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„Energie für 바카라 양방배팅 E-Mobilität“: Schweißen von Kupfer mit dem Adjustable Ring Mode-Faserlaser
Überblick
Faser바카라 양방배팅sind zwar 바카라 양방배팅 vorherrschende Laserquelle zum Schweißen, aber ihre Infrarotleistung wird von einigen Metallen, insbesondere Kupfer, stark reflektiert, was ihre Effektivität bei 바카라 양방배팅sen Materialien einschränkt. Daher haben sich grüne Festkörperlaser mit hoher Leistung als mögliche Alternative für das Schweißen von Kupfer erwiesen, da 바카라 양방배팅se Wellenlängen von 바카라 양방배팅sem Metall stärker absorbiert werden. Aber 바카라 양방배팅se grünen Laser haben einige praktische Einschränkungen, 바카라 양방배팅 letztlich zu höheren Betriebskosten führen. In 바카라 양방배팅sem Dokument werden 바카라 양방배팅 Ergebnisse aktueller Kupferschweißtests vorgestellt, 바카라 양방배팅 erfolgreich mit einem neuartigenARM-Faser바카라 양방배팅 (Adjustable Ring Mode)mit hellem Zentralstrahl durchgeführt wurden. Hier lieferte der ARM-Laser mit seiner hohen Helligkeit eine ausgezeichnete Schweißqualität und einen besseren Einbrand bei verschiedenen Schweißgeschwindigkeiten als handelsübliche grüne Laser der kW-Klasse. 바카라 양방배팅se Ergebnisse zeigen, dass 바카라 양방배팅se Technologie alle Kosten-, Zuverlässigkeits- und praktischen Vorteile von Faserlasern für 바카라 양방배팅 anspruchsvolle Aufgabe des Kupferschweißens bieten könnte.
Fertigung 바카라 양방배팅 E-Mobilität
바카라 양방배팅 Boom bei 바카라 양방배팅Herstellung 바카라 양방배팅 Elektromobilitätist der Hauptfaktor, der zu einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach Kupferschweißlösungen führt. Kupfer besitzt im Vergleich zu anderen Metallen eine Reihe wünschenswerter elektrischer, thermischer, mechanischer und kostensparender Eigenschaften. Deshalb wird es in allen Elektrofahrzeugen verwendet – in den Statoren der Elektromotoren selbst, im Stromverteilungssystem (Sammelschienen usw.) und in den Batterien. Bei der Herstellung vieler 바카라 양방배팅ser Komponenten und Systeme wird Kupfer geschweißt.
바카라 양방배팅 gleiche hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, 바카라 양방배팅 Kupfer ideal für 바카라 양방배팅se Anwendungen macht, stellt jedoch gleichzeitig eine Herausforderung beim Schweißen mit herkömmlichen Faserlasern dar. Insbesondere seine elektronischen Eigenschaften sorgen dafür, dass es bei der nahen Infrarot-Wellenlänge von Faserlasern stark reflektiert. Und seine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit erfordert den Einsatz einer großen Menge an Laserenergie, um das Material zu schmelzen und den Schweißprozess einzuleiten.
Daher ist bei der Verwendung eines herkömmlichen Faserlasers in der Regel eine sehr hohe Leistung erforderlich, um 바카라 양방배팅 für das anfängliche Schmelzen des Materials notwendige Leistungsdichte zu erreichen. Aber 바카라 양방배팅ser Ansatz der „rohen Gewalt“ macht den Schweißprozess instabil und extrem empfindlich gegenüber kleinen Schwankungen der Arbeitsfläche. Insbesondere das Vorhandensein von lokalisierter Oberflächenoxidation oder Inhomogenitäten der Oberflächenstruktur im kleinen Maßstab kann zu Prozessinstabilitäten führen. Das Endergebnis können inkonsistente Schweißnähte, schlechte Oberflächenqualität und Porosität sein.
Grüne Festkörper바카라 양방배팅
Kupfer ist im grünen Bereich fast um eine Größenordnung absorbierender als im nahen Infrarot. So kann 바카라 양방배팅 Energie eines grünen Lasers effizienter in das Werkstück eingekoppelt werden, was zu einem stabileren und unempfindlicheren Prozess führt, als 바카라 양방배팅s mit herkömmlichen Faserlasern möglich ist. Infolgedessen werden grüne Hochleistungs-Festkörperlaser von einigen wenigen Herstellern eingesetzt und von vielen anderen getestet.
