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解決方案

通快開(kāi)發(fā)多焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)鑄鋁部分的氣密性焊接

來(lái)源:通快2022-03-07 我要評(píng)論(0 )   

在全球,配備電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的汽車(chē)越來(lái)越普及。隨著市場(chǎng)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的需求增加,對(duì)制造高性能備件的有效解決方案的需求也在增加。但是,由于電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)包含多種方案...

在全球,配備電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的汽車(chē)越來(lái)越普及。隨著市場(chǎng)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的需求增加,對(duì)制造高性能備件的有效解決方案的需求也在增加。但是,由于電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)包含多種方案,并且相關(guān)備件幾何形狀的設(shè)計(jì)有很大的多樣性,這對(duì)電動(dòng)汽車(chē)而言比燃油汽車(chē)更具挑戰(zhàn)性。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)需要多樣的生產(chǎn)方式來(lái)制造數(shù)量充足、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的必要備件。

長(zhǎng)久以來(lái),激光是用于制造內(nèi)燃機(jī)的工具,如今則越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē),如焊接電池盒。然而,在焊接鋁制鑄件時(shí),激光仍然面臨諸多問(wèn)題。鋁制鑄件是電動(dòng)汽車(chē)制造商的重要材料:它重量輕,是增加汽車(chē)可行駛里程的最佳材料。因此,如電動(dòng)機(jī)和電力電子設(shè)備的關(guān)鍵部件通常都被封裝在鋁制機(jī)殼內(nèi)。

但關(guān)鍵的是,這些電子機(jī)殼都需要被緊密密封。這是因?yàn)楸环庋b在機(jī)殼內(nèi)的部件是由集成在鑄件中的水管進(jìn)行冷卻的。因此,氣密性焊接對(duì)確保水與電子備件安全分離有重要作用。

如今,通快已開(kāi)發(fā)出一套專(zhuān)門(mén)滿足這種應(yīng)用的多焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)。配合激光能量調(diào)節(jié)技術(shù),該系統(tǒng)為過(guò)去無(wú)法實(shí)現(xiàn)之事提供了突破口:一種在大批量生產(chǎn)的鑄鋁外殼上進(jìn)行激光焊接、氣密接縫的快且可靠的工藝。

1.待解決任務(wù)

任務(wù)背景:

  • 待解決任務(wù)為將一塊鋁板焊接到一個(gè)鑄鋁外殼上。

  • 材料組合:鑄造鋁合金+鍛打鋁合金

  • 焊接形狀:對(duì)接;焊接深度在0.8毫米至2.5毫米之間,取決于蓋板的厚度。

  • 目前運(yùn)用的焊接技術(shù):攪拌摩擦焊和激光搖擺焊(某些情況下),二者均不能實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)效率。

任務(wù)需要:

  • 無(wú)孔或裂紋的氣密性焊縫。

  • 低孔隙度并減少飛濺。

  • 高壓壓縮負(fù)荷下具有高抗疲勞性。

  • 焊接過(guò)程中能量輸入少并且變形率低。

待解決任務(wù)為將一塊鍛打鋁合金蓋板激光焊接到一個(gè)鑄鋁外殼上,使之最終容納電動(dòng)汽車(chē)的電力電子設(shè)備。任務(wù)目標(biāo)是完成氣密性焊縫。

2.解決方案

通快開(kāi)發(fā)了一種全新的解決方案,實(shí)現(xiàn)鑄鋁部分的氣密性焊接。其核心是配合激光能量調(diào)節(jié)技術(shù)的多焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)。

激光能量調(diào)節(jié)技術(shù)將 TruDisk 多芯光纖激光器的激光束分散在環(huán)型光纖和內(nèi)芯光纖之間。同時(shí),聚焦光學(xué)器件將激光束分散成四個(gè)單獨(dú)的焦點(diǎn)。這些光束根據(jù)環(huán)形光纖與內(nèi)芯光纖形成的功率分布相疊加并根據(jù)彼此定位,因此能夠在同一熔池內(nèi)作業(yè),并形成一個(gè)持續(xù)打開(kāi)的匙孔。

兩個(gè)原因能說(shuō)明這套系統(tǒng)的重要性:首先,它抑制了金屬蒸汽通道的塌陷,因此杜絕了氣體形成的氣孔。其次,在焊接過(guò)程中,它能確保鑄件中的雜質(zhì)有充分時(shí)間以氣體形式逸出。因此能夠成就無(wú)空隙焊縫。

然而,鑄鋁備件由于其雜質(zhì)仍然難以使用這種焊接方法。因此,通快使用兩步法依靠在修改激光參數(shù)來(lái)處理液體飛濺的區(qū)域以完成任務(wù)。步驟一對(duì)金屬和鑄件材料的混合物形成焊縫,步驟二僅用激光融化焊縫而非鑄件材料。這為去除現(xiàn)有雜質(zhì)提供了更多機(jī)會(huì),與之同時(shí)熔融并密封了鑄件材料先前出現(xiàn)飛濺的區(qū)域,留下干凈且不透氣的焊縫。

激光能量調(diào)節(jié)技術(shù)在環(huán)形光纖和內(nèi)芯光纖間形成了激光光束分布(如頂部圖片所示)。同時(shí),多重聚焦光學(xué)器件將激光光束分散為四個(gè)單獨(dú)的焦點(diǎn)(如底部圖片所示)。這些光束相對(duì)彼此進(jìn)行定位,以使得匙孔持續(xù)打開(kāi)。

3.總結(jié)

通過(guò) TruDisk 激光,激光能量調(diào)節(jié)技術(shù)和多重聚焦光學(xué)系統(tǒng)三者相結(jié)合,通快為電動(dòng)汽車(chē)部件制造商提供了專(zhuān)門(mén)為滿足其未來(lái)需求所設(shè)計(jì)的針對(duì)鋁制鑄件的焊接方式。激光制造的氣密性焊縫能夠滿足電動(dòng)汽車(chē)制造的苛刻要求。

這種焊接加工方式十分可靠,可用于連接電池、電動(dòng)馬達(dá)和電力電子器件和防護(hù)外殼。焊接速度可達(dá)到每分鐘15米,較之其他競(jìng)爭(zhēng)焊接技術(shù),該焊接過(guò)程更快。即便如此,焊接工藝仍在發(fā)展,通快目前也在其實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)更快的焊接速度。


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通快光學(xué)系統(tǒng)氣密性焊接
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