Hàn laser là tập trung chùm tia laser vào bề mặt phôi thông qua một thấu kính quang học, để vật liệu nhanh chóng nóng chảy để tạo thành một bể nóng chảy, sau đó được làm lạnh nhanh chóng để tạo thành mối hàn.Nó có các đặc điểm của tỷ lệ khung hình lớn, tốc độ hàn nhanh và không tiếp xúc với phôi, dễ dàng đạt được sản xuất Tự động hóa, vì vậy quy trình này đã được sử dụng rộng rãi.Tuy nhiên, do sự tương tác phức tạp giữa nguồn nhiệt laser và vật liệu trong quá trình hàn laser, cũng như tính chất vật lý đặc biệt của hợp kim nhôm và hợp kim đồng, vật liệu phản xạ cao có hệ số phản xạ laser cao trong quá trình hàn, quá trình hàn không ổn định, và dễ tạo ra các khuyết tật về độ xốp, v.v.Khi sử dụng tia laser thông thường để hàn các vật liệu có độ phản xạ cao như nhôm và đồng, sự sụp đổ của lỗ khóa sẽ tạo ra các lỗ nhỏ và bắn tung tóe.Do bắn tóe, kim loại mối hàn sẽ bị giảm, tạo ra các vết rỗ và bề mặt không bằng phẳng;hơn nữa, những vật liệu này có độ phản xạ laser cao, Tốc độ hấp thụ thấp và phần lớn năng lượng bị phản xạ, dẫn đến phản ứng tổng hợp của chất độn kém;đồng thời, trong quá trình làm mát, do tốc độ làm mát quá nhanh, độ hòa tan của hydro và các khí khác trong bể nóng chảy giảm mạnh và thoát ra ngoài quá muộn, dẫn đến lỗ chân lông.sản xuất.
Các phương pháp hàn phổ biến để giảm bắn tóe và rỗ khí
Làm thế nào để giảm bắn tóe, giảm độ xốp và có được mối hàn mịn là một khó khăn lớn trong việc hàn các vật liệu có độ phản chiếu cao.Nhiều công ty trong và ngoài nước cũng đã tiếp tục khám phá khía cạnh này và đã tung ra sản phẩm của riêng họ.
(1) Sử dụng đầu hàn xoay Phương pháp hàn xoay có thể phân tán mật độ năng lượng, cải thiện tính đồng nhất của nhiệt độ mối hàn và giảm sự phát sinh tia lửa và lỗ chân lông ở một mức độ nhất định.Hiện tại, các nhà sản xuất đầu laser chính thống (như Jiaqiang, Wanshunxing, Kirin, v.v.) đã tung ra các đầu hàn laser xoay tương tự.Nhưng đồng thời, có một số nhược điểm.Vì mật độ năng lượng của laser giảm nên công suất phải tăng lên hoặc tốc độ hàn phải chậm lại.
(2) Sử dụng đầu hàn composite bước sóng kép để kết hợp laser sợi quang và laser bán dẫn với đầu hàn composite bước sóng kép và chồng lên nhau tại điểm hàn.Laser sợi quang thực hiện hàn xuyên sâu.Giảm thiểu bắn tung tóe.Hiện tại, các nhà sản xuất đầu laser như Jiaqiang và Wanshunxing cũng đã tung ra thị trường những đầu hàn như vậy.Tuy nhiên, phương pháp hàn này yêu cầu sử dụng hai tia laser và việc kết hợp thiết bị phức tạp hơn.
(3) Laser với điểm đặc biệt
Giải pháp tiết kiệm chi phí tốt nhất là về phía tia laser, thay đổi tia laser phân bố Gaussian thành vòng + ánh sáng trung tâm, điểm sáng trung tâm đảm bảo độ sâu của bể nóng chảy và điểm sáng vòng đóng vai trò làm nóng trước và làm mát chậm. được so sánh với nguyên tắc hàn hỗn hợp bước sóng kép đã đề cập ở trên.giống.Các nhà sản xuất laser điển hình đã tung ra các loại laser tương tự, chẳng hạn như laser AMB của IPG và laser ABP của Raycus.
