Чрезмерная пористость при лазерной сварке высокоотражающих металлов?

Отраслевой контекст: Проблемы в сварке меди и алюминия

В отраслях производства аккумуляторных батарей для электромобилей и 3C-электроники резко возрос спрос на сварку разнородных материалов, таких как медь и алюминий. Однако медь отражает более 95% ближнего инфракрасного излучения лазеров (1064 нм), что приводит к частым проблемам, включая чрезмерную пористость, сильное разбрызгивание и плохое формирование шва. Один из производителей аккумуляторных батарей сообщил о показателях пористости 8-12% при сварке алюминиевого корпуса с медной клеммой, в результате чего выход годных ячеек составил всего 87%, что значительно ниже отраслевого стандарта в 95%.

Технические принципы гибридной сварки с двумя длинами волн

Разработанная компанией United Winner Laser головка для гибридной коаксиальной сварки с несколькими длинами волн объединяет волоконный лазер (1070 нм) с диодным лазером (915 нм/940 нм) посредством пространственного совмещения пучков. Лазер с более короткой длиной волны предварительно нагревает материал, снижая его отражательную способность, в то время как основной сварочный лазер обеспечивает эффект глубокого проплавления с образованием замочной скважины, повышая эффективность энергопоглощения до более чем 30%. Измеренные данные показывают, что диаметр разбрызгиваемых частиц при сварке меди уменьшился с 150-200 мкм при традиционных процессах до 20-30 мкм, а пористость контролируется в пределах 0,5%.

Критические окна технологических параметров

Для сварки меди и алюминия методом нахлеста с толщиной 0,3-2,0 мм рекомендуются скорости сварки 200-300 мм/с, соотношение мощности лазеров (волоконный:диодный) от 7:3 до 8:2 и дефокусировка от +2 до +4 мм (положительная дефокусировка увеличивает размер пятна, снижая плотность мощности). В качестве защитного газа используется аргон высокой чистоты (≥99,999%), расход 15-25 л/мин, с углом бокового обдува 30-45°, что эффективно подавляет эффекты плазменного экранирования.

Контроль качества сварки и мониторинг процесса

Интегрированная система United Winner Laser для обнаружения глубины сварного шва в реальном времени (RWD) обеспечивает микронную точность в онлайн-мониторинге проплавления с помощью оптической когерентной томографии. Система фиксирует колебания глубины замочной скважины с частотой дискретизации 10 кГц, а алгоритмы искусственного интеллекта в реальном времени идентифицируют предвестники пор и дефектов несплавления. Один из ведущих клиентов в области производства аккумуляторных батарей сократил процент брака на сварочных участках с 3,2% до 0,15% после внедрения системы.