Lasersvetsning är att fokusera laserstrålen på arbetsstyckets yta genom en optisk lins, så att materialet snabbt smälts för att bilda en smält pool och sedan snabbt kyls för att bilda en svetsfog.Den har egenskaperna för stort bildförhållande, snabb svetshastighet och icke-kontakt med arbetsstycket, vilket är lätt att uppnå Automatisk produktion, så denna process har använts i stor utsträckning.Men på grund av den komplexa interaktionen mellan laservärmekällan och materialet under lasersvetsprocessen, såväl som de speciella fysikaliska egenskaperna hos aluminiumlegeringar och kopparlegeringar, har högreflekterande material hög laserreflektivitet under svetsning, instabil svetsprocess, och lätt att producera porositetsdefekter etc. problem.När man använder vanliga lasrar för att svetsa högreflekterande material som aluminium och koppar, kommer nyckelhålets kollaps att ge små hål och stänk.På grund av stänken kommer svetsmetallen att reduceras, vilket resulterar i gropar och ojämna ytor;dessutom har dessa material hög laserreflektivitet. Absorptionshastigheten är låg och det mesta av energin reflekteras, vilket resulterar i dålig sammansmältning av fyllmedlet;samtidigt, under kylningsprocessen, på grund av den alltför höga kylningshastigheten, minskar lösligheten av väte och andra gaser i den smälta poolen kraftigt och det är för sent att fly, vilket resulterar i porer.producera.
Vanliga svetsmetoder för att minska stänk och porositet
Hur man minskar stänk, minskar porositeten och erhåller en jämn svets är en stor svårighet vid svetsning av högreflekterande material.Många inhemska och utländska företag har också fortsatt att utforska denna aspekt och har lanserat sina egna produkter.
(1) Användning av svängsvetshuvudet Svängsvetsmetoden kan sprida energitätheten, förbättra enhetligheten i svetstemperaturen och minska genereringen av stänk och porer i viss utsträckning.För närvarande har vanliga laserhuvudtillverkare (som Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, etc.) lanserat liknande svänglasersvetshuvuden.Men samtidigt finns det vissa nackdelar.Eftersom laserns energitäthet minskar måste effekten ökas eller svetshastigheten sänkas.
(2) Använd ett kompositsvetshuvud med dubbla våglängder för att kombinera fiberlasern och halvledarlasern med kompositsvetshuvudet med dubbla våglängder och överlappa vid svetspunkten.Fiberlasern utför djup penetrationssvetsning.Minimera stänk.För närvarande har laserhuvudtillverkare som Jiaqiang och Wanshunxing också lanserat sådana svetshuvuden.Denna svetsmetod kräver dock användning av två lasrar, och utrustningskombinationen är mer komplicerad.
(3) Laser med specialpunkt
Den bästa kostnadseffektiva lösningen är på lasersidan, genom att ändra den Gaussiska fördelningslasern till ring + centrumljus, centrumljuspunkten garanterar djupet på den smälta poolen och ringljuspunkten spelar rollen som förvärmning och långsam kylning, vilket jämförs med den ovan nämnda dubbelvåglängdskompositsvetsprincipen.liknande.Typiska lasertillverkare har lanserat liknande lasrar, som IPG:s AMB-laser och Raycus ABP-laser.
Vad är FRM för GW Laser Tech
Som svar på svetssvårigheterna med ovannämnda högreflekterande material har GW Laser kontinuerligt utforskat den tekniska utvecklingens väg och lanserat en högreflekterande materialsvetsexpert – FRM (Flexible Ring Mode) dynamisk punktutgångslaser, som kan effektivt minska svetsprocessen av högreflekterande material.Generering av stänk och porositet.
FRM-lasern kopplar två optiska moduler in i kärnskiktet och fiberns ringkärnskikt genom en anpassad kopplare, kopplar de två laserstrålarna till en stråle och fokuserar den sedan på arbetsstyckets yta för att bilda en sammansatt punkt.Genom att justera det lämpliga energiförhållandet kan en relativt bred svetsbredd och ett lågt sidförhållande för svetssöm bildas, vilket effektivt kan förbättra stabiliteten hos nyckelhålet och avsevärt minska stänk och minska stomatal känslighet.
FRM-lasern kan godtyckligt styra kraften hos fiberkärnljuset och ringkärnljuset.Den kan bara tända det centrala ljuset eller ringljuset, eller båda kan slås på samtidigt för att bilda tre lägen av vanlig fläck, ringformig fläck och sammansatt fläck;om den slås på samtidigt kan den. Kärnan och ringkärnan kan göra mittkärnans effekt större än ringkärnans effekt, eller den centrala kärnkraften kan vara mindre än ringkärnans effekt, eller så är mittkärnans effekt lika stor till ringkärnans kraft, och totalt fem olika punktformer kan växlas.
Diametern på den centrala fläcken är liten och energitätheten är hög.Svetsningen är baserad på svetsläget med djup penetration, vilket kommer att producera ett nyckelhål och bilda en smält pool med ett stort bildförhållande.Den ställer dock höga krav på matchningsgapet och en stor mängd högtrycksmetallånga frigörs när nyckelhålet bildas genom djupträngningssvetsning, vilket är benäget att stänka och explodera.Temperaturen i den smälta poolen är hög och det inre flödet är våldsamt, och fluktuationen i den smälta poolen är uppenbar.