FRM của GW Laser Tech là gì
Để đối phó với những khó khăn khi hàn của các vật liệu có độ phản xạ cao nói trên, GW Laser đã không ngừng khám phá trên con đường phát triển công nghệ và cho ra đời một chuyên gia hàn vật liệu có độ phản chiếu cao – laser đầu ra điểm động FRM (Chế độ vòng linh hoạt). hiệu quả có thể làm giảm quá trình hàn của vật liệu phản xạ cao.Splash và tạo độ xốp.
Laser FRM ghép hai mô-đun quang học vào lớp lõi và lớp lõi vòng của sợi thông qua một bộ ghép tùy chỉnh, ghép hai chùm tia laser thành một chùm, sau đó hội tụ nó trên bề mặt của phôi để tạo thành một điểm tổng hợp.Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ năng lượng thích hợp, có thể hình thành chiều rộng hàn tương đối rộng và tỷ lệ khung hình đường hàn thấp, điều này có thể cải thiện hiệu quả độ ổn định của lỗ khóa, đồng thời có thể giảm đáng kể sự bắn tóe và giảm độ nhạy của lỗ khí.
Laser FRM có thể tùy ý điều khiển công suất của ánh sáng lõi sợi quang và ánh sáng lõi vòng.Nó chỉ có thể bật đèn trung tâm hoặc đèn vòng hoặc có thể bật cả hai cùng lúc để tạo thành ba chế độ điểm thông thường, điểm hình khuyên và điểm ghép;nếu được bật đồng thời, nó có thể Lõi và lõi vòng có thể làm cho công suất lõi trung tâm lớn hơn công suất lõi vòng hoặc công suất lõi trung tâm có thể nhỏ hơn công suất lõi vòng hoặc công suất lõi trung tâm bằng nhau với sức mạnh lõi vòng và có thể chuyển đổi tổng cộng năm hình dạng điểm khác nhau.
Đường kính của điểm trung tâm nhỏ và mật độ năng lượng cao.Quá trình hàn dựa trên chế độ hàn xuyên sâu, chế độ này sẽ tạo ra lỗ khóa và tạo thành vũng nóng chảy với tỷ lệ khung hình lớn.Tuy nhiên, nó có yêu cầu cao về khe hở phù hợp và một lượng lớn hơi kim loại áp suất cao được giải phóng khi lỗ khóa được hình thành bằng cách hàn xuyên sâu, dễ bị bắn tung tóe và các điểm nổ.Nhiệt độ của bể nóng chảy cao và dòng chảy bên trong dữ dội, và sự dao động của bể nóng chảy là rõ ràng.
Đường kính của điểm hình khuyên lớn và mật độ năng lượng nhỏ.Việc hàn dựa trên chế độ dẫn nhiệt, có thể tạo thành một vũng nóng chảy rộng hơn.Vì quá trình hàn dẫn nhiệt không tạo thành lỗ khóa, nên nhiệt độ của vũng nóng chảy thấp trong quá trình hàn và không có dao động rõ ràng của vũng nóng chảy.Bắn tóe, mối hàn phẳng và đẹp.Tuy nhiên, do mật độ năng lượng phân tán nên không thể thu được độ sâu thâm nhập lớn.
Kết hợp cả hai lại với nhau, bằng cách điều chỉnh tỷ lệ năng lượng thích hợp, trong khi điểm trung tâm đảm bảo độ sâu của bể nóng chảy, thì điểm hình khuyên làm tăng chiều rộng và thời gian của bể nóng chảy, một mặt, cải thiện độ ổn định của lỗ khóa và giảm mặt khác, dòng chảy của bể nóng chảy ổn định hơn, bong bóng tràn ra trong một thời gian dài và xác suất hình thành lỗ xốp giảm.
Laser FRM có thể cung cấp tổng công suất đầu ra lên tới 20KW và có thể điều chỉnh linh hoạt các thông số của ánh sáng đầu ra.Đường kính của sợi đầu ra chùm tia trung tâm là 50μm/150μm và công suất đầu ra lên tới 10KW;đường kính của sợi đầu ra chùm tia là 150μm/300μm và công suất đầu ra lên tới 10KW.Chùm tia trung tâm là tia laser sợi quang có bước sóng 1070nm và chùm tia vòng có thể được trang bị tia laser bán dẫn 976nm cùng với tia laser sợi quang 1070nm để nhận ra sự kết hợp của chùm tia laser kép và bước sóng kép.
