Лазерная сварка заключается в фокусировке лазерного луча на поверхности заготовки через оптическую линзу, так что материал быстро расплавляется, образуя расплавленную ванну, а затем быстро охлаждается, образуя сварное соединение.Он имеет характеристики большого соотношения сторон, высокой скорости сварки и отсутствия контакта с заготовкой, чего легко добиться в автоматизированном производстве, поэтому этот процесс широко используется.Однако из-за сложного взаимодействия лазерного источника тепла и материала в процессе лазерной сварки, а также особых физических свойств алюминиевых сплавов и медных сплавов высокоотражающие материалы обладают высокой отражательной способностью лазера при сварке, нестабильным процессом сварки, и легко производить дефекты пористости и т. д. проблема.При использовании обычных лазеров для сварки материалов с высокой отражающей способностью, таких как алюминий и медь, при разрушении замочной скважины образуются небольшие отверстия и брызги.Из-за брызг металл шва будет уменьшаться, в результате чего образуются ямки и неровности поверхности;кроме того, эти материалы обладают высокой лазерной отражательной способностью, скорость поглощения низкая, и большая часть энергии отражается, что приводит к плохому сплавлению наполнителя;в то же время в процессе охлаждения из-за чрезмерной скорости охлаждения растворимость водорода и других газов в расплавленной ванне резко снижается и улетучивается поздно, в результате чего образуются поры.производить.
Основные методы сварки для уменьшения разбрызгивания и пористости
Как уменьшить разбрызгивание, уменьшить пористость и получить гладкий шов — основная трудность при сварке материалов с высоким коэффициентом отражения.Многие отечественные и иностранные компании также продолжают изучать этот аспект и выпускают собственные продукты.
(1) Использование поворотной сварочной головки Метод поворотной сварки может рассеивать плотность энергии, улучшать однородность температуры сварки и в определенной степени уменьшать образование брызг и пор.В настоящее время основные производители лазерных головок (такие как Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin и т. д.) выпустили аналогичные поворотные лазерные сварочные головки.Но в то же время есть и некоторые недостатки.Поскольку плотность энергии лазера снижается, необходимо увеличить мощность или снизить скорость сварки.
(2) Используйте композитную сварочную головку с двумя длинами волн, чтобы объединить волоконный лазер и полупроводниковый лазер с композитной сварочной головкой с двумя длинами волн и перекрыть точки сварки.Волоконный лазер выполняет сварку с глубоким проплавлением.Минимизируйте разбрызгивание.В настоящее время производители лазерных головок, такие как Jiaqiang и Wanshunxing, также выпустили такие сварочные головки.Однако этот метод сварки требует использования двух лазеров, а комбинация оборудования является более сложной.
(3) Лазер со специальной точкой
Лучшее экономичное решение находится на стороне лазера, заменяя лазер с распределением Гаусса на кольцевой + центральный свет, центральное световое пятно гарантирует глубину расплавленной ванны, а кольцевое световое пятно играет роль предварительного нагрева и медленного охлаждения, что сравнивается с вышеупомянутым принципом сварки композитов с двумя длинами волн.аналогичный.Типичные производители лазеров выпустили аналогичные лазеры, такие как лазер AMB IPG и лазер ABP Raycus.
Что такое FRM GW Laser Tech
В ответ на трудности сварки вышеупомянутых материалов с высоким коэффициентом отражения, GW Laser постоянно исследует путь технологического развития и выпустила эксперта по сварке материалов с высоким коэффициентом отражения — лазер FRM (Flexible Ring Mode) с динамическим точечным выходом, который может эффективно сократить процесс сварки материалов с высоким коэффициентом отражения.Образование брызг и пористости.
Лазер FRM соединяет два оптических модуля со слоем сердцевины и кольцевым слоем сердцевины волокна через специальный соединитель, соединяет два лазерных луча в один луч, а затем фокусирует его на поверхности заготовки, формируя составное пятно.Регулируя соответствующее соотношение энергии, можно сформировать относительно большую ширину сварного шва и низкое соотношение сторон сварного шва, что может эффективно улучшить стабильность замочной скважины и может значительно уменьшить разбрызгивание и снизить чувствительность устьиц.
Лазер FRM может произвольно контролировать мощность света сердцевины волокна и света сердцевины кольца.Он может включать только центральный свет или кольцевой свет, или оба могут быть включены одновременно, чтобы сформировать три режима обычного пятна, кольцевого пятна и сложного пятна;при одновременном включении ядро и кольцевое ядро могут сделать мощность центрального ядра большей, чем мощность кольцевого ядра, или мощность центрального ядра может быть меньше мощности кольцевого ядра, или мощность центрального ядра равна к мощности кольцевого сердечника, и можно переключать в общей сложности пять различных форм пятна.
Диаметр центрального пятна мал, а плотность энергии высока.Сварка основана на режиме сварки с глубоким проплавлением, при котором образуется замочная скважина и образуется расплавленная ванна с большим соотношением сторон.Тем не менее, он предъявляет высокие требования к согласующему зазору, и большое количество паров металла под высоким давлением выделяется при формировании замочной скважины с помощью сварки с глубоким проплавлением, которая подвержена разбрызгиванию и взрыву.Температура расплавленной ванны высокая, внутренний поток сильный, колебания расплавленной ванны очевидны.
