La soldadura láser consiste en enfocar el rayo láser en la superficie de la pieza de trabajo a través de una lente óptica, de modo que el material se derrita rápidamente para formar un baño fundido y luego se enfríe rápidamente para formar una unión soldada.Tiene las características de gran relación de aspecto, velocidad de soldadura rápida y ausencia de contacto con la pieza de trabajo, que es fácil de lograr. Producción automatizada, por lo que este proceso ha sido ampliamente utilizado.Sin embargo, debido a la compleja interacción entre la fuente de calor láser y el material durante el proceso de soldadura láser, así como a las propiedades físicas especiales de las aleaciones de aluminio y cobre, los materiales de alta reflexión tienen una alta reflectividad láser durante la soldadura, proceso de soldadura inestable, y fácil de producir defectos de porosidad, etc. problema.Cuando se utilizan láseres comunes para soldar materiales altamente reflectantes como el aluminio y el cobre, el colapso del ojo de la cerradura producirá pequeños agujeros y salpicaduras.Debido a las salpicaduras, el metal de soldadura se reducirá, dando como resultado picaduras y superficies irregulares;además, estos materiales tienen una alta reflectividad láser, la tasa de absorción es baja y la mayor parte de la energía se refleja, lo que da como resultado una fusión deficiente del relleno;al mismo tiempo, durante el proceso de enfriamiento, debido a la excesiva velocidad de enfriamiento, la solubilidad del hidrógeno y otros gases en el baño fundido se reduce drásticamente y es demasiado tarde para escapar, lo que genera poros.producir.
Métodos de soldadura convencionales para reducir las salpicaduras y la porosidad
Cómo reducir las salpicaduras, reducir la porosidad y obtener una soldadura suave es una dificultad importante en la soldadura de materiales de alta reflexión.Muchas empresas nacionales y extranjeras también han seguido explorando este aspecto y han lanzado sus propios productos.
(1) Uso del cabezal de soldadura oscilante El método de soldadura oscilante puede dispersar la densidad de energía, mejorar la uniformidad de la temperatura de soldadura y reducir la generación de salpicaduras y poros hasta cierto punto.En la actualidad, los principales fabricantes de cabezales láser (como Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, etc.) han lanzado cabezales de soldadura láser basculantes similares.Pero al mismo tiempo, hay algunos inconvenientes.Dado que la densidad de energía del láser se reduce, la potencia debe aumentarse o la velocidad de soldadura debe reducirse.
(2) Use un cabezal de soldadura compuesto de longitud de onda dual para combinar el láser de fibra y el láser semiconductor con el cabezal de soldadura compuesto de longitud de onda dual y superponga en el punto de soldadura.El láser de fibra realiza soldaduras de penetración profunda.Minimice las salpicaduras.En la actualidad, los fabricantes de cabezales láser como Jiaqiang y Wanshunxing también han lanzado este tipo de cabezales de soldadura.Sin embargo, este método de soldadura requiere el uso de dos láseres y la combinación de equipos es más complicada.
(3) Láser con punto especial
La mejor solución rentable está en el lado del láser, cambiando el láser de distribución gaussiana a anillo + luz central, el punto de luz central garantiza la profundidad del baño fundido, y el punto de luz anular desempeña el papel de precalentamiento y enfriamiento lento, que se compara con el principio de soldadura compuesta de doble longitud de onda mencionado anteriormente.similar.Los fabricantes típicos de láser han lanzado láseres similares, como el láser AMB de IPG y el láser ABP de Raycus.
¿Qué es el FRM de GW Laser Tech?
En respuesta a las dificultades de soldadura de los materiales de alta reflexión mencionados anteriormente, GW Laser ha explorado continuamente el camino del desarrollo tecnológico y ha lanzado un experto en soldadura de materiales de alta reflexión: láser de salida de punto dinámico FRM (Modo de anillo flexible), que puede reducir efectivamente el proceso de soldadura de materiales de alta reflexión.Generación de salpicaduras y porosidad.
El láser FRM acopla dos módulos ópticos en la capa central y la capa central anular de la fibra a través de un acoplador personalizado, acopla los dos rayos láser en un solo rayo y luego lo enfoca en la superficie de la pieza de trabajo para formar un punto compuesto.Al ajustar la relación de energía adecuada, se puede formar un ancho de soldadura relativamente amplio y una relación de aspecto de costura de soldadura baja, lo que puede mejorar efectivamente la estabilidad del ojo de cerradura y puede reducir significativamente las salpicaduras y reducir la sensibilidad estomática.
El láser FRM puede controlar arbitrariamente la potencia de la luz del núcleo de fibra y la luz del núcleo del anillo.Solo puede encender la luz central o la luz del anillo, o ambas pueden encenderse al mismo tiempo para formar tres modos de punto ordinario, punto anular y punto compuesto;si se enciende al mismo tiempo, puede El núcleo y el núcleo del anillo pueden hacer que la potencia del núcleo central sea mayor que la potencia del núcleo del anillo, o la potencia del núcleo central puede ser menor que la potencia del núcleo del anillo, o la potencia del núcleo central es igual a la potencia del núcleo del anillo, y se puede cambiar un total de cinco formas de puntos diferentes.
El diámetro del punto central es pequeño y la densidad de energía es alta.La soldadura se basa en el modo de soldadura de penetración profunda, que producirá un ojo de cerradura y formará un baño fundido con una gran relación de aspecto.Sin embargo, tiene altos requisitos en el espacio de coincidencia, y se libera una gran cantidad de vapor de metal a alta presión cuando se forma el ojo de la cerradura mediante soldadura de penetración profunda, que es propensa a salpicaduras y puntos de explosión.La temperatura de la piscina fundida es alta y el flujo interno es violento, y la fluctuación de la piscina fundida es obvia.
