การเชื่อมทองแดงและอลูมิเนียมด้วยเลเซอร์: ความท้าทายทางเทคนิคและแนวทางแก้ไข

ทองแดงและอะลูมิเนียมเป็นสองจากวัสดุที่สําคัญที่สุดในอุตสาหกรรมผลิตที่ทันสมัยที่ท้าทายที่สุดคุณสมบัติทางอากาศและแสงของพวกมัน ขัดแย้งข้อสมมติมาตรฐาน ที่ทําให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์

เมื่อผู้ผลิตพบกับการหลอมเหล็กที่ไม่ดี การแตกแตก การมีขุมขน หรือการเจาะเข้าไปที่ไม่สม่ําเสมอบนข้อเชื่อมทองแดงหรืออลูมิเนียมสาเหตุคือเกือบเสมอความไม่ตรงกัน ระหว่างความสามารถของระบบเลเซอร์ และความเป็นจริงทางกายภาพของสิ่งที่วัสดุเหล่านี้ต้องการ.

บทความนี้แยกความท้าทายเฉพาะของแต่ละโลหะ, ความซับซ้อนเพิ่มเติมของการปั่นโลหะที่ไม่เหมือนกันระหว่างพวกเขาผลการผลิต.

ประเด็นสําคัญ

• ทองแดง:ความสะท้อนแสง 1064nm (95-98%) และความสามารถในการนําความร้อนที่สูงต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูง, เลเซอร์สีเขียว (515nm) หรือการปรับรูปร่างผลักดันที่แม่นยํา

• อลูมิเนียม:มีแนวโน้มต่อการมีขุมของไฮโดรเจนและการแตกร้อน (โดยเฉพาะซีรีส์ 6xxx) การเตรียมผิวและการเลือกสายเติมที่เข้มงวดเป็น বাধ্যতামূলক

• ผสมทองแดงกับอะลูมิเนียม:ปัญหาหลักคือการสร้างสารสกัดระหว่างโลหะ (IMC) ที่เปราะบาง; การนําความร้อนเข้าอย่างน้อยและการควบคุมการสับเปลี่ยนรังสีเป็นสิ่งจําเป็น

ปัญหาหลักของทองแดงและสแตนดาร์ดไฟเบอร์เลเซอร์การปั่นคือ optical ทองแดงมีความสะท้อนแสงสูงมาก1064nmความยาวคลื่นของเลเซอร์ไฟเบอร์ไอเทอร์เบียมมาตรฐาน ณ อุณหภูมิห้อง95% 98%ของพลังงานเลเซอร์ที่เกิดขึ้น

• ความเสี่ยงจากการสะท้อนกลับแรง แสง ที่ สะท้อน กลับ ไป ยัง แหล่ง ไลเซอร์ ถ้า ไม่ มี การ ป้องกัน การ สะท้อน กลับ ที่ แข็งแรง แรง แสง นี้ อาจ ทําลาย เครื่องเชื่อม ไฟเบอร์ คอลลิเมเตอร์ และ โมดูล ไลเซอร์ เองไลเซอร์ ไฟเบอร์ มาตรฐาน ที่ ออกแบบ ให้ ใช้ กับ เหล็ก อาจ ไม่ มี การ ป้องกัน ที่ เหมาะสม.

• การเชื่อมต่อที่ไม่สอดคล้องต่ํากว่าความหนาแน่นของพลังงานขั้นต่ํา พลังงานเกือบทั้งหมดถูกสะท้อนออก เมื่อรูขุมกุญแจเกิดขึ้น ความสามารถในการดูดซึมกระโดดไปถึง 80~90%และการเจาะเข้าไปที่ไม่ปกติ.

ทองแดงนําความร้อนโดยประมาณเร็วกว่าเหล็ก 8 เท่าพลังงานที่ฝากไว้ที่โซนผสมจะกระจายไปในวัสดุรอบข้างอย่างรวดเร็ว แทนที่จะสร้างขึ้นถึงอุณหภูมิการละลายเลเซอร์ต้องชนะการแข่งขันกับการกระจายความร้อน โดยส่งความหนาแน่นของพลังงานสูงอย่างรวดเร็ว.

• การปั่นเลเซอร์สีเขียว (515nm / 532nm):ความสามารถในการดูดซึมของทองแดงที่ความยาวคลื่นสีเขียวคือ40~60%(เทียบกับ 2 ٪ 5% ที่ 1064nm) เลเซอร์สีเขียวกําจัดความเสี่ยงของการสะท้อนกลับและทําให้การปั่นหลุมกุญแจมั่นคง

• พลังงานสูง กระแทกหรือปรับปรุง 1064nm:อัมพวาสพลังงานสูงสูงสามารถเริ่มต้นและยึดถือหลุมกุญแจได้ แม้ว่าวิธีการนี้จะมีความรู้สึกต่อสภาพผิวและการปรับสอด

• การเตรียมผิว:พื้นที่ที่สะอาด ไม่มีออกไซด์ ช่วยให้การเชื่อมโยงคงที่ขึ้น

• การทดสอบตัวอย่างเป็นข้อบังคับตลอดเวลาทําการปั่นตัวอย่างในสภาพการผลิต เพื่อรับรองสแตนเลสและความหนาเฉพาะ

อลูมิเนียม ขัดการความร้อน รวดเร็ว ประมาณ สี่ เท่า มากกว่า เหล็ก.นี่สร้างหน้าต่างสระน้ําละลายที่แคบและมั่นคง ทําให้ความมั่นคงของหลุมกุญแจมีความรู้สึกสูงต่อการเปลี่ยนแปลงปารามิเตอร์

