레이저 용접은 광학 렌즈를 통해 공작물 표면에 레이저 빔을 집중시켜 재료를 빠르게 녹여 용융 풀을 형성한 다음 급속 냉각시켜 용접 조인트를 형성하는 것입니다.그것은 큰 종횡비, 빠른 용접 속도 및 공작물과의 비접촉 특성을 가지고 있어 자동화 생산을 달성하기 쉽기 때문에 이 공정이 널리 사용되었습니다.그러나 레이저 용접 공정시 레이저 열원과 재료의 복잡한 상호 작용과 알루미늄 합금 및 구리 합금의 특수한 물리적 특성으로 인해 고반사 재료는 용접시 높은 레이저 반사율, 불안정한 용접 공정, 다공성 결함 등의 문제를 일으키기 쉽습니다.일반 레이저를 사용하여 알루미늄 및 구리와 같은 반사율이 높은 재료를 용접할 때 키홀이 무너지면 작은 구멍과 스플래시가 생성됩니다.스플래시로 인해 용접 금속이 줄어들어 구덩이와 고르지 않은 표면이 생깁니다.또한 이들 재료는 레이저 반사율이 높고 흡수율이 낮고 대부분의 에너지가 반사되어 필러의 융합이 불량합니다.동시에 냉각 과정에서 과도한 냉각 속도로 인해 용융 풀의 수소 및 기타 가스의 용해도가 급격히 감소하고 탈출하기에 너무 늦어 기공이 생깁니다.생산하다.
스패터 및 다공성을 줄이기 위한 주류 용접 방법
스패터를 줄이고, 기공을 줄이고, 매끄러운 용접을 얻는 방법은 고반사 재료 용접의 주요 난제입니다.많은 국내외 기업들도 이러한 측면을 지속적으로 탐색하고 자체 제품을 출시했습니다.
(1) 스윙 용접 헤드 사용 스윙 용접 방법은 에너지 밀도를 분산시키고 용접 온도의 균일성을 향상시키며 스패터 및 기공 발생을 어느 정도 줄일 수 있습니다.현재 주류 레이저 헤드 제조업체(예: Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin 등)는 유사한 스윙 레이저 용접 헤드를 출시했습니다.그러나 동시에 몇 가지 단점도 있습니다.레이저의 에너지 밀도가 떨어지기 때문에 출력을 높이거나 용접 속도를 늦춰야 한다.
(2) 이중 파장 복합 용접 헤드를 사용하여 파이버 레이저와 반도체 레이저를 이중 파장 복합 용접 헤드와 결합하고 용접 지점에서 겹칩니다.파이버 레이저는 깊은 용입 용접을 수행합니다.튀는 것을 최소화하십시오.현재 Jiaqiang 및 Wanshunxing과 같은 레이저 헤드 제조업체도 이러한 용접 헤드를 출시했습니다.그러나 이 용접 방법은 두 개의 레이저를 사용해야 하고 장비 조합이 더 복잡합니다.
(3) 특별한 점을 가진 레이저
최고의 비용 효율적인 솔루션은 가우시안 분포 레이저를 링 + 중심광으로 변경하는 레이저 측에 있으며, 중심 광점은 용융 풀의 깊이를 보장하고 링 광점은 예열 및 서냉의 역할을 합니다. 위에서 언급한 이중 파장 복합 용접 원리와 비교됩니다.비슷한.일반적인 레이저 제조업체는 IPG의 AMB 레이저 및 Raycus의 ABP 레이저와 같은 유사한 레이저를 출시했습니다.
GW Laser Tech의 FRM은 무엇입니까
위에서 언급한 고반사 재료의 용접 난점에 대응하여 GW레이저는 기술 개발의 길에서 지속적으로 탐구하여 고반사 재료 용접 전문업체인 FRM(Flexible Ring Mode) 다이내믹 스폿 출력 레이저를 출시했습니다. 고 반사 재료의 용접 공정을 효과적으로 줄일 수 있습니다.스플래쉬 및 다공성 생성.
FRM 레이저는 맞춤형 커플러를 통해 두 개의 광 모듈을 광섬유의 코어 레이어와 링 코어 레이어에 결합하고 두 개의 레이저 빔을 하나의 빔으로 결합한 다음 공작물 표면에 집중시켜 복합 스폿을 형성합니다.적절한 에너지 비율을 조정함으로써 상대적으로 넓은 용접 폭과 낮은 용접 이음새 종횡비를 형성할 수 있어 키홀의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있으며 스패터를 크게 줄이고 기공 감도를 줄일 수 있습니다.
FRM 레이저는 파이버 코어 광과 링 코어 광의 출력을 임의로 제어할 수 있습니다.중앙 조명 또는 링 조명만 켜거나 둘 다 동시에 켜서 일반 스팟, 환형 스팟 및 복합 스팟의 세 가지 모드를 형성할 수 있습니다.동시에 켜면 코어와 링 코어는 센터 코어 전력을 링 코어 전력보다 크게 만들거나 중앙 코어 전력이 링 코어 전력보다 작거나 중앙 코어 전력이 같을 수 있습니다. 링 코어 파워에, 총 5개의 서로 다른 스폿 모양을 전환할 수 있습니다.
중앙 지점의 직경은 작고 에너지 밀도는 높습니다.용접은 키홀을 생성하고 종횡비가 큰 용융 풀을 형성하는 심용입 용접 모드를 기반으로 합니다.그러나 매칭 갭에 대한 요구 사항이 높으며 심용입 용접으로 키홀을 형성할 때 다량의 고압 금속 증기가 방출되어 튀거나 폭발하기 쉽습니다.용융 풀의 온도가 높고 내부 흐름이 격렬하며 용융 풀의 변동이 분명합니다.
