Le soudage au laser consiste à focaliser le faisceau laser sur la surface de la pièce à travers une lentille optique, de sorte que le matériau soit rapidement fondu pour former un bain en fusion, puis rapidement refroidi pour former un joint soudé.Il présente les caractéristiques d'un grand rapport d'aspect, d'une vitesse de soudage rapide et d'un non-contact avec la pièce, ce qui est facile à réaliser Production automatisée, ce processus a donc été largement utilisé.Cependant, en raison de l'interaction complexe entre la source de chaleur laser et le matériau pendant le processus de soudage au laser, ainsi que des propriétés physiques particulières des alliages d'aluminium et des alliages de cuivre, les matériaux à haute réflexion ont une réflectivité laser élevée pendant le soudage, un processus de soudage instable, et facile à produire des défauts de porosité, etc. problème.Lors de l'utilisation de lasers ordinaires pour souder des matériaux hautement réfléchissants tels que l'aluminium et le cuivre, l'effondrement du trou de la serrure produira de petits trous et des éclaboussures.En raison des éclaboussures, le métal de soudure sera réduit, ce qui entraînera des piqûres et des surfaces inégales ;de plus, ces matériaux ont une réflectivité laser élevée, le taux d'absorption est faible et la majeure partie de l'énergie est réfléchie, ce qui entraîne une mauvaise fusion de la charge ;en même temps, pendant le processus de refroidissement, en raison de la vitesse de refroidissement excessive, la solubilité de l'hydrogène et des autres gaz dans le bain en fusion est fortement réduite et il est trop tard pour s'échapper, ce qui entraîne des pores.produire.
Méthodes de soudage courantes pour réduire les projections et la porosité
Comment réduire les projections, réduire la porosité et obtenir une soudure lisse est une difficulté majeure dans le soudage de matériaux à haute réflexion.De nombreuses entreprises nationales et étrangères ont également continué à explorer cet aspect et ont lancé leurs propres produits.
(1) Utilisation de la tête de soudage oscillante La méthode de soudage oscillant peut disperser la densité d'énergie, améliorer l'uniformité de la température de soudage et réduire dans une certaine mesure la génération d'éclaboussures et de pores.À l'heure actuelle, les principaux fabricants de têtes laser (tels que Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, etc.) ont lancé des têtes de soudage laser similaires.Mais en même temps, il y a quelques inconvénients.Comme la densité d'énergie du laser est réduite, la puissance doit être augmentée ou la vitesse de soudage doit être ralentie.
(2) Utilisez une tête de soudage composite à double longueur d'onde pour combiner le laser à fibre et le laser à semi-conducteur avec la tête de soudage composite à double longueur d'onde et se chevauchent au point de soudage.Le laser à fibre effectue un soudage à pénétration profonde.Minimiser les éclaboussures.À l'heure actuelle, les fabricants de têtes laser tels que Jiaqiang et Wanshunxing ont également lancé de telles têtes de soudage.Cependant, cette méthode de soudage nécessite l'utilisation de deux lasers et la combinaison d'équipements est plus compliquée.
(3) Laser avec spot spécial
La meilleure solution rentable se trouve du côté du laser, en changeant le laser à distribution gaussienne en anneau + lumière centrale, le point lumineux central garantit la profondeur du bain en fusion et le point lumineux annulaire joue le rôle de préchauffage et de refroidissement lent, ce qui est comparé au principe de soudage composite à double longueur d'onde mentionné ci-dessus.similaire.Les fabricants de laser typiques ont lancé des lasers similaires, tels que le laser AMB d'IPG et le laser ABP de Raycus.
Quel est le FRM de GW Laser Tech
En réponse aux difficultés de soudage des matériaux à haute réflexion mentionnés ci-dessus, GW Laser a continuellement exploré la voie du développement technologique et a lancé un expert en soudage de matériaux à haute réflexion - le laser à sortie dynamique FRM (Flexible Ring Mode), qui peut réduire efficacement le processus de soudage des matériaux à haute réflexion.Génération d'éclaboussures et de porosité.
Le laser FRM couple deux modules optiques dans la couche centrale et la couche centrale annulaire de la fibre via un coupleur personnalisé, couple les deux faisceaux laser en un seul faisceau, puis le focalise sur la surface de la pièce pour former un point composite.En ajustant le rapport d'énergie approprié, une largeur de soudage relativement large et un faible rapport d'aspect du cordon de soudure peuvent être formés, ce qui peut améliorer efficacement la stabilité du trou de serrure, réduire considérablement les éclaboussures et réduire la sensibilité stomatique.
Le laser FRM peut contrôler arbitrairement la puissance de la lumière du cœur de la fibre et de la lumière du cœur de l'anneau.Il ne peut allumer que la lumière centrale ou la lumière annulaire, ou les deux peuvent être allumés en même temps pour former trois modes de spot ordinaire, spot annulaire et spot composé ;s'il est allumé en même temps, il peut Le noyau et le noyau de l'anneau peuvent rendre la puissance du noyau central supérieure à la puissance du noyau de l'anneau, ou la puissance du noyau central peut être inférieure à la puissance du noyau de l'anneau, ou la puissance du noyau central est égale à la puissance du noyau de l'anneau, et un total de cinq formes de spots différentes peuvent être commutées.
Le diamètre de la tache centrale est petit et la densité d'énergie est élevée.Le soudage est basé sur le mode de soudage à pénétration profonde, qui produira un trou de serrure et formera un bain fondu avec un grand rapport d'aspect.Cependant, il a des exigences élevées en matière d'espacement correspondant et une grande quantité de vapeur métallique à haute pression est libérée lorsque le trou de serrure est formé par soudage à pénétration profonde, ce qui est sujet aux éclaboussures et aux points d'explosion.La température du bain de fusion est élevée et le flux interne est violent, et la fluctuation du bain de fusion est évidente.
