Spawanie laserowe polega na skupieniu wiązki laserowej na powierzchni przedmiotu obrabianego przez soczewkę optyczną, dzięki czemu materiał jest szybko topiony, tworząc stopione jeziorko, a następnie szybko schładzany, tworząc złącze spawane.Charakteryzuje się dużym współczynnikiem kształtu, dużą prędkością spawania i brakiem kontaktu z obrabianym przedmiotem, co jest łatwe do osiągnięcia Zautomatyzowana produkcja, więc proces ten był szeroko stosowany.Jednak ze względu na złożoną interakcję między laserowym źródłem ciepła a materiałem podczas procesu spawania laserowego, a także szczególne właściwości fizyczne stopów aluminium i stopów miedzi, materiały o wysokim współczynniku odbicia mają wysoki współczynnik odbicia lasera podczas spawania, niestabilny proces spawania, i łatwe do wytworzenia defekty porowatości itp. problem.Podczas używania zwykłych laserów do spawania materiałów silnie odbijających światło, takich jak aluminium i miedź, zapadnięcie się dziurki od klucza spowoduje powstanie małych dziur i rozprysków.Z powodu rozprysków metal spoiny zostanie zredukowany, co spowoduje powstanie wżerów i nierównych powierzchni;ponadto materiały te mają wysoki współczynnik odbicia lasera. Szybkość absorpcji jest niska, a większość energii jest odbijana, co powoduje słabe stopienie wypełniacza;jednocześnie podczas procesu chłodzenia, ze względu na nadmierną prędkość chłodzenia, rozpuszczalność wodoru i innych gazów w stopionym jeziorze jest znacznie zmniejszona i jest już za późno na ucieczkę, co powoduje powstawanie porów.produkować.
Główne metody spawania w celu zmniejszenia odprysków i porowatości
Jak zredukować odpryski, zmniejszyć porowatość i uzyskać gładką spoinę, to główna trudność w spawaniu materiałów o wysokim współczynniku odbicia.Wiele firm krajowych i zagranicznych również kontynuowało badanie tego aspektu i wprowadziło na rynek własne produkty.
(1) Korzystanie z wahadłowej głowicy spawalniczej Metoda spawania wahadłowego może rozproszyć gęstość energii, poprawić jednorodność temperatury spawania i do pewnego stopnia zmniejszyć powstawanie rozprysków i porów.Obecnie główni producenci głowic laserowych (tacy jak Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin itp.) Wprowadzili na rynek podobne głowice do spawania laserowego.Ale jednocześnie istnieją pewne wady.Ponieważ gęstość energii lasera jest zmniejszona, należy zwiększyć moc lub zmniejszyć prędkość spawania.
(2) Użyj kompozytowej głowicy spawalniczej o podwójnej długości fali, aby połączyć laser światłowodowy i laser półprzewodnikowy z kompozytową głowicą spawalniczą o podwójnej długości fali i nałóż na siebie w punkcie spawania.Laser światłowodowy wykonuje spawanie z głębokim wtopieniem.Zminimalizuj rozpryskiwanie.Obecnie producenci głowic laserowych, tacy jak Jiaqiang i Wanshunxing, również wprowadzili na rynek takie głowice spawalnicze.Jednak ta metoda spawania wymaga użycia dwóch laserów, a kombinacja sprzętu jest bardziej skomplikowana.
(3) Laser ze specjalnym punktem
Najlepszym opłacalnym rozwiązaniem jest po stronie lasera, zmiana lasera dystrybucyjnego Gaussa na światło pierścieniowe + środkowe, środkowa plamka świetlna gwarantuje głębokość stopionego basenu, a plamka pierścieniowa odgrywa rolę podgrzewania i powolnego chłodzenia, co porównuje się z wyżej wspomnianą zasadą spawania kompozytowego o dwóch długościach fali.podobny.Typowi producenci laserów wprowadzili na rynek podobne lasery, takie jak laser AMB firmy IPG i laser ABP firmy Raycus.
