溶接は、熱を加えて 2 つ以上の金属を接合するプロセスです。通常、溶接では材料をその融点まで加熱し、母材の金属を溶かして接合部間の隙間を埋め、強力な接合を形成します。レーザー溶接はレーザーを熱源として使用する接続方法です。
四角いケースのパワーバッテリーを例に挙げると、バッテリーのコアは複数の部品を介してレーザーで接続されています。レーザー溶接プロセス全体において、材料の接続強度、生産効率、不良率は、業界が最も懸念している 3 つの問題です。材料の接続強度は、金属組織の侵入深さと幅 (レーザー光源と密接に関連しています) によって反映されます。生産効率は主にレーザー光源の処理能力に関係します。欠陥率は主にレーザー光源の選択に関係します。したがって、この記事では、市場で一般的なものについて説明します。他のプロセス開発者に役立つことを期待して、いくつかのレーザー光源の簡単な比較が行われます。
なぜならレーザー溶接これは本質的に光から熱への変換プロセスであり、関連するいくつかの重要なパラメーターは次のとおりです: ビーム品質 (BBP、M2、発散角)、エネルギー密度、コア直径、エネルギー分布形態、適応溶接ヘッド、加工プロセス ウィンドウおよび加工可能な材料主にこれらの方向からのレーザー光源を分析および比較するために使用されます。
シングルモードとマルチモードのレーザーの比較
シングルモード マルチモードの定義:
シングルモードとは二次元平面上の単一のレーザーエネルギー分布パターンを指し、マルチモードとは複数の分布パターンが重ね合わされて形成される空間エネルギー分布パターンを指します。一般に、ビーム品質 M2 係数の大きさは、ファイバー レーザー出力がシングルモードかマルチモードかを判断するために使用できます。1.3 未満の M2 は純粋なシングルモード レーザーであり、1.3 ～ 2.0 の M2 は準モード レーザーです。シングルモード レーザー (少数モード)、M2 は 2.0 より大きい。マルチモードレーザー用。
なぜならレーザー溶接これは本質的に光から熱への変換プロセスであり、関係するいくつかの重要なパラメータは次のとおりです: ビーム品質 (BBP、M2、発散角)、エネルギー密度、コア直径、エネルギー分布形態、適応溶接ヘッド、加工プロセス ウィンドウおよび加工可能な材料主にこれらの方向からのレーザー光源を分析および比較するために使用されます。
シングルモードとマルチモードのレーザーの比較
シングルモード マルチモードの定義:
シングルモードとは二次元平面上の単一のレーザーエネルギー分布パターンを指し、マルチモードとは複数の分布パターンが重ね合わされて形成される空間エネルギー分布パターンを指します。一般に、ビーム品質 M2 係数の大きさは、ファイバー レーザー出力がシングルモードかマルチモードかを判断するために使用できます。1.3 未満の M2 は純粋なシングルモード レーザーであり、1.3 ～ 2.0 の M2 は準モード レーザーです。シングルモード レーザー (少数モード)、M2 は 2.0 より大きい。マルチモードレーザー用。
図に示すように: 図 b は単一基本モードのエネルギー分布を示しており、円の中心を通る任意の方向のエネルギー分布はガウス曲線の形になっています。写真 a は、複数の単一レーザー モードの重ね合わせによって形成される空間エネルギー分布であるマルチモード エネルギー分布を示しています。マルチモードの重ね合わせの結果、フラットトップの曲線が得られます。
一般的なシングルモードレーザー：IPG YLR-2000-SM、SMはシングルモードの略称です。計算では、コリメート焦点 150 ～ 250 を使用して焦点スポット サイズを計算し、エネルギー密度は 2000 W であり、焦点エネルギー密度は比較に使用されます。
シングルモードとマルチモードの比較レーザー溶接効果
シングルモードレーザー: 小さなコア直径、高エネルギー密度、強力な貫通能力、小さな熱影響ゾーン、鋭利なナイフに似ており、薄板の溶接や高速溶接に特に適しており、検流計と併用して微小な加工が可能上図に示すように、シングルモードはキーホールが小さく、内部の高圧金属蒸気の量が限られているため、一般に、欠陥がある内部の毛穴など。低速時は保護エアを吹かないと見た目がゴツゴツします。高速走行時には保護機能が追加されます。ガス処理の品質は良好で、効率が高く、溶接部は滑らかで平坦で、歩留まりが高くなります。重ね溶接や貫通溶接に適しています。
マルチモード レーザー: 大きなコア直径、シングルモード レーザーよりわずかに低いエネルギー密度、鈍いナイフ、より大きなキーホール、より厚い金属構造、より小さな深さと幅の比、同じ出力での浸透深さは 30% 低いシングルモードレーザーに比べて用途に適しています。突合せ溶接加工や組立隙間の大きい厚板加工に適しています。
複合リングレーザーコントラスト
ハイブリッド溶接：波長915nmの半導体レーザー光と波長1070nmのファイバーレーザー光を同一溶接ヘッド内で組み合わせます。 2 つのレーザー ビームは同軸上に配置されており、2 つのレーザー ビームの焦点面は柔軟に調整できるため、製品は両方の半導体特性を備えています。レーザー溶接溶接後の機能。効果は明るく、繊維の深さがありますレーザー溶接.
半導体では、多くの場合、400umを超える大きな光スポットが使用されます。これは、主に材料の予熱、材料の表面の溶解、および材料のファイバーレーザーの吸収率の増加に関与します（材料のレーザーの吸収率は、温度が上昇するにつれて増加します）。
リングレーザー: 2 つのファイバーレーザーモジュールがレーザー光を放射し、複合光ファイバー (円筒形光ファイバー内のリング光ファイバー) を介して材料表面に伝送されます。
環状スポットを持つ 2 つのレーザー ビーム: 外側のリングはキーホールの開口部を拡大して材料を溶融する役割を果たし、内側のリングのレーザーは溶け込み深さを担当して、超低スパッタ溶接を可能にします。内輪と外輪のレーザーパワーコア径は自由に合わせることができ、コア径も自由に合わせることができます。プロセス ウィンドウは、単一のレーザー ビームよりも柔軟です。
複合円形溶接効果の比較
ハイブリッド溶接は、半導体熱伝導溶接と光ファイバー深溶け込み溶接を組み合わせたものであるため、外輪の溶け込みが浅く、金属組織がよりシャープで細長くなります。同時に、外観は熱伝導率であり、溶融池の変動は小さく、範囲は広く、溶融池はより安定しており、より滑らかな外観を反映しています。
リングレーザーは深溶け込み溶接と深溶け込み溶接を組み合わせたものであるため、外周リングでも溶け込み深さが得られ、効果的にキーホール開口部を拡大することができます。同じ出力でも溶け込み深さが大きくなり、金属組織が厚くなりますが、同時に溶融池の安定性は複合溶接よりわずかに低くなります。光ファイバ半導体の変動は複合溶接の変動よりわずかに大きく、粗さは比較的大きくなります。
投稿日時: 2023 年 10 月 20 日