Le diamètre de la tache annulaire est grand et la densité d'énergie est faible.Le soudage est basé sur le mode de conduction thermique, qui peut former un bain de fusion plus large.Étant donné que le soudage par conduction thermique ne forme pas de trou de serrure, la température du bain de fusion est basse pendant le processus de soudage et il n'y a pas de fluctuation évidente du bain de fusion.Éclaboussures, la soudure est plate et belle.Cependant, en raison de la densité d'énergie dispersée, une grande profondeur de pénétration ne peut pas être obtenue.
En combinant les deux ensemble, en ajustant le rapport d'énergie approprié, tandis que la tache centrale garantit la profondeur du bain de fusion, la tache annulaire augmente la largeur et la durée du bain de fusion, d'une part, améliore la stabilité du trou de serrure et réduit éclaboussures D'autre part, l'écoulement du bain de fusion est plus stable, les bulles débordent pendant longtemps et la probabilité de formation de porosité est réduite.
Le laser FRM peut fournir une puissance de sortie totale allant jusqu'à 20KW et peut ajuster de manière flexible les paramètres de la lumière de sortie.Le diamètre de la fibre de sortie du faisceau central est de 50μm/150μm et la puissance de sortie peut atteindre 10KW;le diamètre de la fibre de sortie du faisceau annulaire est de 150 μm/300 μm et la puissance de sortie peut atteindre 10 KW.Le faisceau central est un laser à fibre d'une longueur d'onde de 1070 nm, et le faisceau annulaire peut être équipé d'un laser à semi-conducteur de 976 nm en plus du laser à fibre de 1070 nm pour réaliser la combinaison de faisceaux à double longueur d'onde et à double laser.
Excellent effet de soudage FRM
Afin de refléter l'effet de soudage du FRM, ce qui suit utilise le laser FRM et le laser ordinaire pour souder les alliages d'aluminium et les comparer.
Un laser FRM de 1,5 KW + 1,5 KW (50 μm + 150 μm) a été utilisé pour souder un alliage d'aluminium 6061 d'une épaisseur de 3 mm, et comparé à un laser ordinaire de 3 KW (100 μm).On peut clairement constater que les projections du soudage laser FRM sont nettement plus petites que celles du soudage laser ordinaire.
Les échantillons soudés ont été découpés pour une observation métallographique.En raison de l'effet de la tache annulaire, la soudure obtenue par le laser FRM a une forme étroite supérieure et inférieure large, et les surfaces supérieure et inférieure sont fondamentalement plates;tandis que la largeur de soudure du soudage au laser ordinaire est fondamentalement affleurante en haut et en bas, et la surface supérieure est effondrée et la surface inférieure est convexe.
La résistance à la traction du cordon de soudure après le soudage est testée et la résistance à la traction du soudage FRM est meilleure que celle du soudage au laser ordinaire.
Applications importantes de FRM
La Chine considère les véhicules à énergies nouvelles comme l'une de ses sept industries stratégiques.Étant donné que la batterie au lithium de puissance est un composant essentiel des véhicules à énergie nouvelle, avec le développement continu de véhicules à énergie nouvelle, elle est également largement utilisée et développée en conséquence.
Selon les statistiques de l'Institut de recherche chinois de Puhua, la demande mondiale de batteries au lithium continuera d'augmenter de 2017 à 2020, et la demande d'équipements de batteries au lithium continuera de croître au cours des 3 à 5 prochaines années.Le développement rapide de l'industrie des batteries au lithium a poussé les grandes entreprises à augmenter la construction de nouvelles usines et l'expansion de la capacité de production.
La sécurité de la batterie est très importante.Une fois que l'échec en question se produira, il conduira à des résultats très graves et menacera la vie des gens.Parmi eux, le facteur qui joue un rôle décisif dans la sécurité des véhicules électriques est le soudage des éléments clés du bloc de batterie de puissance.Le matériau le plus important dans ces positions est l'alliage d'aluminium, y compris les vannes antidéflagrantes, les joints de cellule, les languettes, les barres omnibus, etc. ;suivi des matériaux en cuivre, tels que les pôles, les languettes, etc. La qualité de soudage de ces positions affectera directement la fiabilité de la qualité de la batterie.
Pour le soudage de différentes parties de la batterie d'alimentation, le laser FRM utilisant Guanghui Laser peut résoudre efficacement le problème de soudage, réaliser zéro éclaboussure lors du soudage, pas de pores sur la surface, pénétration stable, cordon de soudure lisse et beau, améliorer considérablement la qualité du soudage , et assurer efficacement la stabilité de la batterie d'alimentation.Sexe et sécurité.
La transformation du marché automobile mondial en électrification est la tendance générale, et dans le cadre de cette tendance générale de développement, elle est tenue de présenter des exigences plus élevées pour la technologie de soudage lithium-ion, et le traitement des batteries lithium-ion est devenu un marché important pour le laser domestique entreprises.Guanghui Laser continuera à faire des efforts dans le domaine du soudage des batteries au lithium.Grâce à une innovation indépendante, des mises à niveau itératives au laser seront effectuées pour aider les clients à améliorer les procédés de soudage et à renforcer la sécurité et la compétitivité des produits.
Auteur：Ingénieur d'application laser GW Jiaxing Gu
Heure de publication : 15 février 2022