A soldadura con láser consiste en enfocar o raio láser na superficie da peza de traballo a través dunha lente óptica, de xeito que o material se derrita rapidamente para formar unha piscina fundida e, a continuación, se arrefríe rapidamente para formar unha unión soldada.Ten as características de gran relación de aspecto, velocidade de soldeo rápida e non contacto coa peza de traballo, o que é fácil de conseguir Produción automatizada, polo que este proceso foi amplamente utilizado.Non obstante, debido á complexa interacción entre a fonte de calor láser e o material durante o proceso de soldadura con láser, así como ás propiedades físicas especiais das aliaxes de aluminio e cobre, os materiais de alta reflexión teñen unha alta reflectividade do láser durante a soldadura, un proceso de soldadura inestable, e doado de producir defectos de porosidade, etc problema.Cando se usan láseres comúns para soldar materiais altamente reflectores como o aluminio e o cobre, o colapso do oco da chave producirá pequenos buratos e salpicaduras.Debido ás salpicaduras, o metal de soldadura reducirase, dando lugar a fosas e superficies irregulares;ademais, estes materiais teñen unha alta reflectividade do láser, a taxa de absorción é baixa e a maior parte da enerxía reflíctese, o que resulta nunha mala fusión do recheo;ao mesmo tempo, durante o proceso de arrefriamento, debido á velocidade de arrefriamento excesiva, a solubilidade do hidróxeno e outros gases na piscina fundida redúcese drasticamente e é demasiado tarde para escapar, o que provoca poros.producir.
Métodos de soldadura principais para reducir as salpicaduras e a porosidade
Como reducir as salpicaduras, reducir a porosidade e obter unha soldadura suave é unha gran dificultade para soldar materiais de alta reflexión.Moitas empresas nacionais e estranxeiras tamén continuaron explorando este aspecto e lanzaron os seus propios produtos.
(1) Usando o cabezal de soldadura basculante O método de soldadura basculante pode dispersar a densidade de enerxía, mellorar a uniformidade da temperatura de soldadura e reducir a xeración de salpicaduras e poros ata certo punto.Actualmente, os principais fabricantes de cabezas láser (como Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, etc.) lanzaron cabezas de soldadura láser oscilantes similares.Pero ao mesmo tempo, hai algúns inconvenientes.Dado que a densidade de enerxía do láser se reduce, hai que aumentar a potencia ou diminuír a velocidade de soldadura.
(2) Use un cabezal de soldeo composto de dobre lonxitude de onda para combinar o láser de fibra e o láser de semicondutores co cabezal de soldadura composto de dobre lonxitude de onda, e superponse no punto de soldadura.O láser de fibra realiza soldadura de penetración profunda.Minimizar salpicaduras.Actualmente, fabricantes de cabezas láser como Jiaqiang e Wanshunxing tamén lanzaron estes cabezales de soldadura.Non obstante, este método de soldadura require o uso de dous láseres e a combinación de equipos é máis complicada.
(3) Láser con punto especial
A mellor solución rendible está no lado do láser, cambiando o láser de distribución gaussiana para anel + luz central, o punto de luz central garante a profundidade da piscina fundida e o punto de luz do anel desempeña o papel de prequentamento e arrefriamento lento, o que compárase co principio de soldadura composta de dobre lonxitude de onda mencionado anteriormente.semellante.Os fabricantes de láser típicos lanzaron láseres similares, como o láser AMB de IPG e o láser ABP de Raycus.
Cal é o FRM de GW Laser Tech
En resposta ás dificultades de soldadura dos materiais de alta reflexión mencionados anteriormente, GW Laser explorou continuamente no camiño do desenvolvemento tecnolóxico e lanzou un experto en soldadura de materiais de alta reflexión: láser de saída de punto dinámico FRM (Flexible Ring Mode), que pode reducir eficazmente o proceso de soldadura de materiais de alta reflexión.Xeración de salpicaduras e porosidade.
O láser FRM acopla dous módulos ópticos na capa do núcleo e a capa do núcleo do anel da fibra a través dun acoplador personalizado, acopla os dous raios láser nun feixe e, a continuación, céntrase na superficie da peza para formar un punto composto.Ao axustar a proporción de enerxía adecuada, pódese formar un ancho de soldadura relativamente amplo e unha relación de aspecto baixa da costura de soldadura, o que pode mellorar de forma efectiva a estabilidade do oco da pechadura e pode reducir significativamente as salpicaduras e reducir a sensibilidade estomática.
O láser FRM pode controlar arbitrariamente a potencia da luz do núcleo de fibra e da luz do núcleo do anel.Só pode acender a luz central ou a luz anular, ou ambas as dúas poden acenderse ao mesmo tempo para formar tres modos de punto común, punto anular e punto composto;se se acende ao mesmo tempo, pode O núcleo e o núcleo do anel poden facer que a potencia do núcleo central sexa maior que a potencia do núcleo do anel, ou a potencia do núcleo central pode ser menor que a potencia do núcleo do anel, ou a potencia do núcleo central sexa igual á potencia do núcleo do anel e pódense cambiar un total de cinco formas de punto diferentes.
