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高功率光纤激光器—成就汽车生产中的革新工艺

来源:相干罗芬

  发布:星之球科技

关键词:光纤激光器 激光技术

2018-06-26

汽车工业一直以来是驱使高功率激光应用不断创新的动力之一。这个产业对于光源的质量和可靠性有着非常严格的要求。激光因具有高柔性加工的特点,易于集成到机器人和各类自动化产线中,从而能为各种汽车零部件和材料提供相应的应用方案,是一种成熟、可靠、高效益的生产工具,因其损耗低、材料影响区小等特点,在加工中具有显著技术优势。 
 
汽车车顶的激光焊接或钎焊、汽车零部件的三维切割或焊接、齿轮部件的焊接或硬化、安全气囊材料的切割、车门和引擎盖的钎焊、仪表盘或标签的打标等只是众多应用中的若干示例。近来,激光在电子元器件加工,高强度钢、铝、镁和碳纤维复合材料等轻质材料加工,以及汽车零部件 3D 打印等领域逐渐形成了以激光为基础的全新加工工艺。
 
Coherent的高亮度、高功率HighLight FL系列光纤激光器,可提供从 500W 到10,000W 的输出功率,是汽车行业的通用生产工具。以其模块化,高耐用性的设计,极大地提高了切割,焊接和表面处理等工业应用的效率、灵活性和可靠性,并能为用户提供量身定制的解决方案。其工业领先的功率闭环控制单元保障了光纤激光器能长时间稳定的运作和高效、一致的加工效果。
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在已知的激光加工技术领域中,扫描振镜和光纤激光器的结合使用正扮演着越来越重要的角色,为提高加工速度、精确度并且为优化加工控制方式提供了更多可能性。灵活的扫描振镜技术能够实现各种复杂形状的3D零部件焊接,而且超快的光束扫描极大地缩短了加工间隙,是汽车工业理想的加工工具。Coherent所集成的完整解决方案包括激光器、扫描振镜控制(带电源)、扫描振镜加工头,以及允许编辑加工任务并以最简单的方式集成到生产环境中的VLM软件。
 
 
汽车零部件
 
扫描振镜焊接已成为汽车行业日常加工中不可或缺的部分。除了 3D 扫描振镜焊接之外,许多汽车零部件加工单位也开始使用2D 扫描振镜焊接来处理较为简单的部件,例如排气冷却器管束的焊接。
 
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动力电池
 
光纤激光器和扫描振镜加工解决方案也为电动汽车行业的电池制造提供了完美解决方案。锂电池是目前汽车电池主要产品。电动汽车通常使用三种类型的电池:软包电池、圆柱形电池和方形电池。电池的组件和内部部件以及电池外壳本身都可以使用光纤激光器进行焊接。 
 
单个电池包通过汇流排/连接片在电池模组内实现串联,并联的连接。在汇流排/连接片的焊接过程中,热量输入必须保持最低。针对铜或铝这类高反金属的焊接,高功率密度的光纤激光器与2D 扫描振镜的结合使用是此应用的理想选择。与其它外围组件一起,将若干电池模块组成一个电池组中以供使用,例如电动汽车。 
 
高功率光纤激光器不仅有助于提高电池的产量和加工速度,扫描振镜的加工能够在几毫秒内实现焊缝到焊缝的跳转,也能够实现产量的增加。
 
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动力系统组件
 
除了扫描振镜应用外,HighLight系列的光纤激光器在动力系统组件领域起着越来越重要的作用。全新的光学设计大大减少了焊接过程中的飞溅,这对高质量要求的零部件来说必不可少。同时,光纤激光器成本低,光束传输相比其他激光器如二氧化碳激光器也更加简单。 
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(高反射材料铜的低飞溅焊接)
 
更具挑战性的焊接应用
 
对于汽车行业中更具挑战性的焊接应用,Coherent的可调节环形光斑模式光纤激光器 HighLight FL-ARM提供了智能解决方案。ARM 技术可从一根输出光纤同时实现两束单独控制可调的同轴激光输出,从而为要求苛刻的应用提供新的解决方案,比如说镀锌钢的焊接。 
 
以往的镀锌板焊接方案,需要在焊接之前在上下母材间预留约0.1mm的空间,以供锌蒸汽逸出。由于锌的汽化温度远低于钢的熔点,在零间隙的条件下焊接镀锌钢板时,锌蒸汽会不可控的从焊接匙孔中逸出,从而造成大量的气孔和飞溅。ARM技术可以有效的控制锌蒸汽从焊接匙孔中逸出,实现零气孔和极少的飞溅。
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(使用ARM光纤激光器和普通光纤激光器焊接镀锌钢)
 
ARM激光器与HighLight FL系列标准光纤激光器使用相同的光纤激光器技术,这意味着通过模块化和耐用性设计,ARM 激光将拥有同样出色的加工效率和最佳的可靠性。
 
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