La soldadura es un proceso que une dos o más metales mediante la aplicación de calor. Generalmente, consiste en calentar un material hasta su punto de fusión para que el metal base se funda y rellene los espacios entre las uniones, formando una conexión resistente. La soldadura láser es un método de unión que utiliza el láser como fuente de calor.
Tomemos como ejemplo la batería de potencia de carcasa cuadrada: el núcleo de la batería se conecta mediante láser a través de múltiples partes. Durante todo el proceso de soldadura láser, la resistencia de la conexión del material, la eficiencia de producción y la tasa de defectos son tres aspectos que preocupan a la industria. La resistencia de la conexión del material se refleja en la profundidad y anchura de penetración metalográfica (estrechamente relacionadas con la fuente de luz láser); la eficiencia de producción depende principalmente de la capacidad de procesamiento de la fuente de luz láser; la tasa de defectos depende principalmente de la selección de la fuente de luz láser. Por lo tanto, este artículo analiza las fuentes de luz láser más comunes en el mercado. Se realiza una comparación sencilla de varias fuentes de luz láser con la esperanza de ayudar a otros desarrolladores de procesos.
Porquesoldadura láserEsencialmente, se trata de un proceso de conversión de luz en calor. Varios parámetros clave involucrados son los siguientes: calidad del haz (BBP, M2, ángulo de divergencia), densidad de energía, diámetro del núcleo, forma de distribución de energía, cabezal de soldadura adaptativo, ventanas de proceso y materiales procesables. Se utilizan principalmente para analizar y comparar fuentes de luz láser de estas direcciones.
Comparación entre láseres monomodo y multimodo
Definición de modo único y multimodo:
El modo único se refiere a un único patrón de distribución de energía láser en un plano bidimensional, mientras que el modo múltiple se refiere al patrón de distribución de energía espacial formado por la superposición de múltiples patrones de distribución. Generalmente, el tamaño del factor de calidad del haz M2 se puede utilizar para juzgar si la salida del láser de fibra es monomodo o multimodo: M2 menor que 1,3 es un láser monomodo puro, M2 entre 1,3 y 2,0 es un láser cuasi-monomodo (pocos modos) y M2 es mayor que 2,0. Para láseres multimodo.
Porquesoldadura láserEsencialmente, se trata de un proceso de conversión de luz en calor. Varios parámetros clave involucrados son los siguientes: calidad del haz (BBP, M2, ángulo de divergencia), densidad de energía, diámetro del núcleo, forma de distribución de energía, cabezal de soldadura adaptativo, ventanas de proceso y materiales procesables. Se utilizan principalmente para analizar y comparar fuentes de luz láser de estas direcciones.
Comparación entre láseres monomodo y multimodo
Definición de modo único y multimodo:
El modo único se refiere a un único patrón de distribución de energía láser en un plano bidimensional, mientras que el modo múltiple se refiere al patrón de distribución de energía espacial formado por la superposición de múltiples patrones de distribución. Generalmente, el tamaño del factor de calidad del haz M2 se puede utilizar para juzgar si la salida del láser de fibra es monomodo o multimodo: M2 menor que 1,3 es un láser monomodo puro, M2 entre 1,3 y 2,0 es un láser cuasi-monomodo (pocos modos) y M2 es mayor que 2,0. Para láseres multimodo.
Como se muestra en la figura: La figura b muestra la distribución de energía de un modo fundamental único, y la distribución de energía en cualquier dirección que pase por el centro del círculo tiene la forma de una curva gaussiana. La figura a muestra la distribución de energía multimodo, que es la distribución de energía espacial formada por la superposición de múltiples modos láser únicos. El resultado de la superposición multimodo es una curva de cima plana.
Láseres monomodo comunes: IPG YLR-2000-SM, SM es la abreviatura de Single Mode (Modo Único). Los cálculos utilizan un foco colimado de 150-250 para calcular el tamaño del punto focal, la densidad de energía es de 2000 W y la densidad de energía focal se utiliza para la comparación.
