新能源產(chǎn)業(yè)的新興是全*界近年來的主要發(fā)展方向,中國作為當(dāng)前世界的最主要經(jīng)濟(jì)體提單產,新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直處于高速進(jìn)步階段深入實施。在新能源產(chǎn)業(yè)中,汽車是目前比較熱門的行業(yè)發展空間,國家大力扶持新能源效果,這使得是新能源的市場(chǎng)百花齊放有所應,作為中國高新信息技術(shù)發(fā)展高度集中給的行業(yè),激光這種學(xué)習(xí)先進(jìn)的制造手段在汽車制造過程中的應(yīng)用研究有著至關(guān)重要的作用合作關系,隨著汽車輕量化的要求著力提升,高度自動(dòng)化和高度靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)受到青睞,激光設(shè)備的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯傳遞。
目前融合,應(yīng)用*廣泛的激光切割、激光焊接相關性、激光打標(biāo)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展已在中國新能源汽車生產(chǎn)制造等多個(gè)重要環(huán)節(jié)有所不同應(yīng)用完成的事情,激光在新能源車領(lǐng)域的滲透率和應(yīng)用率也正在研究不斷學(xué)習(xí)提升。而這幾種應(yīng)用中穩定,激光焊接和激光切割是使用最多改造層面,并且對(duì)激光的各項(xiàng)指標(biāo)要求也是多種多樣的,我們下面會(huì)著重介紹這兩種應(yīng)用以及其檢測(cè)方法效高化,本章我們先來討論一下激光焊接:
激光焊接
激光焊接技術(shù)發(fā)展則是新能源汽車行業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)增長最快的賽道重要作用。激光焊接技術(shù)主要應(yīng)用于汽車覆蓋件、動(dòng)力電池最為顯著、PACK模塊等尤為突出。譬如全球發(fā)展新能源車龍*企業(yè)特斯拉公司推出的劃時(shí)代的4680圓柱形電池就使我們用了大電芯、全極耳等創(chuàng)新技術(shù)環境。而蓄電池企業(yè)需要使用激光焊接全極耳空間載體,這就把激光焊接設(shè)備帶到了更廣闊的市場(chǎng)。
激光焊接作為一種現(xiàn)代焊接技術(shù)相對簡便,具有熔深深重要組成部分、速度快、變形小合作、對(duì)焊接環(huán)境要求不高勃勃生機、功率密度大、不受磁場(chǎng)的影響極致用戶體驗、不局限于導(dǎo)電材料提供有力支撐、不需要真空的工作條件并且焊接過程中不產(chǎn)生X射線等優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于高*精密制造領(lǐng)域建議,尤其是新能源汽車及動(dòng)力電池行業(yè)品率。
激光焊接工藝相較于其他焊接工藝的優(yōu)勢(shì)對(duì)比如下:
焊接方法 | 焊接材料 | 深度比 | 功率密度 W/cm^2 | 熱形變 | 焊接質(zhì)量 |
激光焊接 | 金屬、非金屬 | <10 | 10K-100M | 極小 | 質(zhì)量高不斷發展;單面焊降低重量且焊接強(qiáng)度高 |
電阻焊接 | 金屬 | <2 | 100-1M | 顯著 | 雙面焊增加重量且焊接強(qiáng)度低 |
電弧焊 | 金屬 | <2 | 1-100K | 顯著 | 焊接點(diǎn)縫大積極影響,增加重量且焊接強(qiáng)度低 |
電子束焊接 | 金屬、非金屬 | <30 | 1-100M | 極小 | 質(zhì)量高,但過程復(fù)雜越來越重要,需要真空和消磁 |
下圖列出了一些常用焊接方法的焊縫圖片線上線下,每種方法在某些應(yīng)用領(lǐng)域各有優(yōu)缺點(diǎn)。激光焊接具有焊接材料損耗低像一棵樹、無需焊劑過程中、焊縫美觀去突破、性能穩(wěn)定能運用、操作方便、焊接質(zhì)量好智能設備、自動(dòng)化程度高不可缺少、工藝重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),是其他焊接方法無*比擬的特點。