Der Einsatz von grünen Hochleistungslasern bei der Herstellung von Elektromobilität birgt jedoch einige erhebliche praktische Probleme. Einige davon ergeben sich aus den inhärenten Eigenschaften und der Konstruktion 바카라 양방배팅ser grünen Laser selbst.
바카라 양방배팅 Lasermaterialien, 바카라 양방배팅 für grüne Festkörper-Faser- oder Scheibenlaser verwendet werden, erzeugen Licht im nahen Infrarotbereich; 바카라 양방배팅 Frequenzverdopplung wird verwendet, um das Infrarot in grünes Licht umzuwandeln. Während 바카라 양방배팅ses Verfahren im unteren Leistungsbereich (unter kW) mit großem Erfolg eingesetzt wird, stößt es bei der für 바카라 양방배팅 meisten industriellen Kupferschweißaufgaben erforderlichen Leistung von mehreren kW auf einige Schwierigkeiten. Insbesondere 바카라 양방배팅 Frequenzumwandlung selbst ist nur etwa 50 % effizient. Es wird also ein Single-Mode-IR-Laser mit 4 kW Leistung benötigt, um 2 kW grüne Ausgangsleistung zu erzeugen. 바카라 양방배팅 nicht umgewandelte Energie wird zu Wärme, 바카라 양방배팅 über einen wassergekühlten Kühlkörper abgeführt werden muss. 바카라 양방배팅s macht 바카라 양방배팅se Laser energieineffizient (was zu höheren Betriebskosten aufgrund des höheren Stromverbrauchs führt) und erfordert eine große Menge an Kühlwasser. Außerdem verschlechtern sich 바카라 양방배팅 Verdopplungskristalle im Laufe der Zeit aufgrund der hohen Leistung und können zu Problemen mit der Zuverlässigkeit und Ausfallzeiten führen, wenn sie nicht sorgfältig verwaltet werden. Einige Designs verwenden komplexe Strahlverschieber und Kristalltemperaturstabilisatoren, um 바카라 양방배팅s zu kompensieren.
„... ein Single-Mode-IR-바카라 양방배팅 mit 4 kW Leistung wird benötigt, um 2 kW grüne Ausgangsleistung zu erzeugen.“
Ein weiteres praktisches Problem bei grünen Lasern ist, dass 바카라 양방배팅 für 바카라 양방배팅 Strahlübertragung verwendeten standardmäßigen Lichtleitfasern durch grünes Licht schneller verdunkelt werden, was ihre Lebensdauer verringert. Spezielle Fasern für grünes Licht können 바카라 양방배팅ses Problem lösen, sind aber teurer und weniger leicht verfügbar. Der Verdunkelungseffekt nimmt auch mit der Länge der Faser zu. Dadurch ist 바카라 양방배팅 Faserlänge derzeit auf 10 m begrenzt, was 바카라 양방배팅 Flexibilität bei der Platzierung des Lasers in der Produktionsumgebung einschränkt. Außerdem sind 바카라 양방배팅 im Handel erhältlichen grünen Hochleistungs-CW-Laser derzeit auf eine maximale Leistung von 2 kW begrenzt.
바카라 양방배팅 meisten Industrielaser arbeiten im nahen Infrarot, so dass 바카라 양방배팅 gesamte Infrastruktur für ihre Unterstützung auf 바카라 양방배팅ser Wellenlänge basiert. z. B. ist 바카라 양방배팅 Auswahl an Prozessköpfen für grüne Laser begrenzt, und oft müssen sie angepasst werden. Ebenso sind Hilfslinsen, Schutzgläser und andere optische Komponenten meist für Infrarotlaser. So muss ein Hersteller, der bereits Infrarotlaser einsetzt, möglicherweise einen größeren Vorrat an Ersatzteilen und Verbrauchsmaterialien vorhalten, um den Einsatz von grünen Lasern in seinem Betrieb zu ermöglichen, ohne dass es zu Serviceverzögerungen und Ausfallzeiten kommt.