환형 스폿의 직경은 크고 에너지 밀도는 작습니다.용접은 더 넓은 용융 풀을 형성할 수 있는 열전도 모드를 기반으로 합니다.열전도 용접은 키홀을 형성하지 않기 때문에 용접 과정에서 용융 풀의 온도가 낮고 눈에 띄는 용융 풀 변동이 없습니다.스패터, 용접이 평평하고 아름답습니다.그러나 분산된 에너지 밀도로 인해 큰 침투 깊이를 얻을 수 없습니다.
두 가지를 함께 결합하여 적절한 에너지 비율을 조정하여 중앙 지점이 녹은 풀의 깊이를 보장하는 반면 환형 지점은 녹은 풀의 폭과 지속 시간을 늘리고 한편으로는 열쇠 구멍의 안정성을 향상시키고 감소시킵니다. 튀는 반면 용융 풀의 흐름은 더 안정적이고 기포가 오랫동안 넘치며 기공 형성 가능성이 줄어듭니다.
FRM 레이저는 최대 20KW의 총 출력을 제공할 수 있으며 출력 광의 매개변수를 유연하게 조정할 수 있습니다.중앙 빔 출력 섬유의 직경은 50μm/150μm이며 출력 전력은 최대 10KW입니다.링 빔 출력 섬유의 직경은 150μm/300μm이며 출력 전력은 최대 10KW입니다.센터 빔은 파장 1070nm의 파이버 레이저이고, 링 빔은 1070nm 파이버 레이저 외에 976nm 반도체 레이저를 장착해 이중 파장과 이중 레이저 빔의 합성을 구현할 수 있다.
FRM 우수한 용접 효과
FRM의 용접 효과를 반영하기 위해 다음은 FRM 레이저와 일반 레이저를 사용하여 알루미늄 합금을 용접하고 비교합니다.
1.5KW+1.5KW(50μm+150μm) FRM 레이저를 사용하여 두께 3mm의 6061 알루미늄 합금을 용접하여 3KW(100μm) 일반 레이저와 비교하였다.FRM 레이저 용접의 스패터는 일반 레이저 용접보다 현저히 적다는 것을 분명히 알 수 있습니다.
용접된 샘플은 금속학적 관찰을 위해 잘려 열렸습니다.환형 스폿의 효과로 인해 FRM 레이저로 얻은 용접은 위쪽과 아래쪽이 좁은 모양을 가지며 위쪽과 아래쪽 표면은 기본적으로 평평합니다.일반 레이저 용접의 용접 폭은 기본적으로 상단과 하단이 동일하고 상단 표면이 무너지고 하단 표면이 볼록합니다.
용접 후 용접 솔기의 인장 강도가 테스트되었으며 FRM 용접의 인장 강도는 일반 레이저 용접보다 우수합니다.
FRM의 중요한 응용 분야
중국은 신에너지차를 7대 전략산업 중 하나로 꼽고 있다.파워 리튬 배터리 팩은 신 에너지 차량의 핵심 핵심 구성 요소이기 때문에 신 에너지 차량의 지속적인 개발과 함께 그에 따라 널리 사용되고 개발됩니다.
Puhua의 China Research Institute의 통계에 따르면 리튬 배터리에 대한 전 세계 수요는 2017년부터 2020년까지 계속 증가할 것이며 리튬 배터리 장비에 대한 수요는 향후 3~5년 동안 계속 증가할 것입니다.리튬 배터리 산업의 급속한 발전으로 인해 주요 회사는 새로운 공장 건설과 생산 능력 확장을 증가시켰습니다.
배터리 팩의 안전은 매우 중요합니다.관련 고장이 발생하면 매우 심각한 결과를 초래하고 사람들의 생명을 위협합니다.그 중 전기차의 안전성에 결정적인 역할을 하는 요소는 파워 배터리 팩의 핵심 부품 용접이다.이 위치에서 가장 중요한 재료는 방폭 밸브, 셀 씰, 탭, 버스 바 등을 포함한 알루미늄 합금입니다.기둥, 탭 등과 같은 구리 재료가 뒤따릅니다. 이러한 위치의 용접 품질은 배터리 팩 품질의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.
전원 배터리의 다른 부분을 용접하기 위해 Guanghui 레이저를 사용하는 FRM 레이저는 용접 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며 용접 시 스패터 제로, 표면에 기공 없음, 안정적인 침투, 매끄럽고 아름다운 용접 심, 용접 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. , 효과적으로 전원 배터리의 안정성을 보장합니다.섹스와 안전.
세계 자동차 시장의 전동화는 일반적인 추세이며 이러한 일반적인 발전 추세에 따라 리튬 이온 용접 기술에 대한 요구 사항이 높아질 수밖에 없으며 리튬 이온 배터리 가공은 국내 레이저의 중요한 시장이 되었습니다. 회사.Guanghui Laser는 리튬 배터리 용접 분야에서 계속 노력할 것입니다.독립적인 혁신을 통해 고객이 용접 공정을 개선하고 제품 안전성과 경쟁력을 강화할 수 있도록 레이저 반복 업그레이드를 수행할 것입니다.
저자: GW 레이저 응용 엔지니어 Jiaxing Gu
게시 시간: 2022년 2월 15일