ความเปรี้ยวของไฮโดรเจนคือความบกพร่องที่สําคัญในการผสมเลเซอร์อลูมิเนียม อลูมิเนียมสามารถดูดซึมไฮโดรเจนจากความชื้น, น้ํามันย่อย, และออกไซด์บนผิวได้ง่ายไฮโดรเจนที่ติดอยู่ในหลุมสร้างรูขุมขนในการลดความขัดขวางให้น้อยที่สุด ต้องมี:

• การทําความสะอาดพื้นผิวอย่างละเอียด ด้วยสารละลายที่เหมาะสม

• การควบคุมความบริสุทธิ์ของก๊าซอย่างเข้มงวด

สายเหล็กบางชนิดเครื่องจักรกล✅มีความเปราะบางต่อการแตกร้อนมาก เนื่องจากช่วงความแข็งที่กว้าง

• การแก้ไข:ใช้สายเติมที่ตรงกัน (เช่น4043 เครื่องเติมสําหรับ 6061) เพื่อปรับปรุงพฤติกรรมการแข็งตัว, ปรับปรุงความเร็วการเดินทาง, และลดความยับยั้งข้อต่อให้น้อยที่สุด. การเชื่อมแบบอัตโนมัติ (ไม่มีเครื่องเติม) ของเหล็กสแตนเลสที่มีความรู้สึกต่อการแตกหายากที่จะเป็นไปได้.

การเชื่อมทองแดงกับอะลูมิเนียมการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ EV, บัสบาร์, และการติดต่อไฟฟ้า✅นําเสนอปัญหาโลหะที่ซับซ้อน

เมื่อทองแดงและอะลูมิเนียมผสมกันในสระน้ําหลอม มันสร้างส่วนผสมระหว่างโลหะที่เปราะบางCuAl2 และ Cu9Al4สารประกอบเหล่านี้คือ:

• แบรทเทล:มันแตกง่ายๆ จากความเครียดทางกล

• มีความต้านทานทางไฟฟ้า:มันเพิ่มความต้านทานต่อการสัมผัส ทําให้ผลงานไฟฟ้าเสียหาย

• อ่อนไหวต่อความร้อน:ความร้อนที่เพิ่มขึ้น สร้างชั้น IMC ที่หนาและทําลายได้มากขึ้น

• การตั้งตําแหน่งแสงออฟเฟสต์:ส่งเลเซอร์โดยหลักไปยังวัสดุที่ละลายง่ายขึ้นหรือจับคู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น (มักจะเป็นอะลูมิเนียม) เพื่อพึ่งพาการนําความร้อนและจํากัดการผสมผสานโดยตรง

• ระยะเวลากระแทกที่สั้นและพลังงานสูงสูงใช้เลเซอร์ MOPA เพื่อฝากพลังงานอย่างรวดเร็ว สร้างสรรค์หลอมหลอมขนาดเล็กและลดเวลาปฏิกิริยา

• การลดลงความร้อน:การรักษาความหนาของชั้น IMC ให้ต่ําเพื่อจํากัดความหนาของชั้น IMC โดยยังคงให้ความหลอมพอ

• การใช้งานทองแดง:บัสบาร์แบตเตอรี่ EV เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ติดต่อไฟฟ้า และเครื่องเชื่อมไฟฟ้า

• การใช้งานของอลูมิเนียม:องค์ประกอบโครงสร้างรถยนต์ (ตัวเครื่องสีขาว, กล่องแบตเตอรี่), โลหะแผ่นอากาศ, และแลกเปลี่ยนความร้อน HVAC

• การใช้งานที่ไม่เหมือนกันของทองแดง-อลูมิเนียม:แบตเตอรี่ EV, การเชื่อมโยงมอเตอร์, และบัสบาร์ของเครื่องเปลี่ยนพลังงาน

ในJiangpin เทคเราไม่เชื่อในแนวทางหนึ่งขนาดเหมาะกับทุกคน สําหรับการปั่นเลเซอร์ทองแดงและอลูมิเนียม เราเริ่มต้นโดยการวิเคราะห์วัสดุเฉพาะเจาะจง ของคุณ

• สําหรับทองแดง:เราแนะนําคุณในการเลือกแหล่งเลเซอร์ รวมถึงระบบเลเซอร์สีเขียวที่พัฒนา เพื่อกําจัดปัญหาการสะท้อนกลับ 1064nm

• สําหรับอะลูมิเนียม:เราให้โปรโตคอลการเตรียมวัสดุที่แข็งแกร่ง และสเปคของก๊าซเพื่อกําจัด porosity และการแตก

• สําหรับการเชื่อมที่ไม่เหมือนกัน:เราออกแบบเมทริกซ์ทดสอบตัวอย่างที่กําหนดเอง (ออฟเฟตรังสี, การปรับรูปร่างแรงกระแทก, ความเร็วในการเดินทาง) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสอดคล้องทางกลและทางไฟฟ้าอย่างเคร่งครัด

ระบบ Jiangpin Tech ทุกระบบมีเอกสารครบถ้วน มีเครื่องหมาย CE และการสนับสนุนการใช้งานทางไกลที่น่าเชื่อถือ

พร้อมที่จะปรับปรุงกระบวนการผสมทองแดงหรืออลูมิเนียมของคุณ?ติดต่อทีมงานวิศวกรรมของเราในวันนี้ เพื่อหารือเรื่องการใช้งานของคุณ หรือกําหนดการทดสอบการเชื่อมตัวอย่าง