El diámetro del punto anular es grande y la densidad de energía es pequeña.La soldadura se basa en el modo de conducción de calor, que puede formar un baño de fusión más amplio.Dado que la soldadura por conducción térmica no forma un ojo de cerradura, la temperatura del baño fundido es baja durante el proceso de soldadura y no hay fluctuaciones obvias en el baño fundido.Salpicaduras, la soldadura es plana y hermosa.Sin embargo, debido a la densidad de energía dispersa, no se puede obtener una gran profundidad de penetración.
Combinando los dos, ajustando la relación de energía adecuada, mientras que el punto central garantiza la profundidad del baño de fusión, el punto anular aumenta el ancho y la duración del baño de fusión, por un lado, mejora la estabilidad del ojo de cerradura y reduce salpicaduras Por otro lado, el flujo de la piscina fundida es más estable, las burbujas se desbordan durante mucho tiempo y se reduce la probabilidad de formación de porosidad.
El láser FRM puede proporcionar una potencia de salida total de hasta 20KW y puede ajustar de manera flexible los parámetros de la luz de salida.El diámetro de la fibra de salida del haz central es de 50 μm/150 μm, y la potencia de salida es de hasta 10 KW;el diámetro de la fibra de salida del haz anular es de 150 μm/300 μm, y la potencia de salida es de hasta 10 KW.El haz central es un láser de fibra con una longitud de onda de 1070nm, y el haz anular se puede equipar con un láser semiconductor de 976nm además del láser de fibra de 1070nm para realizar la combinación de haces de doble longitud de onda y doble láser.
FRM excelente efecto de soldadura
Para reflejar el efecto de soldadura de FRM, lo siguiente utiliza láser FRM y láser ordinario para soldar aleaciones de aluminio y compararlas.
Se utilizó un láser FRM de 1,5 KW+1,5 KW (50 μm+150 μm) para soldar aleación de aluminio 6061 con un espesor de 3 mm, y se comparó con un láser ordinario de 3 KW (100 μm).Se puede encontrar claramente que la salpicadura de la soldadura láser FRM es significativamente menor que la de la soldadura láser ordinaria.
Las muestras soldadas se abrieron para observación metalográfica.Debido al efecto del punto anular, la soldadura obtenida por el láser FRM tiene una forma ancha superior e inferior estrecha, y las superficies superior e inferior son básicamente planas;mientras que el ancho de soldadura de la soldadura por láser ordinaria es básicamente al ras en la parte superior e inferior, y la superficie superior se colapsa y la superficie inferior es convexa.
Se prueba la resistencia a la tracción de la costura soldada después de la soldadura, y la resistencia a la tracción de la soldadura FRM es mejor que la de la soldadura láser ordinaria.
Aplicaciones importantes de FRM
China considera los vehículos de nueva energía como una de sus siete industrias estratégicas.Dado que el paquete de baterías de litio de potencia es un componente central clave de los vehículos de nueva energía, con el desarrollo continuo de vehículos de nueva energía, también se usa ampliamente y se desarrolla en consecuencia.
Según las estadísticas del Instituto de Investigación de China de Puhua, la demanda mundial de baterías de litio seguirá aumentando de 2017 a 2020, y la demanda de equipos de baterías de litio seguirá creciendo en los próximos 3 a 5 años.El rápido desarrollo de la industria de las baterías de litio ha provocado que las principales empresas aumenten la construcción de nuevas fábricas y la expansión de la capacidad de producción.
La seguridad de la batería es muy importante.Una vez que ocurra la falla relevante, conducirá a resultados muy graves y amenazará la vida de las personas.Entre ellos, el factor que juega un papel decisivo en la seguridad de los vehículos eléctricos es la soldadura de piezas clave del paquete de baterías de potencia.El material más importante en estas posiciones es la aleación de aluminio, incluidas las válvulas a prueba de explosiones, los sellos de las celdas, las lengüetas, las barras colectoras, etc.;seguido de materiales de cobre, como postes, lengüetas, etc. La calidad de la soldadura de estas posiciones afectará directamente la confiabilidad de la calidad del paquete de baterías.
Para la soldadura de diferentes partes de la batería de alimentación, el láser FRM que utiliza Guanghui Laser puede resolver eficazmente el problema de la soldadura, lograr cero salpicaduras en la soldadura, sin poros en la superficie, penetración estable, costura de soldadura suave y hermosa, mejora significativamente la calidad de la soldadura , y asegura efectivamente la estabilidad de la batería de energía.Sexo y seguridad.
La transformación del mercado mundial de automóviles a la electrificación es la tendencia general, y bajo esta tendencia de desarrollo general, se espera que presente requisitos más altos para la tecnología de soldadura de iones de litio, y el procesamiento de baterías de iones de litio se ha convertido en un mercado importante para el láser doméstico. compañías.Guanghui Laser continuará esforzándose en el campo de la soldadura de baterías de litio.A través de la innovación independiente, se llevarán a cabo actualizaciones iterativas de láser para ayudar a los clientes a mejorar los procesos de soldadura y mejorar la seguridad y competitividad del producto.
Autor：GW Ingeniero de aplicaciones láser Jiaxing Gu
Hora de publicación: 15-feb-2022