A soldagem a laser é focar o feixe de laser na superfície da peça de trabalho através de uma lente óptica, de modo que o material seja rapidamente derretido para formar uma poça de fusão e, em seguida, rapidamente resfriado para formar uma junta soldada.Possui características de grande relação de aspecto, velocidade de soldagem rápida e sem contato com a peça de trabalho, o que é fácil de obter Produção automatizada, portanto, esse processo tem sido amplamente utilizado.No entanto, devido à complexa interação entre a fonte de calor do laser e o material durante o processo de soldagem a laser, bem como as propriedades físicas especiais das ligas de alumínio e ligas de cobre, os materiais de alta reflexão apresentam alta refletividade do laser durante a soldagem, processo de soldagem instável, e fácil de produzir defeitos de porosidade, etc. problema.Ao usar lasers comuns para soldar materiais altamente reflexivos, como alumínio e cobre, o colapso do buraco da fechadura produzirá pequenos orifícios e respingos.Devido aos respingos, o metal de solda será reduzido, resultando em sulcos e superfícies irregulares;além disso, esses materiais têm alta refletividade do laser. A taxa de absorção é baixa e a maior parte da energia é refletida, resultando em fusão deficiente do material de enchimento;ao mesmo tempo, durante o processo de resfriamento, devido à velocidade excessiva de resfriamento, a solubilidade do hidrogênio e outros gases na poça de fusão é drasticamente reduzida e é tarde demais para escapar, resultando em poros.produzir.
Métodos de soldagem convencionais para reduzir respingos e porosidade
Como reduzir respingos, reduzir a porosidade e obter uma solda lisa é uma grande dificuldade na soldagem de materiais de alta reflexão.Muitas empresas nacionais e estrangeiras também continuaram a explorar esse aspecto e lançaram seus próprios produtos.
(1) Usando a cabeça de soldagem oscilante O método de soldagem oscilante pode dispersar a densidade de energia, melhorar a uniformidade da temperatura de solda e reduzir a geração de respingos e poros até certo ponto.Atualmente, os principais fabricantes de cabeças de laser (como Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, etc.) lançaram cabeças de solda a laser oscilantes semelhantes.Mas, ao mesmo tempo, existem algumas desvantagens.Como a densidade de energia do laser é reduzida, a potência deve ser aumentada ou a velocidade de soldagem deve ser reduzida.
(2) Use uma cabeça de soldagem composta de comprimento de onda duplo para combinar o laser de fibra e o laser semicondutor com a cabeça de soldagem composta de comprimento de onda duplo e sobreponha no ponto de soldagem.O laser de fibra realiza soldagem de penetração profunda.Minimize os salpicos.Atualmente, fabricantes de cabeçotes de laser como Jiaqiang e Wanshunxing também lançaram esses cabeçotes de soldagem.No entanto, esse método de soldagem requer o uso de dois lasers e a combinação dos equipamentos é mais complicada.
(3) Laser com ponto especial
A solução de melhor custo-benefício está no lado do laser, alterando o laser de distribuição gaussiana para anel + luz central, o ponto de luz central garante a profundidade da poça de fusão e o ponto de luz do anel faz o papel de pré-aquecimento e resfriamento lento, que é comparado com o princípio de soldagem composta de comprimento de onda duplo mencionado acima.semelhante.Os fabricantes típicos de laser lançaram lasers semelhantes, como o laser AMB da IPG e o laser ABP da Raycus.
Qual é o FRM da GW Laser Tech
Em resposta às dificuldades de soldagem dos materiais de alta reflexão acima mencionados, a GW Laser explorou continuamente o caminho do desenvolvimento tecnológico e lançou um especialista em soldagem de materiais de alta reflexão - FRM (Flexible Ring Mode) laser de saída pontual dinâmico, que pode efetivamente reduzir o processo de soldagem de materiais de alta reflexão.Geração de respingos e porosidade.
O laser FRM acopla dois módulos ópticos na camada do núcleo e na camada do núcleo do anel da fibra por meio de um acoplador personalizado, acopla os dois feixes de laser em um feixe e, em seguida, focaliza-o na superfície da peça de trabalho para formar um ponto composto.Ao ajustar a taxa de energia apropriada, uma largura de soldagem relativamente ampla e uma baixa proporção de costura de solda podem ser formadas, o que pode efetivamente melhorar a estabilidade do buraco da fechadura e pode reduzir significativamente os respingos e reduzir a sensibilidade estomática.
O laser FRM pode controlar arbitrariamente a potência da luz do núcleo da fibra e da luz do núcleo do anel.Ele só pode acender a luz central ou a luz do anel, ou ambos podem ser ligados ao mesmo tempo para formar três modos de ponto comum, ponto anular e ponto composto;se ligado ao mesmo tempo, pode O núcleo e o núcleo do anel podem tornar a potência do núcleo central maior do que a potência do núcleo do anel, ou a potência do núcleo central pode ser menor que a potência do núcleo do anel, ou a potência do núcleo central é igual ao poder do núcleo do anel, e um total de cinco formas diferentes de pontos podem ser trocadas.