O diámetro do punto central é pequeno e a densidade de enerxía é alta.A soldadura baséase no modo de soldadura de penetración profunda, que producirá un oco de pechadura e formará unha piscina fundida cunha gran relación de aspecto.Non obstante, ten altos requisitos sobre a fenda de coincidencia e unha gran cantidade de vapor metálico a alta presión lánzase cando o oco da chave se forma mediante soldadura de penetración profunda, que é propensa a salpicaduras e puntos de explosión.A temperatura da piscina fundida é alta e o fluxo interno é violento, e a flutuación da piscina fundida é obvia.
O diámetro da mancha anular é grande e a densidade de enerxía é pequena.A soldadura baséase no modo de condución de calor, que pode formar unha piscina fundida máis ampla.Dado que a soldadura por condución térmica non forma un burato de chave, a temperatura da piscina fundida é baixa durante o proceso de soldadura e non hai flutuacións evidentes da piscina fundida.Salpicadura, a soldadura é plana e fermosa.Non obstante, debido á densidade de enerxía dispersa, non se pode obter unha gran profundidade de penetración.
Combinando os dous xuntos, axustando a proporción de enerxía adecuada, mentres que o punto central garante a profundidade da piscina fundida, a mancha anular aumenta o ancho e a duración da piscina fundida, por unha banda, mellora a estabilidade do oco da chave e reduce salpicaduras Por outra banda, o fluxo da piscina fundida é máis estable, as burbullas desbordan durante moito tempo e a probabilidade de formación de porosidade redúcese.
O láser FRM pode proporcionar unha potencia de saída total de ata 20KW e pode axustar de forma flexible os parámetros da luz de saída.O diámetro da fibra de saída do feixe central é de 50μm/150μm e a potencia de saída é de ata 10KW;o diámetro da fibra de saída do feixe anel é de 150μm/300μm e a potencia de saída é de ata 10KW.O feixe central é un láser de fibra cunha lonxitude de onda de 1070 nm, e o feixe de anel pódese equipar cun láser semicondutor de 976 nm ademais do láser de fibra de 1070 nm para realizar a combinación de feixes láser de dobre lonxitude de onda e dobre.
FRM excelente efecto de soldadura
Para reflectir o efecto de soldadura de FRM, o seguinte usa láser FRM e láser común para soldar aliaxes de aluminio e comparalos.
Utilizouse un láser FRM de 1,5KW+1,5KW (50μm+150μm) para soldar a aliaxe de aluminio 6061 cun espesor de 3 mm, e en comparación cun láser común de 3KW (100μm).Pódese comprobar claramente que a salpicadura da soldadura con láser FRM é significativamente menor que a da soldadura con láser común.
Cortáronse as mostras soldadas para a observación metalográfica.Debido ao efecto do punto anular, a soldadura obtida polo láser FRM ten unha forma ancha superior e inferior estreita, e as superficies superior e inferior son basicamente planas;mentres que o ancho de soldadura da soldadura láser ordinaria é basicamente aliñada na parte superior e na parte inferior, e a superficie superior está colapsada e a superficie inferior é convexa.
A resistencia á tracción da costura soldada despois da soldadura é probada e a resistencia á tracción da soldadura FRM é mellor que a da soldadura láser común.
Aplicacións importantes de FRM
China considera os vehículos de nova enerxía como unha das súas sete industrias estratéxicas.Dado que o paquete de baterías de litio é un compoñente fundamental dos vehículos de nova enerxía, co desenvolvemento continuo de vehículos de nova enerxía, tamén é amplamente utilizado e desenvolvido en consecuencia.
Segundo as estatísticas do Instituto de Investigación de China de Puhua, a demanda mundial de baterías de litio seguirá aumentando de 2017 a 2020 e a demanda de equipos de baterías de litio seguirá crecendo nos próximos 3-5 anos.O rápido desenvolvemento da industria das baterías de litio fixo que as grandes empresas aumentaran a construción de novas fábricas e a expansión da capacidade de produción.
A seguridade da batería é moi importante.Unha vez que se produza o fallo relevante, levará a resultados moi graves e ameazará a vida das persoas.Entre eles, o factor que xoga un papel decisivo na seguridade dos vehículos eléctricos é a soldadura de pezas clave da batería de potencia.O material máis importante nestas posicións é a aliaxe de aluminio, incluíndo válvulas a proba de explosión, selos de celas, pestanas, barras colectoras, etc.;seguido de materiais de cobre, como postes, pestanas, etc. A calidade da soldadura destas posicións afectará directamente á fiabilidade da calidade da batería.
Para a soldadura de diferentes partes da batería de enerxía, o láser FRM usando o láser Guanghui pode resolver eficazmente o problema de soldadura, realizar salpicaduras cero na soldadura, sen poros na superficie, penetración estable, costura de soldadura suave e fermosa, mellorar significativamente a calidade da soldadura. , e garantir eficazmente a estabilidade da batería de enerxía.Sexo e seguridade.
A transformación do mercado global de automóbiles á electrificación é a tendencia xeral, e baixo esta tendencia xeral de desenvolvemento, está obrigado a presentar requisitos máis elevados para a tecnoloxía de soldadura de ións de litio e o procesamento de baterías de ións de litio converteuse nun mercado importante para o láser doméstico. empresas.Guanghui Laser continuará facendo esforzos no campo da soldadura de baterías de litio.A través da innovación independente, levaranse a cabo actualizacións iterativas con láser para axudar aos clientes a mellorar os procesos de soldadura e mellorar a seguridade e a competitividade dos produtos.
Autor: o enxeñeiro de aplicacións láser de GW Jiaxing Gu
Hora de publicación: 15-feb-2022