Hiệu ứng hàn FRM tuyệt vời
Để phản ánh hiệu quả hàn của FRM, sau đây sử dụng laser FRM và laser thông thường để hàn hợp kim nhôm và so sánh chúng.
Laser FRM 1,5KW+1,5KW (50μm+150μm) được sử dụng để hàn hợp kim nhôm 6061 có độ dày 3 mm và được so sánh với laser thông thường 3KW (100μm).Có thể thấy rõ ràng rằng tia laser hàn FRM nhỏ hơn đáng kể so với hàn laser thông thường.
Các mẫu hàn được cắt mở để quan sát kim loại.Do ảnh hưởng của điểm hình khuyên, mối hàn thu được bằng laser FRM có hình dạng hẹp trên và dưới rộng, bề mặt trên và dưới về cơ bản là phẳng;trong khi chiều rộng mối hàn của hàn laser thông thường về cơ bản là phẳng ở trên và dưới, và bề mặt trên bị xẹp xuống và bề mặt dưới lồi.
Độ bền kéo của đường hàn sau khi hàn được kiểm tra và độ bền kéo của hàn FRM tốt hơn so với hàn laser thông thường.
Các ứng dụng quan trọng của FRM
Trung Quốc coi phương tiện năng lượng mới là một trong bảy ngành công nghiệp chiến lược của mình.Vì bộ pin lithium điện là thành phần cốt lõi chính của phương tiện năng lượng mới, nên với sự phát triển không ngừng của phương tiện năng lượng mới, nó cũng được sử dụng và phát triển rộng rãi theo đó.
Theo thống kê từ Viện nghiên cứu Puhua của Trung Quốc, nhu cầu toàn cầu về pin lithium sẽ tiếp tục tăng từ năm 2017 đến năm 2020 và nhu cầu về thiết bị pin lithium sẽ tiếp tục tăng trong 3-5 năm tới.Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp pin lithium đã khiến các công ty lớn tăng cường xây dựng các nhà máy mới và mở rộng năng lực sản xuất.
Sự an toàn của bộ pin là rất quan trọng.Một khi xảy ra sự cố liên quan sẽ dẫn đến hậu quả vô cùng nghiêm trọng, đe dọa tính mạng con người.Trong đó, yếu tố đóng vai trò quyết định đến độ an toàn của xe điện chính là việc hàn các bộ phận quan trọng của bộ pin nguồn.Vật liệu quan trọng nhất ở những vị trí này là hợp kim nhôm, bao gồm van chống cháy nổ, gioăng cell, mấu, thanh cái,…;tiếp đến là vật liệu Đồng như cọc, mấu, v.v... Chất lượng mối hàn của những vị trí này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy về chất lượng của bộ ắc quy.
Đối với việc hàn các bộ phận khác nhau của pin nguồn, laser FRM sử dụng Laser Guanghui có thể giải quyết vấn đề hàn một cách hiệu quả, nhận ra vết hàn bằng không, không có lỗ chân lông trên bề mặt, độ xuyên thấu ổn định, đường hàn mịn và đẹp, cải thiện đáng kể chất lượng hàn , và đảm bảo hiệu quả sự ổn định của pin nguồn.Tình dục và sự an toàn.
Việc chuyển đổi thị trường ô tô toàn cầu sang điện khí hóa là xu hướng chung, và theo xu hướng phát triển chung này, chắc chắn sẽ đưa ra các yêu cầu cao hơn đối với công nghệ hàn lithium-ion và chế biến pin lithium-ion đã trở thành một thị trường quan trọng cho laser trong nước các công ty.Guanghui Laser sẽ tiếp tục nỗ lực trong lĩnh vực hàn pin lithium.Thông qua đổi mới độc lập, các nâng cấp lặp đi lặp lại bằng laser sẽ được thực hiện để giúp khách hàng cải thiện quy trình hàn và nâng cao tính an toàn cũng như khả năng cạnh tranh của sản phẩm.
Tác giả：Kỹ sư ứng dụng GW Laser Jiaxing Gu
Thời gian đăng: 15-02-2022