ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมวัสดุสะท้อนแสงสูง – การแก้ปัญหาของการเชื่อมด้วยไฟฟ้าลิเธียม

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คือการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ไปที่พื้นผิวของชิ้นงานผ่านเลนส์ออพติคัล เพื่อให้วัสดุหลอมละลายอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างแอ่งน้ำที่หลอมเหลว จากนั้นจึงเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างรอยเชื่อมมีลักษณะของอัตราส่วนขนาดใหญ่ ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และไม่สัมผัสกับชิ้นงาน ซึ่งง่ายต่อการผลิตแบบอัตโนมัติ ดังนั้นกระบวนการนี้จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายอย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างแหล่งความร้อนเลเซอร์กับวัสดุในระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ตลอดจนคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษของโลหะผสมอะลูมิเนียมและโลหะผสมทองแดง วัสดุสะท้อนแสงสูงจึงมีการสะท้อนแสงเลเซอร์สูงระหว่างการเชื่อม กระบวนการเชื่อมไม่เสถียร และเกิดรูพรุน ข้อบกพร่อง ฯลฯ ได้ง่ายเมื่อใช้เลเซอร์ธรรมดาในการเชื่อมวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น อะลูมิเนียมและทองแดง การยุบตัวของรูกุญแจจะทำให้เกิดรูเล็กๆ และกระเด็นเนื่องจากการกระเด็น โลหะเชื่อมจะลดลง ทำให้เกิดหลุมและพื้นผิวไม่เรียบยิ่งกว่านั้น วัสดุเหล่านี้มีการสะท้อนแสงเลเซอร์สูง อัตราการดูดซับต่ำ และพลังงานส่วนใหญ่ถูกสะท้อน ส่งผลให้การหลอมรวมของฟิลเลอร์ไม่ดีในเวลาเดียวกัน ในระหว่างกระบวนการทำความเย็น เนื่องจากความเร็วในการทำความเย็นที่มากเกินไป ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนและก๊าซอื่นๆ ในบ่อหลอมเหลวจะลดลงอย่างรวดเร็ว และสายเกินไปที่จะหลบหนี ส่งผลให้เกิดรูพรุนผลิต.

วิธีการเชื่อมหลักเพื่อลดการกระเด็นและความพรุน

วิธีการลดสะเก็ดไฟ ลดความพรุน และรอยเชื่อมที่เรียบเป็นความยากลำบากหลักในการเชื่อมวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงบริษัทในประเทศและต่างประเทศหลายแห่งยังคงสำรวจแง่มุมนี้อย่างต่อเนื่องและได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ของตนเอง

(1) การใช้หัวเชื่อมแบบสวิง วิธีการเชื่อมแบบสวิงสามารถกระจายความหนาแน่นของพลังงาน ปรับปรุงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิการเชื่อม และลดการสร้างสะเก็ดและรูพรุนได้ในระดับหนึ่งในปัจจุบัน ผู้ผลิตหัวเลเซอร์กระแสหลัก (เช่น Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin เป็นต้น) ได้เปิดตัวหัวเชื่อมเลเซอร์แบบสวิงที่คล้ายกันแต่ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสียอยู่บ้างเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานของเลเซอร์ลดลง จึงต้องเพิ่มกำลังหรือความเร็วในการเชื่อมให้ช้าลง

(2) ใช้หัวเชื่อมคอมโพสิตความยาวคลื่นคู่เพื่อรวมไฟเบอร์เลเซอร์และเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์เข้ากับหัวเชื่อมคอมโพสิตความยาวคลื่นคู่ และทับซ้อนกันที่จุดเชื่อมไฟเบอร์เลเซอร์ทำการเชื่อมแบบเจาะลึกลดการกระเด็นในปัจจุบัน ผู้ผลิตหัวเลเซอร์ เช่น Jiaqiang และ Wanshunxing ก็ได้เปิดตัวหัวเชื่อมดังกล่าวเช่นกันอย่างไรก็ตาม วิธีการเชื่อมนี้ต้องใช้เลเซอร์สองตัว และการรวมอุปกรณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น

(3) เลเซอร์เฉพาะจุด

โซลูชันที่คุ้มค่าคุ้มราคาที่สุดอยู่ที่ด้านเลเซอร์ การเปลี่ยนเลเซอร์กระจาย Gaussian เป็นแสงวงแหวน + แสงตรงกลาง จุดแสงตรงกลางรับประกันความลึกของสระหลอมเหลว และจุดแสงวงแหวนมีบทบาทในการอุ่นและระบายความร้อนช้า ซึ่ง เปรียบเทียบกับหลักการเชื่อมคอมโพสิตความยาวคลื่นคู่ที่กล่าวถึงข้างต้นคล้ายกัน.ผู้ผลิตเลเซอร์ทั่วไปได้เปิดตัวเลเซอร์ที่คล้ายกัน เช่น เลเซอร์ AMB ของ IPG และเลเซอร์ ABP ของ Raycus