Co to jest FRM firmy GW Laser Tech
W odpowiedzi na trudności w spawaniu wyżej wymienionych materiałów o wysokim współczynniku odbicia, firma GW Laser nieustannie badała drogę rozwoju technologicznego i wprowadziła na rynek eksperta w spawaniu materiałów o wysokim współczynniku odbicia – dynamiczny laser punktowy FRM (Flexible Ring Mode), który może skutecznie zmniejszyć proces spawania materiałów o wysokim współczynniku odbicia.Generowanie rozprysków i porowatości.
Laser FRM łączy dwa moduły optyczne z warstwą rdzenia i pierścieniową warstwą rdzenia światłowodu za pomocą dostosowanego łącznika, łączy dwie wiązki laserowe w jedną wiązkę, a następnie skupia ją na powierzchni przedmiotu obrabianego, tworząc plamkę kompozytową.Dostosowując odpowiedni stosunek energii, można utworzyć stosunkowo szeroką szerokość spawania i niski współczynnik kształtu szwu spawalniczego, co może skutecznie poprawić stabilność dziurki od klucza i może znacznie zmniejszyć rozpryski i zmniejszyć wrażliwość aparatów szparkowych.
Laser FRM może dowolnie kontrolować moc światła rdzenia światłowodowego i światła rdzenia pierścieniowego.Może włączyć tylko światło centralne lub światło pierścieniowe, lub oba mogą być włączone w tym samym czasie, tworząc trzy tryby zwykłego punktu, pierścieniowego i złożonego;jeśli jest włączony w tym samym czasie, może Rdzeń i rdzeń pierścienia mogą sprawić, że moc rdzenia środkowego będzie większa niż moc rdzenia pierścieniowego lub moc rdzenia środkowego może być mniejsza niż moc rdzenia pierścieniowego lub moc rdzenia środkowego jest równa do mocy rdzenia pierścienia i można przełączać łącznie pięć różnych kształtów plamek.
Średnica plamki centralnej jest mała, a gęstość energii wysoka.Spawanie opiera się na trybie spawania z głębokim wtopieniem, który wytwarza dziurkę od klucza i tworzy stopione jeziorko o dużym współczynniku kształtu.Ma jednak wysokie wymagania dotyczące pasującej szczeliny, a duża ilość oparów metalu pod wysokim ciśnieniem jest uwalniana, gdy dziurka od klucza jest formowana przez spawanie z głęboką penetracją, co jest podatne na rozpryskiwanie i wybuchy.Temperatura stopionego basenu jest wysoka, a przepływ wewnętrzny jest gwałtowny, a fluktuacja stopionego basenu jest oczywista.
Średnica plamki pierścieniowej jest duża, a gęstość energii mała.Spawanie opiera się na trybie przewodzenia ciepła, który może tworzyć szersze jeziorko stopionego materiału.Ponieważ spawanie przewodzące ciepło nie tworzy otworu na klucz, temperatura stopionego jeziorka jest niska podczas procesu spawania i nie ma oczywistych fluktuacji stopionego jeziorka.Odpryski, spoina jest płaska i piękna.Jednak ze względu na rozproszoną gęstość energii nie można uzyskać dużej głębokości penetracji.
Łącząc te dwa elementy razem, dopasowując odpowiedni stosunek energii, podczas gdy punkt centralny gwarantuje głębokość roztopionego jeziorka, pierścieniowy punkt zwiększa szerokość i czas trwania roztopionego jeziorka, z jednej strony poprawia stabilność dziurki od klucza i zmniejsza rozpryskiwanie Z drugiej strony przepływ stopionego basenu jest bardziej stabilny, pęcherzyki przelewają się przez długi czas, a prawdopodobieństwo powstania porowatości jest zmniejszone.
Laser FRM może zapewnić całkowitą moc wyjściową do 20 kW i może elastycznie dostosowywać parametry światła wyjściowego.Średnica włókna wyjściowego wiązki centralnej wynosi 50 μm / 150 μm, a moc wyjściowa wynosi do 10 kW;średnica włókna wyjściowego wiązki pierścieniowej wynosi 150 μm / 300 μm, a moc wyjściowa wynosi do 10 kW.Wiązka środkowa to laser światłowodowy o długości fali 1070 nm, a wiązka pierścieniowa może być wyposażona w laser półprzewodnikowy 976 nm oprócz lasera światłowodowego 1070 nm, aby zrealizować łączenie wiązek o podwójnej długości fali i podwójnej wiązki laserowej.