Diametern på den ringformiga fläcken är stor och energitätheten är liten.Svetsningen är baserad på värmeledningsläget, som kan bilda en bredare smältbassäng.Eftersom värmeledningssvetsningen inte bildar ett nyckelhål, är temperaturen i den smälta poolen låg under svetsprocessen, och det finns inga uppenbara fluktuationer i smältbassängen.Stänk, svetsen är platt och vacker.På grund av den spridda energitätheten kan dock ett stort penetrationsdjup inte erhållas.
Genom att kombinera de två tillsammans, genom att justera det lämpliga energiförhållandet, medan den centrala punkten garanterar djupet av den smälta poolen, ökar den ringformade fläcken bredden och varaktigheten av den smälta poolen, å ena sidan, förbättrar stabiliteten i nyckelhålet och minskar stänk Å andra sidan är flödet av den smälta poolen stabilare, bubblorna svämmar över under lång tid och sannolikheten för porositetsbildning minskar.
FRM-lasern kan ge en total uteffekt på upp till 20KW och kan flexibelt justera parametrarna för det utgående ljuset.Diametern på den centrala strålens utgående fiber är 50μm/150μm, och uteffekten är upp till 10KW;diametern på ringstrålens utgående fiber är 150μm/300μm, och uteffekten är upp till 10KW.Mittstrålen är en fiberlaser med en våglängd på 1070nm, och ringstrålen kan utrustas med en 976nm halvledarlaser utöver 1070nm fiberlaser för att realisera sammansättningen av strålar med dubbla våglängder och dubbla laserstrålar.
FRM utmärkt svetseffekt
För att återspegla svetseffekten av FRM använder följande FRM-laser och vanlig laser för att svetsa aluminiumlegeringar och jämföra dem.
En 1,5KW+1,5KW (50μm+150μm) FRM-laser användes för att svetsa 6061 aluminiumlegering med en tjocklek på 3mm, och jämfört med en 3KW (100μm) vanlig laser.Det kan tydligt konstateras att stänken vid FRM-lasersvetsning är betydligt mindre än den vid vanlig lasersvetsning.
De svetsade proverna skars upp för metallografisk observation.På grund av effekten av den ringformade fläcken har svetsen som erhålls av FRM-lasern en bred topp- och bottensmal form, och de övre och nedre ytorna är i princip plana;medan svetsbredden för den vanliga lasersvetsningen i princip är jämn i toppen och botten, och den övre ytan är kollapsad och bottenytan är konvex.
Draghållfastheten hos den svetsade sömmen efter svetsning testas, och draghållfastheten för FRM-svetsning är bättre än den för vanlig lasersvetsning.
Viktiga tillämpningar av FRM
Kina betraktar nya energifordon som en av sina sju strategiska industrier.Eftersom kraftlitiumbatteripaketet är en viktig kärnkomponent i nya energifordon, med den kontinuerliga utvecklingen av nya energifordon, används det också i stor utsträckning och utvecklas därefter.
Enligt statistik från China Research Institute of Puhua kommer den globala efterfrågan på litiumbatterier att fortsätta att öka från 2017 till 2020, och efterfrågan på litiumbatteriutrustning kommer att fortsätta att växa under de kommande 3-5 åren.Den snabba utvecklingen av litiumbatteriindustrin har fått stora företag att öka byggandet av nya fabriker och utöka produktionskapaciteten.
Säkerheten för batteripaketet är mycket viktig.När väl det relevanta misslyckandet inträffar kommer det att leda till mycket allvarliga resultat och hota människors liv.Bland dem är den faktor som spelar en avgörande roll för säkerheten hos elfordon svetsningen av viktiga delar av batteripaketet.Det viktigaste materialet i dessa positioner är aluminiumlegering, inklusive explosionssäkra ventiler, celltätningar, flikar, samlingsskenor, etc.;följt av kopparmaterial, såsom stolpar, flikar, etc. Svetskvaliteten i dessa positioner kommer direkt att påverka tillförlitligheten av kvaliteten på batteripaketet.
För svetsning av olika delar av kraftbatteriet kan FRM-lasern som använder Guanghui Laser effektivt lösa svetsproblemet, inse noll stänk vid svetsning, inga porer på ytan, stabil penetration, jämn och vacker svetssöm, avsevärt förbättra svetskvaliteten , och effektivt säkerställa stabiliteten hos strömbatteriet.Sex och säkerhet.
Omvandlingen av den globala bilmarknaden till elektrifiering är den allmänna trenden, och under denna allmänna utvecklingstrend kommer den att ställa högre krav på litiumjonsvetsteknik, och litiumjonbatteribehandling har blivit en viktig marknad för inhemsk laser företag.Guanghui Laser kommer att fortsätta att göra ansträngningar inom området för litiumbatterisvetsning.Genom oberoende innovation kommer laser iterativa uppgraderingar att utföras för att hjälpa kunder att förbättra svetsprocesser och förbättra produktsäkerhet och konkurrenskraft.
Författare:GW laserapplikationsingenjör Jiaxing Gu
Posttid: 2022-02-15