In this study, we conducted laser welding by using remote scanner that is 5J32 aluminum alloy to observe the mechanical properties and optimize welding process parameters. As the control factors, laser incident angle, laser power and welding speed were set and as the result of weldablility, tensile shear tests were performed. ANOVA (Analysis of Variation) was also carried out to identify the influence of process variables on tensile shear strength. Strength estimation models were suggested using regression alnalysis and 2nd order polynomial model had the best estimation performance. In addition optimal welding condition was determined in terms with wedalility and productivity using objective function and fitness function. Final optimized welding condition was laser power was 4 kW, and welding speed was 4.6 m/min.
The laser welding of the car body and components has been spread in the automotive industry. The Nd:YAG laser welding system could be used in 3D welding with robot. However, this system cannot efficiently reduce the welding cycle time according to various welding sequences because the robot's moving time is same that of the resistant spot welding system. But the remote welding system with high power $CO_2$ laser and scanner makes it possible welding cycle time much faster than the robot laser welding system. In the $CO_2$ laser remote welding system, laser beam can be rapidly transferred to a workpiece by moving mirrors of scanner system. So, it makes reducing the cycle time of welding process and shaping various welding patterns easily. Therefore, in this paper, the characteristic of weld strength according to patterns of weld bead on $CO_2$ laser welding was investigated. Also, the relationship between shape of weld bead and value of tensile load was studied. Finally, the optimum remote welding condition for car bumper was investigated.
Remote Laser welding technology for manufacturing automotive body is studied. Laser welding and industrial robot systems are used for the robot based laser welding system. The laser system is used 1.6kW Fiber laser(YLR-1600) of IPG. The robot system is used HX130-02 of Hyundai Heavy Industry(payload : 130kg). The robot based laser welding system is equipped with laser scanner system for remote laser welding. The welding joints of steel plate and steel plate coated with zinc are butt and lapped joints. The quality test of the laser welding are through the observation the shape of bead on plate and cross-section of welding part. During past three years the laser system, 4kW Nd:YAG laser (HL4006D) of Trumpf was used and the robot system, IRB6400R of ABB (payload:120kg) was used. The new laser source, robot and laser scanner system are used to increase the processing speed and to improve the process efficiency. This paper introduces the robot based remote laser welding system to resolve the limited welding speed and accuracy of the conventional laser welding system.
On this research, laser welding technology for manufacturing automobile body is studied. Laser welding technology is one of the important technologies used in the manufacturing of lighter, safer automotive bodies at a high level of productivity; the leading automotive manufacturers have replaced spot welding with laser welding in the process of car body assembly. Korean auto manufacturers are developing and applying the laser welding technology using a high output power Nd:YAG laser and a 6-axes industrial robot. On the other hand, the robot-based remote laser welding system was equipped with a long focal laser scanner system in robotic end effect. Laser system, robot system, and scanner system are used for realizing the high speed laser welding system. The remote laser welding system and industrial robotic system are used to consist of robot-based remote laser welding system. The robot-based remote laser welding system is flexible and able to improve laser welding speed compared with traditional welding as spot welding and laser welding. The robot-based remote laser systems used in this study were Trumpf's 4kW Nd:YAG laser (HL4006D) and IPG's 1.6kW Fiber laser (YLR-1600), while the robot systems were of ABB's IRB6400R (payload:120kg) and Hyundai Heavy Industry's HX130-02 (payload:130kg). In addition, a study of quality evaluation and monitoring technology for the remote laser welding was conducted. The welding joints of steel plate and steel plate coated with zinc were butt and lapped joints. The quality testing of the laser welding was conducted by observing the shape of the beads on the plate and the cross-section of the welded parts, analyzing the results of mechanical tension test, and monitoring the plasma intensity and temperature by using UV and IR detectors. Over the past years, Trumf's 4kW Nd:YAG laser and ABB's IRB6400R robot system was used. Nowadays, the new laser source, robot and laser scanner system are used to increase the processing speed and to improve the efficiency of processes. This paper proposes the robot-based remote laser welding system as a means of resolving the limited welding speed and accuracy of conventional laser welding systems.