激光焊接優(yōu)勢(shì)總結(jié):
· 激光束斑直徑很小提高鍛煉,能量密度*高,功率密度達(dá) 10^6~10^8W/cm^2凝聚力量,深寬比大有所提升,最高可達(dá)/10:1,對(duì)高熔點(diǎn)金屬等難焊材料有較好的焊接效果新的力量;
· 可用于異種材料先進水平、非金屬材料的焊接。電池的結(jié)構(gòu)通常包含多種材料全面展示,如鋼重要平臺、鋁、銅核心技術、鎳等應用提升,這些金屬可能被制成電極、導(dǎo)線創造性,或是外殼發展的關鍵;因此,無論是一種材料之間或是多種材料之間的焊接規模設備,均對(duì)焊接工藝提出了較高要求真諦所在。激光焊接的工藝優(yōu)勢(shì)就在于可以焊接的材質(zhì)種類廣泛,能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料之間的焊接十分落實;
· 激光焊接速度快倍增效應,熱輸入小,從而熱影響材料開發(fā)與應(yīng)用區(qū)很小製造業,材料變形及殘余 應(yīng)力小優化服務策略,無需后續(xù)矯正變形;
· 激光焊接接頭力學(xué)性能好,焊縫組織致密兩個角度入手、強(qiáng)度高建強保護。焊縫窄且表面成型好,免去焊后清理等工作生產效率;
· 激光焊接系統(tǒng)具有高度柔性化使命責任,可施行非接觸遠(yuǎn)距離和任何復(fù)雜形狀的焊接,易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)化生產(chǎn)使用。
激光焊接有哪些方式
根據(jù)工作原理的不同合規意識,適配不同的加工場(chǎng)景,激光焊接可分為熱傳導(dǎo)焊主要抓手、深熔焊體製、復(fù)合焊接、激光釬焊和激光傳導(dǎo)焊接五種創新科技,具體如下:
項(xiàng)目 | 熱傳導(dǎo)焊 | 深熔焊 | 復(fù)合焊接 | 激光釬焊 | 激光傳導(dǎo)焊 |
工作原理 | 激光束在表面熔化相配件服務延伸,熔融材料混合并凝固 | *高的強(qiáng)度導(dǎo)致了延伸到材料深處的鎖眼的形成,產(chǎn)生又深又窄的焊縫 | 激光焊接和MAG焊接具有重要意義、MIG 焊接進一步、WiG 焊接或者等離子焊接的組合 | 激光束加熱相配零件從而熔化焊料;熔融的焊料流入到接縫強大的功能,連接相 配零件 | 激光束通過透射的相配零件實際需求,熔化另外一份吸收激光的零件;當(dāng)焊接形成時(shí)相配配零件是夾緊的 |
使用激光器 | 主要是光纖激光器(連續(xù)和脈沖) | 主要是CO2激光器預期、連續(xù)光纖激光器 | CO2激光器敢於監督、連續(xù)光纖激光器 | 連續(xù)光纖激光器 | 連續(xù)光纖激光器 |
焊接材料 | 鋼、不銹鋼結構、鈦重要的作用、銅、貴金屬 | 鋼規模最大、不銹鋼穩中求進、鈦、鋁 | 主要是銅和鋁 | 銅和鋁 | 塑料最深厚的底氣,熱塑性塑料協同控製、熱塑性彈性材料 |
重要工藝參數(shù) | 激光功率、功率密度品質、焊接速度或脈沖持續(xù)時(shí)間利用好、工件上光束直徑,保護(hù)氣體 | 激光功率解決問題、功率密度系列、焊接速度作用、聚焦直徑、活躍氣體和保護(hù)氣體慢體驗、填充劑 | 填充劑著力增加、激光功率、功率密度科技實力、焊接速度深入、活躍氣體和保護(hù)氣體、輔助裝置參數(shù) | 釬焊材料重要的、激光功率開展研究、進(jìn)給功率、工件上的光束直徑 | 材料性能:吸附度和諧共生、傳輸率質生產力、散射;激光功率技術交流、光束形狀和直徑、進(jìn)給功率拓展、沿著焊縫的熱量輸入 |
聚焦直徑 | 0.3-1mm | 0.1-0.6mm | 0.3-0.6mm | 0.5-3mm | 1-2mm |
從實(shí)際操作來說創造更多,激光焊接還有一些細(xì)節(jié)劃分:穿透焊和縫焊
穿透焊的連接片無需沖孔,加工相對(duì)簡單不斷進步。穿透焊需要功率較大的激光焊機(jī)工藝技術。穿透焊的熔深比縫焊的熔深要低,可靠性相對(duì)差點(diǎn)規模。
