Laserschweißen

Revolutionierung des Schweißens mit Blau-Infrarot-Hybridlasertechnologie

Im Herstellungsprozess von Batterien für Elektrofahrzeuge werden Kupfermaterialien mit hoher Geschwindigkeit ohne Spritzer verschweißt, was besondere Herausforderungen mit sich bringt. Beim herkömmlichen Schweißen mit Infrarotlasern nahe der Wellenlänge von 1000 nm treten Probleme wie niedrige Energieabsorptionsraten und Prozessinstabilität auf. Um diese Probleme anzugehen, wurde die innovative Blau-Infrarot-Laserschweißtechnik für Verbundwerkstoffe entwickelt, die eine stabilere und effizientere Alternative bietet. Dieser Blogbeitrag befasst sich mit den Vorteilen dieses Ansatzes und wie er das Kupferschweißen für Elektrofahrzeugbatterien revolutioniert.

Herausforderungen beim Infrarot-Laserschweißen

Beim Hochgeschwindigkeitsschweißen von Kupfer in Batterien von Elektrofahrzeugen werden typischerweise Infrarotlaser (IR) eingesetzt, die zwei erhebliche Hindernisse mit sich bringen: geringe Energieabsorption und Prozessinstabilität. Wenn sich Kupfer erwärmt, erhöht sich seine Absorptionsrate für IR-Laser, was zu Instabilitäten wie Porenbildung und Spritzern führt. Darüber hinaus können leistungsstarke IR-Laser das Gerät beschädigen Laserschweißer aufgrund reflektierter Energie von der Kupferoberfläche.

Der Vorteil des blauen Lasers

Kupfer absorbiert blaues Laserlicht mit einer Rate von etwa 60 % und ist damit deutlich höher als IR-Licht. Berichte haben die Machbarkeit des Einsatzes von blauen Diodenlaserschweißgeräten für die Verarbeitung von Kupfer gezeigt, wodurch ein hocheffizientes und qualitativ hochwertiges Schweißen von Kupferfolien und -blechen erreicht wird. Allerdings sind blaue Laser teurer als Nahinfrarotlaser und auf eine maximale Leistung von 2000 W begrenzt.

Innovatives Blau-Infrarot-Verbundschweißverfahren

Durch die Kombination der Stärken und die Überwindung der Grenzen von blauen und infraroten Lasern, LASERCHINA Ingenieure haben ein Blau-Infrarot-Verbundschweißverfahren vorgeschlagen. Dieser Ansatz beginnt mit blauem Laserlicht, um die Kupferoberfläche effektiv zu schmelzen, gefolgt von einem Infrarotlaser, um das Schmelzbad zu vertiefen. Diese Technik wurde von Ingenieuren durch Experimente und numerische Simulationen untersucht und lieferte vielversprechende Ergebnisse.

Verbesserte Schweißeffizienz mit Verbundlasern

Die Entwicklung eines Verbundlasersystems durch LASERCHINA mit einem blauen Halbleiterlaser zum Vorheizen und einem Singlemode-Faserlaser zum Schweißen hat gezeigt, dass das Vorheizen mit blauem Licht die Absorptionsrate des Kupfers für das Faserlaserlicht erhöht, was zu einem größeren Schmelzvolumen führt verbesserte Schweißeffizienz. Dieses System hat sich als effektiver erwiesen als die alleinige Verwendung eines Singlemode-Faserlasers.

Stabilisierung der Energieaufnahme und -effizienz

Durch den Einsatz einer koaxialen Verbund-Blau-Infrarot-Laserschweißmaschine ist es den Ingenieuren gelungen, das Schmelzbad und die thermische Konvektion darin zu stabilisieren, was sich nicht nur auf die Stabilität des Schweißprozesses auswirkt, sondern auch die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert. Die Energieabsorption des Lasers hat einen erheblichen Einfluss auf diese Faktoren, und das blaue Licht verbessert und stabilisiert nachweislich die Energieeffizienz des Infrarotlasers.

Zusammenfassung

Das Blau-Infrarot-Laserschweißverfahren für Verbundwerkstoffe stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Laserschweißtechnologie dar, insbesondere für hochreflektierende Metalle wie Kupfer, die in Batterien von Elektrofahrzeugen verwendet werden. Durch die Nutzung der hohen Absorptionsrate von blauem Licht werden die zentralen Herausforderungen des herkömmlichen IR-Laserschweißens angegangen. Dieser innovative Ansatz, der von den Ingenieuren bei entwickelt und getestet wurde, verbessert nicht nur die Schweißeffizienz, sondern erhöht auch die Prozessstabilität und führt möglicherweise zu einem neuen Standard bei der Herstellung von Komponenten für Elektrofahrzeuge. Da die Preise für Laserschweißmaschinen immer wettbewerbsfähiger werden, könnte die Einführung solch fortschrittlicher Techniken deutlich zunehmen und Branchen zugute kommen, die nach effizienten und zuverlässigen Schweißlösungen suchen.

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