Роботизированная перемешивающая сварка трением на службе электромобильности

Электромобильность – это тема будущего, решающими для которой являются не только запас хода или мощность автомобилей. Решающей является также экономичное производство автомобилей с использованием новых инновационных концепций автомобилестроения.

Перемешивающая сварка трением на службе электромобильности

Благодаря ноу-хау технологии процесса перемешивающей сварки трением компания KUKA стала важнейшим партнером автомобильной промышленности. Ведь эта технология позволяет не только оптимизировать систему терморегуляции аккумуляторных батарей, но и использовать комплексную конструкцию корпуса аккумулятора с максимальной эффективностью.

Электромобилям необходима «комфортная температура» – по крайней мере, их аккумуляторным батареям. Поскольку только при поддержании необходимой температуры аккумуляторные батареи обеспечивают оптимальную мощность и достигают максимального срока службы. Поэтому во время использования аккумуляторные батареи необходимо охлаждать, а нагревать их нужно при низкой температуре окружающей среды. Особенно у автомобилей с гибридным приводом это обычно происходит с помощью систем охлаждения, которые встроены в дно держателя аккумуляторной батареи. Изготовление такого корпуса представляет собой крайне сложную задачу. Благодаря многолетнему опыту в области перемешивающей сварки трением компания KUKA привносит важный ноу-хау в эту сферу.

Система охлаждения автомобилей с гибридным приводом замыкается посредством сваривания листовой обшивки пола с литым картером. При этом необходимо создать герметичный контур, выдерживающий перемену давления. Важным условием для этого является большая площадь поперечного сечения сварного шва и хорошее перемешивание и уплотнение материалов шва. При этом необходимо достичь минимальной деформации компонентов вследствие тепловложения. В этом случае перемешивающая сварка трением зарекомендовала себя как подходящая технология сварки.

Сварка с применением экологичной технологии

Этот метод особенно хорошо подходит для соединения высококачественных материалов, например, различных сплавов алюминия и других цветных металлов с низкой температурой плавления. В процессе перемешивающей сварки трением вдоль соединения деталей проходит вращающийся инструмент, в результате чего в неподвижно зажатых соединяемых элементах образуется теплота трения – так создается более прочное и устойчивое к нагрузкам соединение, чем при использовании обычных методов сварки. В зависимости от конструктивного исполнения детали создается меандровый или ниточный сварной шов внахлестку.

Friction Stir Welding_seam — Пример меандрового шва

Дополнительное преимущество: эта технология отличается низким уровнем выбросов и низким потреблением энергии. Предварительная обработка соединяемых деталей не требуется. Именно поэтому перемешивающая сварка трением считается экологичной технологией.

Friction Stir Welding_Robot — Ячейка перемешивающей сварки трением для корпуса аккумулятора

Ноу-хау в области технологии процесса сварки

Эта технология все чаще используется не только в области систем охлаждения для автомобилей с гибридным приводом, но и для производства корпусов для аккумуляторов электромобилей. В них корпус аккумулятора занимает большую часть днища кузова и находится, как правило, между передним и задним мостами автомобиля. Некоторые производители до сих пор производят монтаж корпуса аккумулятора отдельно. Однако более новые концепции предусматривают наличие элементов конструкции, в которые встраивается корпус аккумулятора автомобиля. Эти элементы должны обладать особой устойчивостью. Для этого существует два варианта: Направляющие профили с поперечными распорками, которые привариваются к днищу из алюминиевого листа, или днище из сваренных двустенных экструдированных профилей.

При присоединении передней и задней части кузова к корпусу аккумулятора уже используются отдельные алюминиевые детали, изготовленные методом литья под давлением, что предусматривает высокие требования к технологии сварки. Здесь в игру снова вступает компания KUKA со своим технологическим ноу-хау. Потому что в таких случаях идеальным решением является именно перемешивающая сварка трением. Однако при конструировании деталей и подготовке технологического оборудования должны учитываться некоторые особенности, как, например, высокое усилие технологического процесса и преодолеваемые зазоры между элементами кузова.

Перемешивающая сварка трением с неподвижным заплечиком

Для осуществления сложных сварных швов для корпусов аккумуляторов и электроники, компания KUKA, в особенности для нужд автомобильной промышленности, использует метод перемешивающей сварки трением с неподвижным заплечиком (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW), применяемый по лицензии ESAB. При этом, в отличие от классического метода перемешивающей сварки трением, вращается только стержень, находящийся в неподвижном заплечике. Благодаря неподвижному заплечику во время движения подачи вдоль сварного шва создается ровная, гладкая поверхность шва. Это, в свою очередь, снижает трудозатраты на дополнительную обработку.

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology — Роботизированное решение в перемешивающей сварке трением

Система контроля и документирования производственных данных

Эксперты уверены: Вместе с растущим значением электромобильности в ближайшие годы также возрастет потенциал рынка производственных установок с использованием перемешивающей сварки трением. Компания KUKA создает для автомобильной промышленности возможность экономически целесообразно внедрять в производственный процесс эту технологию сварки. Одновременно клиенты имеют возможность отслеживать все существенные параметры процесса и наглядно регистрировать данные о качестве. Для этого компанией KUKA была создана система контроля и документирования производственных данных (PCD) – основа для внедрения Индустрии 4.0 (Industrie 4.0).