縫焊相比穿透焊近年來,只需較小功率激光焊機(jī)“l展目標奮鬥?p焊的熔深比穿透焊的熔深要高技術先進,可靠性相對(duì)較好,但連接片需沖孔延伸,加工相對(duì)困難認為。
激光焊接應(yīng)用舉例:
動(dòng)力電池組成以及常見焊接位置
動(dòng)力電池電芯可分為棱柱形電芯、圓柱電芯和軟包電芯三種新趨勢,
這三種電池目前都用于電動(dòng)汽車的生產(chǎn)中反應能力,其中棱柱形電池和圓柱形電池應(yīng)用比較廣泛。不同形狀的動(dòng)力電池具有不同的焊接工藝參數(shù)學習。電池從電芯到成型示意圖如下結構重塑,焊接是這個(gè)過程中非常重要以及復(fù)雜的工藝。
動(dòng)力電芯常見幾種激光焊接位置應用優勢,即蓋板安全口高質量發展、電芯&極柱便利性、電池殼、密封銷(電解液注入孔)越來越重要的位置、電池極耳新技術、電芯極耳和頂蓋。此外順滑地配合,超級(jí)電容器的焊接位置主要是連接器和陰極(封焊)深入。超級(jí)電容器和不同類型動(dòng)力電池的激光焊接位置如圖所示:
電芯組成模塊焊接主要是匯流排焊接以及側(cè)板焊接等:
一些特殊的激光焊接工藝:環(huán)形光斑焊接
技術(shù)原理
環(huán)形光斑激光器是通過一根光纖提供兩束獨(dú)立控制的同軸激光光束。在焊接過程中前沿技術,中心光束用于形成焊縫基礎,而環(huán)形光斑用于穩(wěn)定焊接熔池,可實(shí)現(xiàn)高速多種方式、無飛濺的焊接對外開放,此舉幾乎消除了裂紋和氣孔等缺陷。
與普通光纖激光器相比深入交流研討,環(huán)形光斑激光器是將單一的高斯分布激光束資料,改為較復(fù)雜的由環(huán)狀+中心光束組合而成的環(huán)形光束,且兩個(gè)光斑都可以實(shí)現(xiàn)激光功率和出光時(shí)間的實(shí)時(shí)獨(dú)立調(diào)整關註度,為激光焊接帶來了更大的靈活性和可能性橫向協同。
激光焊接的核心因素
激光焊接是目前高*電池焊接推崇的主要方法。激光焊接的剪切強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度都比較好敢於挑戰。電池焊接的好壞其導(dǎo)電性不斷創新、強(qiáng)度、氣密性提供了遵循、金屬疲勞和耐腐蝕性能是典型的焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參與水平。決定激光焊接質(zhì)量的核心要素是激光器能量控制及焊接工藝技術(shù)。
(1)激光器功率控制
由于被焊接的材料對(duì)不同波長激光的吸收率不同(可以從5%到50%不等)服務效率,激光器選擇不同明確相關要求,焊接效果完*不同。為了對(duì)焊件輸出統(tǒng)一主要抓手、穩(wěn)定的焊接激光束體製,就需要激光輸出功率具有良好的一致性或者能夠精確控制激光輸出功率,功率過低會(huì)導(dǎo)致焊接熔融不足而影響焊接質(zhì)量創新科技,功率過高或上下波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致飛濺服務延伸、氣孔等不良效果。因此具有重要意義,激光器能量的控制就成為激光焊接最為關(guān)鍵的技術(shù)之一進一步。
(2)焊接工藝技術(shù)
激光與物質(zhì)的作用過程較為復(fù)雜,激光焊接效果與激光波長應用創新、功率密度大小提高、焊接時(shí)間機構、焊接頭角度、焦點(diǎn)距離交流、焊件對(duì)激光的吸收率及清潔程度基礎、焊件的厚度及導(dǎo)熱性能、保護(hù)氣體類型及流量等數(shù)十種因素有關(guān)還不大。因此高產,激光焊接工藝技術(shù)也是影響焊接質(zhì)量關(guān)鍵的因素之一,需要激光焊接工藝技術(shù)人員不斷摸索總結(jié)發揮作用,長時(shí)間實(shí)驗(yàn)積累才能夠獲得良好的焊接效果良好。
激光焊接質(zhì)量控制:
上面所述激光焊接的工藝,與激光器的兩個(gè)參數(shù)是最直接相關(guān)的銘記囑托,一個(gè)是激光的功率(功率穩(wěn)定性以及實(shí)際功率強(qiáng)度)引領,另外一個(gè)則是激光的光斑形貌。要想讓激光焊接做到高效示範,高質(zhì)量應用前景,那么必定要關(guān)注激光的這兩個(gè)參數(shù),下面我們就來說一些這些參數(shù)背后真正的意義:
1. 隨著使用時(shí)間的增加製度保障,實(shí)際切割或者焊接的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變差預下達,最直接的體現(xiàn)就是在同樣激光參數(shù)設(shè)置下,樣品不能被切割開或者焊接變差出現(xiàn)虛焊等現(xiàn)象統籌推進,這個(gè)是由于激光功率變化造成的,功率下降后最終在樣品工作點(diǎn)位置功率密度下降造成的關鍵技術,此時(shí)需要調(diào)節(jié)激光參數(shù)從而達(dá)到最初設(shè)置了解情況;
功率隨使用時(shí)間的變化
2. 功率檢測(cè)發(fā)現(xiàn)激光器功率與初始沒有改變,但是工作效果依然變差技術研究,這個(gè)其實(shí)是激光聚焦的焦點(diǎn)位置發(fā)生了改變(也就是我們常說的焦點(diǎn)飄移)重要的,最終導(dǎo)致工作點(diǎn)位置功率密度下降,從而達(dá)不到實(shí)際工作效果姿勢。
焦點(diǎn)位置隨使用時(shí)間的變化
因此相互融合,激光焊接的過程中,對(duì)于激光器的功率以及焦點(diǎn)變化的觀測(cè)非常重要綠色化,下面我們給大家介紹一些針對(duì)不同應(yīng)用的非常好用的測(cè)量設(shè)備:
1. Helios:激光除銹/清洗不同需求,模組外殼焊接等;短時(shí)間曝光建設應用,可測(cè)試高達(dá)12kW功率支撐作用,有自動(dòng)防塵罩,不需要水冷動力,可用于profinet集成控制同時;可見光到近紅外波段覆蓋互動式宣講,滿足不同波長應(yīng)用;
2. Ariel: 激光除銹/清洗模式,模組外殼焊接等自動化;短時(shí)間曝光,可測(cè)試高達(dá)8000W功率高品質,有防塵罩不折不扣,不需要水冷,自帶顯示表健康發展,含充電電池有效保障,體積非常小巧,可以藍(lán)牙連結(jié)手機(jī)遠(yuǎn)程讀數(shù)長效機製,可見光到近紅外波段覆蓋講實踐,滿足不同波長應(yīng)用;
3. BeamWatch:可以測(cè)試大功率激光器的光束腰(焦點(diǎn))的寬度和位置奮戰不懈,M2或者K值市場開拓,焦點(diǎn)飄移,光束發(fā)散角大大縮短,不需要衰減要落實好,功率越高測(cè)試效果越好,可以吹掃氮?dú)獗苊饣覊m影響等更默契了;
下圖時(shí)對(duì)環(huán)形光斑激光器的一個(gè)實(shí)測(cè)分析先進技術,可以明顯看出環(huán)形光斑的焦點(diǎn)位置,從而可以合適選擇環(huán)形光斑工作點(diǎn)不合理波動,焊接點(diǎn)功率以及約束環(huán)的大行v手段。?/span>
4. BeamWatch AM: 是一種集成激光測(cè)量系統(tǒng)積極拓展新的領域,設(shè)計(jì)用于測(cè)量激光增材制造系統(tǒng)的關(guān)鍵激光束參數(shù)配套設備,例如激光器的光束腰(焦點(diǎn))的寬度和位置,激光功率相對開放,M2或者K值引人註目,焦點(diǎn)飄移,光束發(fā)散角溝通機製,不需要衰減好宣講,密封設(shè)計(jì),氣閥推動(dòng)開shutter實現了超越,避免灰塵對(duì)設(shè)備的影響新產品;
5. 10K-W,BeamWatch Intergrated :動(dòng)力電池Busbar焊接過程監(jiān)控橋梁作用,電池生產(chǎn)各環(huán)節(jié)過程監(jiān)控長遠所需,逆變器焊接過程監(jiān)控:可以長時(shí)間監(jiān)控功率求索,集成系統(tǒng)監(jiān)控M2等參數(shù)等;
6. Comet:是一款便攜式功率圓盤激光傳感器規模。通過對(duì)激光功率的10s曝光采樣穩定發展,可實(shí)現(xiàn)最高10kW的功率測(cè)量。具有平坦的寬帶涂層聯動,頻譜覆蓋范圍為0.2~20µm增持能力。無需水冷,直接手柄讀數(shù)行業內卷,測(cè)試完即可取走方便后續(xù)加工追求卓越;
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