FRM ของ GW Laser Tech คืออะไร

เพื่อตอบสนองต่อความยากลำบากในการเชื่อมของวัสดุสะท้อนแสงสูงที่กล่าวถึงข้างต้น GW Laser ได้สำรวจเส้นทางการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง และเปิดตัวผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมวัสดุสะท้อนแสงสูง – FRM (Flexible Ring Mode) เลเซอร์เอาท์พุตลำแสงเฉพาะจุดแบบไดนามิก ซึ่ง สามารถลดกระบวนการเชื่อมของวัสดุสะท้อนแสงสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพการสร้างน้ำกระเซ็นและรูพรุน

เลเซอร์ FRM จับคู่โมดูลออปติกสองโมดูลเข้ากับชั้นแกนกลางและชั้นแกนวงแหวนของไฟเบอร์ผ่านตัวเชื่อมต่อแบบกำหนดเอง จับคู่ลำแสงเลเซอร์ทั้งสองเป็นลำแสงเดียว จากนั้นโฟกัสไปที่พื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างจุดประกอบด้วยการปรับอัตราส่วนพลังงานที่เหมาะสม สามารถสร้างความกว้างในการเชื่อมที่ค่อนข้างกว้างและอัตราส่วนกว้างยาวของรอยเชื่อมต่ำ ซึ่งสามารถปรับปรุงความเสถียรของรูกุญแจได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถลดการกระเด็นและลดความไวของปากใบได้อย่างมาก

เลเซอร์ FRM สามารถควบคุมพลังของแสงแกนไฟเบอร์และแสงแกนวงแหวนโดยพลการสามารถเปิดได้เฉพาะไฟกลางหรือไฟวงแหวน หรือสามารถเปิดทั้งสองอย่างพร้อมกันเพื่อสร้างโหมดจุดธรรมดา จุดวงแหวน และจุดผสมสามโหมดถ้าเปิดพร้อมกัน มันสามารถ แกนหลักและแกนวงแหวนสามารถทำให้พลังแกนกลางมากกว่าพลังแกนกลาง หรือพลังแกนกลางอาจเล็กกว่าพลังแกนกลาง หรือพลังแกนกลางเท่ากัน เป็นพลังงานแกนวงแหวน และสามารถเปลี่ยนรูปร่างสปอตที่แตกต่างกันได้ทั้งหมดห้าแบบ

เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดศูนย์กลางมีขนาดเล็กและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงการเชื่อมขึ้นอยู่กับโหมดการเชื่อมแบบเจาะลึก ซึ่งจะทำให้เกิดรูกุญแจและก่อตัวเป็นแอ่งหลอมเหลวที่มีอัตราส่วนกว้างยาวอย่างไรก็ตาม มีความต้องการสูงสำหรับช่องว่างที่ตรงกัน และไอโลหะแรงดันสูงจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาเมื่อรูกุญแจเกิดจากการเชื่อมแบบเจาะลึก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการกระเซ็นและจุดระเบิดอุณหภูมิของสระหลอมเหลวสูงและการไหลภายในมีความรุนแรง และความผันผวนของสระหลอมเหลวนั้นชัดเจน

เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดวงแหวนมีขนาดใหญ่และความหนาแน่นของพลังงานมีขนาดเล็กการเชื่อมขึ้นอยู่กับโหมดการนำความร้อน ซึ่งสามารถสร้างแอ่งหลอมเหลวที่กว้างขึ้นได้เนื่องจากการเชื่อมด้วยการนำความร้อนไม่ก่อให้เกิดรูกุญแจ อุณหภูมิของสระหลอมเหลวจึงต่ำในระหว่างกระบวนการเชื่อม และไม่มีความผันผวนของสระหลอมเหลวที่เห็นได้ชัดรอยเชื่อมเรียบและสวยงามอย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่กระจายออกไป จึงไม่สามารถรับความลึกของการเจาะที่มากได้

รวมทั้งสองเข้าด้วยกันโดยการปรับอัตราส่วนพลังงานที่เหมาะสม ในขณะที่จุดศูนย์กลางรับประกันความลึกของแอ่งหลอมเหลว จุดวงแหวนจะเพิ่มความกว้างและระยะเวลาของแอ่งหลอมเหลว ในแง่หนึ่ง ช่วยเพิ่มความมั่นคงของรูกุญแจและลด การกระเซ็น ในทางกลับกัน การไหลของแอ่งน้ำหลอมเหลวจะเสถียรกว่า ฟองจะล้นเป็นเวลานาน และความน่าจะเป็นของการก่อตัวของรูพรุนจะลดลง

เลเซอร์ FRM สามารถให้กำลังเอาต์พุตรวมสูงสุด 20KW และสามารถปรับพารามิเตอร์ของแสงเอาต์พุตได้อย่างยืดหยุ่นเส้นผ่านศูนย์กลางของไฟเบอร์เอาต์พุตของลำแสงกลางคือ50μm / 150μmและกำลังขับสูงถึง 10KWเส้นผ่านศูนย์กลางของไฟเบอร์เอาต์พุตของลำแสงวงแหวนคือ150μm/300μm และกำลังขับสูงถึง 10KWลำแสงตรงกลางเป็นไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1070 นาโนเมตร และลำแสงวงแหวนสามารถติดตั้งกับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 976 นาโนเมตรเพิ่มเติมจากไฟเบอร์เลเซอร์ 1070 นาโนเมตร เพื่อให้เกิดการผสมกันของลำแสงเลเซอร์สองความยาวคลื่นและสองความยาวคลื่น

