Лазерне зварювання полягає у фокусуванні лазерного променя на поверхні заготовки через оптичну лінзу, щоб матеріал швидко розплавився з утворенням розплавленої ванни, а потім швидко охолодився з утворенням зварного з’єднання.Він має такі характеристики, як велике співвідношення сторін, висока швидкість зварювання та відсутність контакту з заготовкою, чого легко досягти Автоматизоване виробництво, тому цей процес широко використовується.Однак через складну взаємодію між лазерним джерелом тепла та матеріалом під час процесу лазерного зварювання, а також через особливі фізичні властивості алюмінієвих сплавів і мідних сплавів матеріали з високим відбиттям мають високу лазерну відбивну здатність під час зварювання, нестабільний процес зварювання, і легко виробляти дефекти пористості тощо.У разі використання звичайних лазерів для зварювання матеріалів із високим відбиттям, таких як алюміній і мідь, згортання замкової щілини призведе до появи невеликих дірок і бризок.Через бризки метал шва буде зменшуватися, що призведе до появи ямок і нерівних поверхонь;крім того, ці матеріали мають високу лазерну відбивну здатність. Швидкість поглинання низька, і більша частина енергії відбивається, що призводить до поганого плавлення наповнювача;в той же час, під час процесу охолодження, через надмірну швидкість охолодження, розчинність водню та інших газів у розплавленому басейні різко знижується, і він занадто пізно виходить, що призводить до появи пор.виробляти.
Основні методи зварювання для зменшення розбризкування та пористості
Як зменшити бризки, зменшити пористість і отримати гладкий зварний шов є основною проблемою при зварюванні матеріалів з високим відбиттям.Багато вітчизняних та іноземних компаній також продовжили досліджувати цей аспект і випустили власні продукти.
(1) Використання поворотної зварювальної головки Метод поворотного зварювання може розсіяти щільність енергії, покращити рівномірність температури зварювання та певною мірою зменшити утворення бризок і пор.На даний момент основні виробники лазерних головок (такі як Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin тощо) випустили подібні поворотні лазерні зварювальні головки.Але в той же час є і деякі недоліки.Оскільки щільність енергії лазера зменшується, необхідно збільшити потужність або зменшити швидкість зварювання.
(2) Використовуйте композитну зварювальну головку з подвійною довжиною хвилі, щоб поєднати волоконний лазер і напівпровідниковий лазер із композитною зварювальною головкою з подвійною довжиною хвилі та накладіть один на одного в точці зварювання.Волоконний лазер виконує зварювання глибокого проплавлення.Зведіть до мінімуму бризки.В даний час виробники лазерних головок, такі як Jiaqiang і Wanshunxing, також випустили такі зварювальні головки.Однак цей спосіб зварювання вимагає використання двох лазерів, а поєднання обладнання складніше.
(3) Лазер зі спеціальною точкою
Найкраще економічно ефективне рішення на боці лазера, зміна гауссового розподільного лазера на кільце + центральне світло, центральна світлова пляма гарантує глибину басейну розплаву, а кільцева світлова пляма відіграє роль попереднього нагріву та повільного охолодження, що порівнюється з вищезгаданим принципом двохвильового композитного зварювання.подібні.Типові виробники лазерів випустили подібні лазери, наприклад AMB-лазер IPG і ABP-лазер Raycus.
Що таке FRM компанії GW Laser Tech
У відповідь на труднощі зі зварюванням вищезгаданих матеріалів із високим відбиттям GW Laser постійно досліджував шлях технологічного розвитку та запустив експерта зі зварювання матеріалів із високим відбиттям – FRM (Flexible Ring Mode) динамічний точковий вихідний лазер, який може ефективно зменшити процес зварювання матеріалів з високим відбиттям.Утворення бризок і пористості.
Лазер FRM поєднує два оптичні модулі в шар серцевини та шар кільцевого сердечника волокна через спеціалізований сполучник, з’єднує два лазерні промені в один промінь, а потім фокусує його на поверхні заготовки, щоб утворити композиційну пляму.Регулюючи відповідне співвідношення енергії, можна сформувати відносно широку ширину зварювання та низьке співвідношення сторін зварювального шва, що може ефективно покращити стабільність замкової щілини та може значно зменшити розбризкування та зменшити чутливість устьиків.
Лазер FRM може довільно керувати потужністю світла серцевини волокна та світла серцевини кільця.Він може вмикати лише центральне світло або кільцеве світло, або обидва можуть бути включені одночасно, щоб сформувати три режими звичайної плями, кільцевої плями та складної плями;Якщо ввімкнути одночасно, він може. Ядро та кільцеве ядро можуть збільшити потужність центрального ядра, ніж потужність кільцевого ядра, або потужність центрального ядра може бути меншою, ніж потужність кільцевого ядра, або потужність центрального ядра дорівнювати до потужності ядра кільця, і можна перемикати п’ять різних форм плями.
Діаметр центральної плями малий, а щільність енергії висока.Зварювання засноване на режимі зварювання глибоким проплавленням, який утворює замкову щілину та формує ванну розплаву з великим співвідношенням сторін.Однак він має високі вимоги до відповідного зазору, і велика кількість металевої пари під високим тиском вивільняється, коли замкову щілину формують зварюванням глибокого провару, яке схильне до розбризкування та вибуху.Температура басейну розплаву висока, внутрішній потік інтенсивний, і коливання басейну розплаву очевидні.