Диаметр кольцевого пятна велик, а плотность энергии мала.Сварка основана на режиме теплопроводности, который может образовывать более широкую ванну расплава.Поскольку сварка с теплопроводностью не образует замочную скважину, температура ванны расплава во время процесса сварки низкая, и нет явных колебаний ванны расплава.Брызги, шов ровный и красивый.Однако из-за рассеянной плотности энергии невозможно получить большую глубину проникновения.
Объединяя их вместе, регулируя соответствующее соотношение энергии, в то время как центральное пятно гарантирует глубину расплавленной ванны, кольцевое пятно увеличивает ширину и продолжительность расплавленной ванны, с одной стороны, улучшает стабильность замочной скважины и уменьшает разбрызгивание. С другой стороны, поток расплавленной ванны более стабилен, пузырьки переполняются в течение длительного времени, а вероятность образования пористости снижается.
Лазер FRM может обеспечить общую выходную мощность до 20 кВт и может гибко регулировать параметры выходного света.Диаметр выходного волокна центрального луча составляет 50 мкм/150 мкм, а выходная мощность до 10 кВт;диаметр выходного волокна кольцевого луча составляет 150 мкм/300 мкм, а выходная мощность до 10 кВт.Центральный луч представляет собой волоконный лазер с длиной волны 1070 нм, а кольцевой луч может быть оснащен полупроводниковым лазером с длиной волны 976 нм в дополнение к волоконному лазеру с длиной волны 1070 нм для реализации объединения двухволновых и двухлазерных лучей.
FRM отличный сварочный эффект
Чтобы отразить сварочный эффект FRM, ниже используется лазер FRM и обычный лазер для сварки алюминиевых сплавов и их сравнения.
Лазер FRM мощностью 1,5 кВт + 1,5 кВт (50 мкм + 150 мкм) использовался для сварки алюминиевого сплава 6061 толщиной 3 мм по сравнению с обычным лазером мощностью 3 кВт (100 мкм).Можно четко обнаружить, что разбрызгивание при лазерной сварке FRM значительно меньше, чем при обычной лазерной сварке.
Сварные образцы разрезали для металлографического наблюдения.Из-за эффекта кольцевого пятна сварной шов, полученный FRM-лазером, имеет широкую верхнюю и узкую нижнюю форму, а верхняя и нижняя поверхности в основном плоские;в то время как ширина сварного шва обычной лазерной сварки в основном заподлицо сверху и снизу, верхняя поверхность сплющена, а нижняя поверхность выпуклая.
Прочность на растяжение сварного шва после сварки проверяется, и прочность на растяжение сварки FRM лучше, чем у обычной лазерной сварки.
Важные приложения FRM
Китай считает новые энергетические автомобили одной из семи своих стратегических отраслей.Поскольку силовая литиевая аккумуляторная батарея является ключевым компонентом транспортных средств на новой энергии, с непрерывным развитием транспортных средств на новой энергии она также широко используется и соответствующим образом развивается.
Согласно статистике Китайского научно-исследовательского института Пухуа, мировой спрос на литиевые батареи будет продолжать расти с 2017 по 2020 год, а спрос на оборудование с литиевыми батареями продолжит расти в ближайшие 3-5 лет.Быстрое развитие индустрии литиевых аккумуляторов заставило крупные компании увеличить строительство новых заводов и расширение производственных мощностей.
Безопасность аккумуляторной батареи очень важна.Как только произойдет соответствующий сбой, это приведет к очень серьезным последствиям и будет угрожать жизни людей.Среди них фактором, играющим решающую роль в безопасности электромобилей, является сварка ключевых частей силового аккумуляторного блока.Наиболее важным материалом в этих позициях является алюминиевый сплав, в том числе взрывозащищенные клапаны, уплотнения ячеек, выступы, шины и т. д.;затем следуют медные материалы, такие как стержни, выступы и т. д. Качество сварки в этих местах напрямую влияет на надежность качества аккумуляторной батареи.
Для сварки различных частей аккумуляторной батареи лазер FRM с использованием лазера Guanghui может эффективно решить проблему сварки, добиться отсутствия разбрызгивания при сварке, отсутствия пор на поверхности, стабильного провара, гладкого и красивого сварочного шва, значительно улучшить качество сварки. , и эффективно обеспечить стабильность батареи питания.Секс и безопасность.
Преобразование мирового автомобильного рынка в электрификацию является общей тенденцией, и в соответствии с этой общей тенденцией развития он обязан выдвигать более высокие требования к технологии литий-ионной сварки, а обработка литий-ионных аккумуляторов стала важным рынком для отечественного лазера. компании.Guanghui Laser будет продолжать прилагать усилия в области сварки литиевых батарей.Благодаря независимым инновациям будут проводиться итеративные обновления лазеров, чтобы помочь клиентам улучшить процессы сварки и повысить безопасность и конкурентоспособность продукции.
Автор：Инженер по применению лазеров GW Jiaxing Gu
Время публикации: 15 февраля 2022 г.