Comparación de modos único y multimodosoldadura láserefectos
Láser monomodo: pequeño diámetro de núcleo, alta densidad de energía, fuerte capacidad de penetración, pequeña zona afectada por el calor, similar a un cuchillo afilado, especialmente adecuado para soldar placas delgadas y soldadura de alta velocidad, y puede usarse con galvanómetros para procesar piezas diminutas y piezas altamente reflectantes (piezas extremadamente reflectantes) orejas, piezas de conexión, etc.), como se muestra en la figura anterior, el monomodo tiene un orificio de cerradura más pequeño y un volumen limitado de vapor de metal interno a alta presión, por lo que generalmente no tiene defectos como poros internos. A bajas velocidades, la apariencia es rugosa sin soplado de aire protector. A altas velocidades, se agrega protección. La calidad del procesamiento de gas es buena, la eficiencia es alta, las soldaduras son lisas y planas, y la tasa de rendimiento es alta. Es adecuado para soldadura apilada y soldadura de penetración.
Láser multimodo: Diámetro de núcleo grande, densidad de energía ligeramente inferior a la del láser monomodo, cuchilla roma, orificio más grande, estructura metálica más gruesa, menor relación profundidad-anchura y, a la misma potencia, la profundidad de penetración es un 30 % menor que la del láser monomodo, por lo que es adecuado para su uso en procesos de soldadura a tope y procesamiento de placas gruesas con grandes espacios de ensamblaje.
Contraste láser de anillo compuesto
Soldadura híbrida: El haz láser semiconductor con una longitud de onda de 915 nm y el haz láser de fibra con una longitud de onda de 1070 nm se combinan en el mismo cabezal de soldadura. Los dos haces láser se distribuyen coaxialmente y sus planos focales se pueden ajustar de forma flexible, de modo que el producto tenga ambas características.soldadura lásercapacidades después de la soldadura. El efecto es brillante y tiene la profundidad de la fibra.soldadura láser.
Los semiconductores suelen utilizar un punto de luz grande de más de 400 µm, que es el principal responsable de precalentar el material, fundir la superficie del material y aumentar la tasa de absorción del láser de fibra del material (la tasa de absorción del láser del material aumenta a medida que aumenta la temperatura).
Láser anular: Dos módulos láser de fibra emiten luz láser, que se transmite a la superficie del material a través de una fibra óptica compuesta (fibra óptica anular dentro de una fibra óptica cilíndrica).
Dos haces láser con punto anular: el anillo exterior se encarga de expandir la abertura del orificio y fundir el material, mientras que el láser del anillo interior controla la profundidad de penetración, lo que permite una soldadura con mínimas salpicaduras. Los diámetros del núcleo de potencia de los láseres de los anillos interior y exterior se pueden ajustar libremente, lo que proporciona una ventana de proceso más flexible que la de un solo haz láser.
Comparación de los efectos de la soldadura circular compuesta
Dado que la soldadura híbrida es una combinación de soldadura por conductividad térmica de semiconductores y soldadura por penetración profunda de fibra óptica, la penetración del anillo exterior es menos profunda, la estructura metalográfica es más nítida y delgada; al mismo tiempo, la apariencia es de conductividad térmica, el baño de fusión tiene pequeñas fluctuaciones, un amplio rango y el baño de fusión es más estable, lo que se refleja en una apariencia más lisa.
Dado que el láser de anillo es una combinación de soldadura de penetración profunda y soldadura de penetración profunda, el anillo exterior también puede producir profundidad de penetración, lo que puede expandir eficazmente la apertura del orificio. La misma potencia tiene mayor profundidad de penetración y metalografía más gruesa, pero al mismo tiempo, la estabilidad del baño fundido es ligeramente menor que la fluctuación del semiconductor de fibra óptica es ligeramente mayor que la de la soldadura compuesta, y la rugosidad es relativamente grande.
Fecha de publicación: 20 de octubre de 2023