FRM ผลการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม

เพื่อสะท้อนผลการเชื่อมของ FRM ต่อไปนี้ใช้เลเซอร์ FRM และเลเซอร์ธรรมดาเพื่อเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมและเปรียบเทียบ

เลเซอร์ FRM 1.5KW+1.5KW (50μm+150μm) ใช้ในการเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061 ที่มีความหนา 3 มม. และเปรียบเทียบกับเลเซอร์ธรรมดา 3KW (100μm)เห็นได้ชัดว่าการกระเด็นของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ FRM มีขนาดเล็กกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทั่วไปอย่างมาก

ตัวอย่างรอยเชื่อมถูกตัดเปิดเพื่อการสังเกตทางโลหะวิทยาเนื่องจากผลกระทบของจุดรูปวงแหวน รอยเชื่อมที่ได้จากเลเซอร์ FRM จึงมีรูปร่างแคบด้านบนและด้านล่างที่กว้าง และพื้นผิวด้านบนและด้านล่างจะแบนราบในขณะที่ความกว้างของรอยเชื่อมของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทั่วไปนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะมีการล้างที่ด้านบนและด้านล่าง และพื้นผิวด้านบนจะยุบตัวลงและพื้นผิวด้านล่างจะนูนออกมา

มีการทดสอบความต้านทานแรงดึงของรอยเชื่อมหลังจากการเชื่อม และความต้านทานแรงดึงของการเชื่อม FRM นั้นดีกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ธรรมดา

แอปพลิเคชันที่สำคัญของ FRM

จีนถือว่ารถยนต์พลังงานใหม่เป็นหนึ่งในเจ็ดอุตสาหกรรมเชิงกลยุทธ์เนื่องจากชุดแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมเป็นส่วนประกอบหลักที่สำคัญของรถยนต์พลังงานใหม่ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของรถยนต์พลังงานใหม่ จึงมีการใช้และพัฒนาอย่างแพร่หลายตามไปด้วย

จากสถิติของ China Research Institute of Puhua ความต้องการทั่วโลกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2560 ถึง 2563 และความต้องการอุปกรณ์แบตเตอรี่ลิเธียมจะยังคงเติบโตต่อไปในอีก 3-5 ปีข้างหน้าการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมทำให้บริษัทใหญ่ ๆ เพิ่มการก่อสร้างโรงงานใหม่และขยายกำลังการผลิต

ความปลอดภัยของแบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญมากเมื่อความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องเกิดขึ้น มันจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรงและคุกคามชีวิตของผู้คนในหมู่พวกเขา ปัจจัยที่มีบทบาทสำคัญในความปลอดภัยของยานพาหนะไฟฟ้าคือการเชื่อมส่วนสำคัญของชุดพลังงานแบตเตอรี่วัสดุที่สำคัญที่สุดในตำแหน่งเหล่านี้คืออะลูมินัมอัลลอย รวมถึงวาล์วป้องกันการระเบิด ซีลเซลล์ แท็บ บัสบาร์ ฯลฯตามด้วยวัสดุทองแดง เช่น เสา แท็บ ฯลฯ คุณภาพการเชื่อมของตำแหน่งเหล่านี้จะส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของคุณภาพของแบตเตอรี่

สำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนต่าง ๆ ของแบตเตอรี่พลังงาน เลเซอร์ FRM ที่ใช้ Guanghui Laser สามารถแก้ปัญหาการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตระหนักถึงการโปรยเป็นศูนย์ในการเชื่อม ไม่มีรูพรุนบนพื้นผิว การเจาะที่มั่นคง รอยเชื่อมที่ราบรื่นและสวยงาม ปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมอย่างมีนัยสำคัญ และมีประสิทธิภาพมั่นใจเสถียรภาพของพลังงานแบตเตอรี่เพศและความปลอดภัย

การเปลี่ยนแปลงของตลาดรถยนต์ทั่วโลกสู่การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นแนวโน้มทั่วไป และภายใต้แนวโน้มการพัฒนาทั่วไปนี้ จำเป็นต้องนำเสนอความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับเทคโนโลยีการเชื่อมลิเธียมไอออน และการประมวลผลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้กลายเป็นตลาดที่สำคัญสำหรับเลเซอร์ในประเทศ บริษัท.Guanghui Laser จะพยายามต่อไปในด้านการเชื่อมแบตเตอรี่ลิเธียมด้วยนวัตกรรมอิสระ การอัพเกรดซ้ำด้วยเลเซอร์จะดำเนินการเพื่อช่วยลูกค้าในการปรับปรุงกระบวนการเชื่อมและเพิ่มความปลอดภัยและความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์

ผู้เขียน：GW Laser application engineer Jiaxing Gu