レーザー溶接銅・アルミニウム：技術的課題と解決策

銅とアルミニウムは,現代製造における最も重要な2つの材料であり,最も挑戦的な熱と光学的な性質は 標準的な仮定に反し レーザー溶接を 鋼やステンレス鋼に 簡単にするものです

製造者が 銅やアルミの接点に 溶融が不十分 裂け目 孔隙 浸透が不均質なときに原因はほぼ常にレーザーシステムの能力と これらの材料が要求する物理的現実の間の不一致です.

この記事では,各金属が提示する特定の課題,それらの間の異なる金属の溶接の追加された複雑性と,信頼性の高い,生産準備済み結果.

主要 な ポイント:

• 銅:高度な1064nm反射性 (95-98%) と極端な熱伝導性により,高電力密度,グリーンレーザー (515nm),または正確なパルス形状が必要である.

• アルミ:水素の孔隙性や熱性クラッキングに易い (特に6xxxシリーズ);厳格な表面準備とフィラーワイヤの選択が必須である.

• 銅からアルミニウム:主要な障害は,壊れやすい金属間化合物 (IMC) の形成である.最小限の熱入力とビームオフセット制御が不可欠である.

銅と標準のファイバーレーザー溶接における主な問題は光学です.銅は非常に高い反射性を持っています.1064nm標準的なイテルビウムファイバーレーザーの波長です.室温では銅は約95~98%レーザーエネルギーが落ちる

• バック・リフレクションリスク:反射する 射線 は レーザー 源 に 返り ます.反射 防止 装置 が 強力 で ない なら,この エネルギー は 繊維 接続 器,コリマター,レーザー モジュール 本体 を 傷つけ ます.鋼材 に 用い て 設計 さ れ た 標準 ファイバー レーザー は,十分 の 保護 を 欠く こと が あり ます.

• 合致しない結合:エネルギー密度の限界以下では,ほとんどすべてのエネルギーが反射されます.鍵穴が形成されると,吸収力は80~90%に跳ね上がります.この急激な移行は不安定な溶接開始,噴出,そして不規則な浸透.

銅は熱を約鋼鉄より8倍速く溶接領域に蓄積されたエネルギーは,溶融温度まで蓄積するのではなく,周囲の材料に急速に分散します.レーザーは高密度の電力を迅速に提供することで熱拡散に対する競争に勝つ必要があります.

• グリーンレーザー溶接 (515nm / 532nm):青い波長での銅の吸収性は40~60%1064nmでは2~5%).グリーンレーザーは反射リスクをなくし,安定した鍵穴溶接が可能になります.

• 高功率パルスまたはモジュールされた1064nm:高ピークパワーパルスで鍵穴を起動し維持できますが,このアプローチは表面条件や関節フィットアップに敏感です.

• 表面の準備:クリーンで酸化物のない表面は,結合の一貫性を向上させます.

• 試験は必須です特定の合金と厚さを検証するために,常に生産条件下でサンプル溶接を実行します.

アルミニウム は 鉄鋼 より 約 4 倍 速く 熱 を 導い て い ます.低 溶融 点 (660°C) と 沸騰 点 の 狭い 隙間 と 組み合わせ て,アルミニウム は 固体 から 液体 へ 蒸気 に 迅速 に 移行 する.これは狭い安定した溶融プール窓を作り出し,鍵穴の安定性はパラメータ変動に非常に敏感になります

アルミニウムレーザー溶接器の主要欠陥は水素孔隙性である.アルミニウムは水分,潤滑剤,表面酸化物から水素を素早く吸収する.急速な固化中に,水素が溶解し,溶解され,溶解され,溶解され,溶解され,溶解され,溶解され,溶解される.閉じ込められた水素は内孔を形成する孔隙を最小限に抑えるには

• 適切な溶媒で表面を慎重に掃除する.

• ガス の 貯蔵,取り扱い,遮蔽 に 関する 厳格 な 管理.

特定の合金,特に6000シリーズ (6061,6063)固化範囲が広いため,熱クレーンに非常に敏感です.

• 解決法対応するフィラーワイヤを使用する (例えば,4043 フィルラー6061) の固化動作を修正し,移動速度を最適化し,関節拘束を最小限に抑える.裂けやすい合金材の自生 (フィラーフリー) 溶接はめったに実行可能ではない.

銅とアルミニウムの結合はEV バッテリー接続,バスバー,電気コンタクト複雑なメタルジカル課題を提示する.

溶融池で銅とアルミニウムが混ざると 壊れやすい金属間化合物を作りますCuAl2 と Cu9Al4これらの化合物は:

• ブリトル:機械的ストレス下では 簡単に折れやすいのです

• 電気抵抗性:接触抵抗を増加させ 電気性能を損なう

• 熱感性:より高温の入力が より厚く破壊的な IMC 層を作り出します

• オフセットビーム位置:レーザーは主に溶けるのが容易な材料 (通常はアルミ) に向けて,熱伝導に頼り,直接混合を制限します.

• 短パルス持続と高ピークパワー:MOPAレーザーを使って エネルギーを素早く蓄積し 溶融池を小さくして 反応時間を短縮します

• 熱を最小限に抑える十分な融合を維持しながら,IMC層厚さを制限するために,総熱を低く保持する.

• 銅の用途:電気電池 バスバー 交換器 電気コンタクト 電力コネクタ

• アルミニウムの用途:自動車用構造部品 (ボディインホワイト,バッテリーキャビネット),航空宇宙用シート金属,HVAC熱交換器.

• 銅・アルミニウム 不同用途:電気自動車の電池タブ,モーターの巻き込み接続,電源インバーターのバスバー.

アット江ピン・テク銅とアルミニウムレーザー溶接の 単一アプローチは 信じません 材料や関節の 形状や性能の 分析から始めます

• 銅については:1064nmの反射問題を排除するための 先進的なグリーンレーザーシステムを含むレーザーソースの選択について指導します

• アルミニウムについては:頑丈な材料の準備プロトコルと 防護ガス仕様を 提供します

• 不同な結合について:機械や電力の厳格な準拠を保証するために パーソナライズされたサンプルテストマトリックス (ビームオフセット,パルス形状,移動速度) を設計します

すべての江ピン・テックシステムには 完全な文書,CEマーク, 信頼性の高いリモート稼働サポートが グローバルメーカーに合わせられています

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