Діаметр кільцевої плями великий, а щільність енергії мала.Зварювання засноване на режимі теплопровідності, який може утворювати більш широку ванну розплаву.Оскільки теплопровідне зварювання не утворює замкового отвору, температура ванни розплаву низька під час процесу зварювання, і немає очевидних коливань ванни розплаву.Бризки, зварний шов рівний і красивий.Однак через розсіяну щільність енергії неможливо отримати велику глибину проникнення.
Поєднуючи обидва разом, регулюючи відповідне співвідношення енергії, тоді як центральна точка гарантує глибину басейну розплаву, кільцева пляма збільшує ширину та тривалість басейну розплаву, з одного боку, покращує стабільність замкової щілини та зменшує бризки З іншого боку, потік розплавленої ванни більш стабільний, бульбашки переливаються протягом тривалого часу, і ймовірність утворення пористості зменшується.
Лазер FRM може забезпечити загальну вихідну потужність до 20 кВт і може гнучко регулювати параметри вихідного світла.Діаметр вихідного волокна центрального променя становить 50 мкм/150 мкм, а вихідна потужність становить до 10 кВт;діаметр вихідного волокна кільцевого променя становить 150 мкм/300 мкм, а вихідна потужність становить до 10 кВт.Центральний промінь являє собою волоконний лазер із довжиною хвилі 1070 нм, а кільцевий промінь може бути оснащений напівпровідниковим лазером 976 нм на додаток до волоконного лазера 1070 нм, щоб реалізувати компаундування променів подвійної довжини хвилі та подвійного лазера.
FRM відмінний ефект зварювання
Щоб відобразити зварювальний ефект FRM, нижче використовується лазер FRM і звичайний лазер для зварювання алюмінієвих сплавів і їх порівняння.
Лазер FRM потужністю 1,5 кВт + 1,5 кВт (50 мкм + 150 мкм) використовувався для зварювання алюмінієвого сплаву 6061 товщиною 3 мм і порівнювався зі звичайним лазером 3 кВт (100 мкм).Можна чітко виявити, що розбризкування при лазерному зварюванні FRM значно менше, ніж при звичайному лазерному зварюванні.
Зварні зразки розрізали для металографічного спостереження.Завдяки ефекту кільцевого плями зварний шов, отриманий лазером FRM, має широку верхню і нижню вузьку форму, а верхня і нижня поверхні в основному плоскі;тоді як ширина зварного шва звичайного лазерного зварювання в основному рівна зверху та знизу, а верхня поверхня згорнута, а нижня поверхня опукла.
Випробовується міцність на розрив зварного шва після зварювання, і міцність на розрив зварювання FRM краща, ніж у звичайного лазерного зварювання.
Важливі програми FRM
Китай розглядає нові енергетичні транспортні засоби як одну зі своїх семи стратегічних галузей.Оскільки літієва акумуляторна батарея є ключовим основним компонентом транспортних засобів з новою енергією, з безперервним розвитком транспортних засобів з новою енергією вона також широко використовується та розвивається відповідно.
Згідно зі статистичними даними Китайського науково-дослідного інституту Пухуа, світовий попит на літієві батареї продовжить зростати з 2017 по 2020 рік, а попит на літієве акумуляторне обладнання продовжить зростати в наступні 3-5 років.Швидкий розвиток індустрії літієвих батарей змусив великі компанії збільшити будівництво нових заводів і розширення виробничих потужностей.
Безпека акумуляторної батареї дуже важлива.Як тільки станеться відповідний збій, це призведе до дуже серйозних наслідків і загрожуватиме життю людей.Серед них фактором, який відіграє вирішальну роль у безпеці електромобілів, є зварювання ключових частин акумуляторної батареї.Найважливішим матеріалом у цих позиціях є алюмінієвий сплав, включаючи вибухозахищені клапани, ущільнювачі комірок, вкладки, шини тощо;потім мідні матеріали, такі як стовпи, виступи тощо. Якість зварювання цих позицій безпосередньо впливатиме на надійність якості акумуляторної батареї.
Для зварювання різних частин акумуляторної батареї лазер FRM з використанням лазера Guanghui може ефективно вирішити проблему зварювання, реалізувати нульове розбризкування під час зварювання, відсутність пор на поверхні, стабільне проникнення, гладкий і красивий зварювальний шов, значно покращити якість зварювання. , і ефективно забезпечувати стабільність живлення батареї.Секс і безпека.
Трансформація світового автомобільного ринку до електрифікації є загальною тенденцією, і відповідно до цієї загальної тенденції розвитку, він зобов'язаний висунути більш високі вимоги до технології літій-іонного зварювання, а обробка літій-іонних акумуляторів стала важливим ринком для домашнього лазера компаній.Guanghui Laser продовжить докладати зусиль у галузі зварювання літієвих батарей.Завдяки незалежним інноваціям будуть проводитись лазерні ітераційні оновлення, щоб допомогти клієнтам покращити процеси зварювання та підвищити безпеку продукції та конкурентоспроможність.
Автор: GW Лазерний інженер Jiaxing Gu
Час публікації: 15 лютого 2022 р