원격레이저 용접은(RLW)은 고속으로 고품질의 용접을 가능하게 하고 특히 자동차산업에 적용할 때 그 장점이 발휘된다. RLW은 로봇의 말단과 스캐너가 동시에 움직이도록 설계되는데 적합한 위치에 용접을 하기 위해서는 말단의 움직임에 대한 보상이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 스캐너와 말단을 시간에 기반하여 동기화 하는 RLW을 위한 알고리즘을 보인다. 제안된 알고리즘은 두 개의 알고리즘으로 구성되어 있고 본 알고리즘으로 움직이는 말단이 원하는 위치에 용접을 가능하게 한다. 제안된 알고리즘의 효용성은 실험을 통해 보인다.
In the remote welding system using $CO_2$ laser, laser beam is rapidly deflected by moving mirrors of scanner system and has focusable distance over 1000mm from workpiece. From such arrangement, various advantages and disadvantages arise. Remote welding is a highly efficient laser process. As the mirrors of the scanner system allow positioning speeds exceeding 700m/s, it becomes possible to reduce the welding cycle time. On the other hand, as there no the provision of shielding gas which is normally required for beam powers exceeding 3kW, may become difficult task. Therefore, In this study, the influence of the various penetration of back bead by the different laser welding speed on the weld seam formation without shielding gas was investigated.
High welding speed and narrow weld seam are favorable for welding of magnesium alloy. Magnesium alloy is recommended for the smart frame because it has several advantages such as low density, high thermal conductivity, EMI shielding capability and good cast ability. This study is for the assembly welding of the magnesium smart frame with high productivity, good performance and low cost. The window for battery on AZ91D frame produced by die-casting was prepared by CNC machining. Corresponding AZ31 blank of 0.2mm thickness was prepared by die-blanking cut. All system set was fixed at the stationary bed but the laser beam was manipulated by scanner up-to 1,000mm/s speed. The weld joint between AZ31 sheet and AZ91D frame was welded by fiber laser on 850~1,000W output power. The joint showed penetration enough but some humping bead. The distortion by the weld heat was almost free because of the quick dissipation of the heat by small beam size and fast welding. Consequently, the thinner magnesium foil was assembled successfully to the magnesium frame of mobile phone.
Robot path generation and laser welding technology for manufacturing automotive body are studied. Laser welding and industrial robot systems are used with the robot based laser welding system. The laser system used in this study is 1.6kW Fiber laser, while the robot system is 6 axes Industrial robot (payload: 130kg). The robot based laser welding system is equipped with laser scanner system for remote laser welding. The laser source, robot and laser scanner system are used to increase the processing speed and to improve the process efficiency. The welding joints of steel plate are butt and lapped joints. The quality test of the laser welding are through the observation the shape of bead on plate and cross-section of welding part. The 3 dimensional laser welding for non-linear pipe welding line is performed. This paper introduces the robot based laser welding system to resolve the limited welding speed and accuracy of the conventional spot welding system.
The latest trends of vehicle technology development are fuel efficiency improvement, body designs declining air resistance and lightweight of materials. Especially, as lightened weight of materials makes engine efficient so that vehicles keep the best performance, it is the best way to protect the environment and reduce fuel consumption. In this study, we conducted laser welding by using 3-dimension remote scanner that is 5J32 aluminium alloy. Furthermore, conduction experiment that was 3 times repeated for changing factors such as observing angle, laser power and welding speed. we observed exterior and cross section of weled part and tensile strength. When increasing laser power and decreasing laser speed, tensile strength increased. In order to evaluate factors that affect tensile strength qualitatively we conducted ANOVA. We assumed that the factors are observing angle, laser power and welding speed. Then we found that laser power and laser speed affect tensile strength. We conducted evaluation of weldability of aluminium alloy by above ways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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