FRM doskonały efekt spawania
Aby odzwierciedlić efekt spawania FRM, poniżej wykorzystuje się laser FRM i zwykły laser do spawania stopów aluminium i porównuje je.
Laser FRM o mocy 1,5 kW + 1,5 kW (50 μm + 150 μm) został użyty do spawania stopu aluminium 6061 o grubości 3 mm i porównano go ze zwykłym laserem o mocy 3 kW (100 μm).Można wyraźnie stwierdzić, że odpryski przy spawaniu laserowym FRM są znacznie mniejsze niż przy zwykłym spawaniu laserowym.
Zespawane próbki rozcięto do obserwacji metalograficznych.Dzięki efektowi plamki pierścieniowej spoina uzyskana laserem FRM ma szeroki górny i dolny wąski kształt, a górna i dolna powierzchnia są w zasadzie płaskie;podczas gdy szerokość spoiny zwykłego spawania laserowego jest zasadniczo równo u góry i u dołu, a górna powierzchnia jest zapadnięta, a dolna powierzchnia jest wypukła.
Testowana jest wytrzymałość na rozciąganie spawanego szwu po spawaniu, a wytrzymałość na rozciąganie spawania FRM jest lepsza niż w przypadku zwykłego spawania laserowego.
Ważne zastosowania FRM
Chiny traktują nowe pojazdy energetyczne jako jedną z siedmiu strategicznych gałęzi przemysłu.Ponieważ akumulator litowo-energetyczny jest kluczowym podstawowym elementem nowych pojazdów energetycznych, wraz z ciągłym rozwojem nowych pojazdów energetycznych, jest również szeroko stosowany i odpowiednio rozwijany.
Według statystyk Chińskiego Instytutu Badawczego w Puhua światowy popyt na baterie litowe będzie nadal rósł w latach 2017-2020, a popyt na sprzęt do akumulatorów litowych będzie nadal rósł w ciągu najbliższych 3-5 lat.Szybki rozwój branży akumulatorów litowych spowodował, że duże firmy zwiększyły budowę nowych fabryk i rozbudowę mocy produkcyjnych.
Bezpieczeństwo akumulatora jest bardzo ważne.Gdy wystąpi awaria, doprowadzi to do bardzo poważnych skutków i zagrozi życiu ludzi.Wśród nich czynnikiem decydującym o bezpieczeństwie pojazdów elektrycznych jest spawanie kluczowych części zespołu akumulatorów.Najważniejszym materiałem na tych stanowiskach jest stop aluminium, w tym zawory przeciwwybuchowe, uszczelnienia komórek, zaczepy, szyny zbiorcze itp.;a następnie materiały miedziane, takie jak słupy, zaczepy itp. Jakość spawania tych pozycji będzie miała bezpośredni wpływ na niezawodność jakości zestawu akumulatorów.
Do spawania różnych części akumulatora, laser FRM wykorzystujący laser Guanghui może skutecznie rozwiązać problem spawania, uzyskać zerowy rozprysk podczas spawania, brak porów na powierzchni, stabilną penetrację, gładki i piękny szew spawalniczy, znacznie poprawić jakość spawania I skutecznie zapewniają stabilność baterii zasilającej.Seks i bezpieczeństwo.
Przekształcenie globalnego rynku samochodowego w kierunku elektryfikacji jest ogólnym trendem, a zgodnie z tym ogólnym trendem rozwojowym musi on stawiać wyższe wymagania dotyczące technologii spawania litowo-jonowego, a przetwarzanie akumulatorów litowo-jonowych stało się ważnym rynkiem dla krajowego lasera firmy.Guanghui Laser będzie nadal podejmować wysiłki w dziedzinie spawania akumulatorów litowych.Dzięki niezależnym innowacjom będą przeprowadzane iteracyjne ulepszenia lasera, aby pomóc klientom udoskonalić procesy spawania oraz zwiększyć bezpieczeństwo i konkurencyjność produktów.
Autor：Inżynier aplikacji laserowych GW Jiaxing Gu
Czas postu: 15 lutego 2022 r