8 y 1,2 milímetros de espesor. En las operaciones de unión sucesivas, hasta seis capas se sueldan juntas como una articulación de la vuelta. El mayor desafío en la soldadura Las articulaciones de múltiples capas es obtener una costura que esté libre de brechas, no por tanto, y sin saltos. Una serie de pasos de optimización de procesos desarrollados junto con su proveedor láser ayudados a AP Sistemas automotrices, comenzarán a limpiar y procesar una producción confiable en una planta de EE. UU.

Tecnología del sistema

Además del desafío de desarrollar un proceso de soldadura confiable para la producción, otro desafío para el diseño de equipos de AP Automotriz involucrado. El sistema tenía que tener un precio razonable, flexible en la programación, fácil de operar, y robusto, además de basarse en componentes técnicamente comprobados.

El concepto implementado de la unidad de soldadura de silenciadores comprende los componentes del núcleo el láser, el brazo del haz y el robot articulado articulado, así como los accesorios de sujeción, el suministro de materiales y la protección. Uno de los principales beneficios de este concepto de instalación para la tarea de soldadura en cuestión es que un rodillo de presión restringe activamente la hoja cerca del punto de soldadura, minimizando así la brecha.

Actualmente, las instalaciones de este tipo se utilizan principalmente para la soldadura 3-D de cuerpos de automóviles. Su aplicación en el área de componentes de formato pequeño es obvio, y el sistema presentado aquí podría desempeñar un papel pionero para aplicaciones similares.

En esta instalación, un componente clave para la entrega de haz de láser a la óptica de soldadura es el brazo láser.

El concepto de máquina, a través del uso de un robot industrial estándar con una guía de haz externo, puede mantener el costo de ser prohibitivo. El rango de trabajo está diseñado para que se puedan servir varias estaciones de soldadura por un robot y un láser. La accesibilidad en el área de la costura de la soldadura significa que la soldadura puede tener lugar cerca del accesorio de sujeción.

Una característica fundamental del diseño es la estabilidad de la posición del rayo láser. El láser está interconectado mecánicamente con el brazo láser y la óptica de soldadura. La falta de movilidad del equipo se compensa internamente en el sistema por el brazo láser flexible.

Resumen

Colaboración constructiva entre AP Automotive, el fabricante del integrador / robot del sistema, y ​​el fabricante / especialista en soldadura por láser permitieron la realización de este sistema y la puesta en marcha exitosa en una planta en los EE. UU. A pesar de un corto tiempo de implementación.

Este ejemplo muestra que el sistema de soldadura en cuestión es un concepto atractivo, tanto en términos técnicos como comerciales, y puede ser de gran interés para otras aplicaciones.