O diâmetro do ponto central é pequeno e a densidade de energia é alta.A soldagem é baseada no modo de soldagem de penetração profunda, que produzirá um buraco de fechadura e formará uma poça de fusão com uma grande proporção.No entanto, tem altos requisitos na folga correspondente e uma grande quantidade de vapor de metal de alta pressão é liberada quando o buraco da fechadura é formado por soldagem de penetração profunda, que é propensa a respingos e pontos de explosão.A temperatura da poça de fusão é alta e o fluxo interno é violento, e a flutuação da poça de fusão é óbvia.
O diâmetro do ponto anular é grande e a densidade de energia é pequena.A soldagem é baseada no modo de condução de calor, que pode formar uma poça de fusão mais ampla.Como a soldagem por condução térmica não forma um buraco de fechadura, a temperatura da poça de fusão é baixa durante o processo de soldagem e não há flutuação óbvia da poça de fusão.Salpicos, a solda é plana e bonita.No entanto, devido à densidade de energia dispersa, uma grande profundidade de penetração não pode ser obtida.
Combinando os dois, ajustando a proporção de energia apropriada, enquanto o ponto central garante a profundidade da poça de fusão, o ponto anular aumenta a largura e a duração da poça de fusão, por um lado, melhora a estabilidade do buraco da fechadura e reduz respingos Por outro lado, o fluxo da poça de fusão é mais estável, as bolhas transbordam por um longo tempo e a probabilidade de formação de porosidade é reduzida.
O laser FRM pode fornecer uma potência de saída total de até 20KW e pode ajustar de forma flexível os parâmetros da luz de saída.O diâmetro da fibra de saída do feixe central é de 50μm/150μm e a potência de saída é de até 10KW;o diâmetro da fibra de saída do feixe de anel é de 150μm/300μm e a potência de saída é de até 10KW.O feixe central é um laser de fibra com um comprimento de onda de 1070nm, e o feixe de anel pode ser equipado com um laser semicondutor de 976nm além do laser de fibra de 1070nm para realizar a composição de feixes de comprimento de onda duplo e laser duplo.
FRM excelente efeito de soldagem
A fim de refletir o efeito de soldagem do FRM, o seguinte usa o laser FRM e o laser comum para soldar ligas de alumínio e compará-los.
Um laser FRM de 1,5KW+1,5KW (50μm+150μm) foi usado para soldar a liga de alumínio 6061 com uma espessura de 3mm e comparado com um laser comum de 3KW (100μm).Pode-se constatar claramente que os respingos da soldagem a laser FRM são significativamente menores do que os da soldagem a laser comum.
As amostras soldadas foram abertas para observação metalográfica.Devido ao efeito do ponto anular, a solda obtida pelo laser FRM tem uma forma larga superior e inferior estreita, e as superfícies superior e inferior são basicamente planas;enquanto a largura da solda da soldagem a laser comum é basicamente nivelada na parte superior e inferior, e a superfície superior é recolhida e a superfície inferior é convexa.
A resistência à tração da costura soldada após a soldagem é testada, e a resistência à tração da soldagem FRM é melhor do que a da soldagem a laser comum.
Aplicações importantes do FRM
A China considera veículos de nova energia como uma de suas sete indústrias estratégicas.Uma vez que a bateria de lítio de potência é um componente essencial dos veículos de nova energia, com o desenvolvimento contínuo de novos veículos de energia, ela também é amplamente utilizada e desenvolvida de acordo.
De acordo com estatísticas do Instituto de Pesquisa da China de Puhua, a demanda global por baterias de lítio continuará a aumentar de 2017 a 2020, e a demanda por equipamentos de bateria de lítio continuará a crescer nos próximos 3 a 5 anos.O rápido desenvolvimento da indústria de baterias de lítio fez com que grandes empresas aumentassem a construção de novas fábricas e a expansão da capacidade de produção.
A segurança da bateria é muito importante.Uma vez que a falha relevante ocorra, ela levará a resultados muito sérios e ameaçará a vida das pessoas.Entre eles, o fator decisivo na segurança dos veículos elétricos é a soldagem de peças-chave do conjunto de baterias de força.O material mais importante nessas posições é a liga de alumínio, incluindo válvulas à prova de explosão, selos de célula, abas, barramentos, etc.;seguido de materiais de cobre, como postes, abas, etc. A qualidade da soldagem dessas posições afetará diretamente a confiabilidade da qualidade da bateria.
Para a soldagem de diferentes partes da bateria de energia, o laser FRM usando Guanghui Laser pode efetivamente resolver o problema de soldagem, obter respingos zero na soldagem, sem poros na superfície, penetração estável, costura de soldagem suave e bonita, melhorar significativamente a qualidade da soldagem , e efetivamente garantir a estabilidade da bateria de energia.Sexo e segurança.
A transformação do mercado automotivo global em eletrificação é a tendência geral e, sob essa tendência geral de desenvolvimento, é necessário apresentar requisitos mais altos para a tecnologia de soldagem de íons de lítio, e o processamento de baterias de íons de lítio tornou-se um mercado importante para o laser doméstico. empresas.A Guanghui Laser continuará a fazer esforços no campo da soldagem de bateria de lítio.Por meio de inovação independente, atualizações iterativas de laser serão realizadas para ajudar os clientes a melhorar os processos de soldagem e aumentar a segurança e a competitividade do produto.
Autor: GW Engenheiro de aplicação de laser Jiaxing Gu
Horário da postagem: 15 de fevereiro de 2022