Der HighLight™ ARM-Faser바카라 양방배팅
Faserlaser sind elektrisch viel effizienter als grüne Festkörperlaser. Das bedeutet, dass sie für eine bestimmte Ausgangsleistung weniger Strom benötigen und weniger Abwärme produzieren. 바카라 양방배팅s reduziert 바카라 양방배팅 Betriebskosten und vereinfacht 바카라 양방배팅 Kühlung. Außerdem sind Faserlaser sehr zuverlässig. Und ihre Infrarotleistung wird über Glasfaser übertragen. Aber trotz 바카라 양방배팅ser wünschenswerten Eigenschaften wurden sie aufgrund der zuvor genannten Probleme nicht häufig zum Schweißen von Kupfer verwendet.
Coherent hat vor einigen Jahren Faser바카라 양방배팅 derHighLight-Serie 바카라 양방배팅 einstellbarem Ringmodus (ARM)eingeführt, um 바카라 양방배팅 Kosten und praktischen Vorteile 바카라 양방배팅ser Quellen für Anwendungen nutzbar zu machen, für 바카라 양방배팅 herkömmliche Technologien nicht ausreichen. Typischerweise handelt es sich dabei um Aufgaben, bei denen 바카라 양방배팅 räumliche Verteilung von Leistung und Leistungsdichte an der Arbeitsfläche sorgfältig kontrolliert werden muss, um eine gute Schweißqualität zu erzielen (geringe Spritzer, minimale Rissbildung und reduzierte Porosität). Typische Beispiele sind das spaltfreie Schweißen von verzinktem Stahl, das spritzerfreie Schweißen von Komponenten des Antriebsstrangs und das rissfreie Schweißen von Aluminium-Anbauteilen ohne Zusatzdraht.
바카라 양방배팅se präzise Kontrolle über 바카라 양방배팅 räumliche Leistungsverteilung wird durch den einzigartigen Ausgangsstrahl des ARM-Lasers erreicht, der aus einem zentralen Punkt besteht, der von einem weiteren konzentrischen Ring aus Laserlicht umgeben ist. 바카라 양방배팅 Leistung in der Mitte und im Ring kann unabhängig voneinander eingestellt und bei Bedarf moduliert werden, was eine sehr sorgfältige Kontrolle der Dynamik des Schmelzbades ermöglicht.
Coherent HighLight ARM-Laser sind mit verschiedenen Zentrum-zu-Ring-Verhältnissen und Leistungsstufen erhältlich, 바카라 양방배팅 auf spezifische Anwendungen zugeschnitten werden können. Der Durchmesser des Zentrums kann zwischen 22 µm und 100 µm liegen. Der Außendurchmesser des Rings kann zwischen 140 µm und 200 µm variieren.
Zum Schweißen von Kupfer wird ein hochintensiver, leistungsstarker Zentralstrahl benötigt. 바카라 양방배팅s liefert 바카라 양방배팅 nötige Energie, um das Material trotz seines relativ niedrigen Absorptionskoeffizienten zu schmelzen, während der Ringstrahl zur Stabilisierung des Schlüssellochs beiträgt. Das Ergebnis ist, dass der Schweißprozess unabhängig von Oberflächenvariationen des Werkstücks eingeleitet und konstant aufrechterhalten wird, wodurch 바카라 양방배팅 Einschränkungen, 바카라 양방배팅 bei herkömmlichen Faserlasern auftreten, überwunden werden.
Abbildung 1:HighLight FL4000CSM-ARM Faser바카라 양방배팅.
„Zum 바카라 양방배팅en von Kupfer wird ein hochintensiver, leistungsstarker Zentralstrahl benötigt.“
Ergebnisse beim 바카라 양방배팅en von Kupfer
바카라 양방배팅 Anwendungstechniker von Coherent führten eine Reihe von Kupferschweißtests mit einem ARM-Laser durch, der einen sehr hellen Mittelstrahl mit einem Durchmesser von 22 µm und einen Ringstrahl mit einem Innen-/Außendurchmesser von 100 µm/170 µm hat. Der Laser wurde mit einem Remote-Bearbeitungskopf mit einer Vergrößerung von 1,4 fokussiert, mit Stickstoff als Schutzgas und Cross-Jet. Das geschweißte Material war reines Kupfer. 바카라 양방배팅 Laserleistung betrug 4 kW, mit 1,5 kW in der Mitte und 2,5 kW im Ring für alle Tests. Das Foto (Abbildung 2) zeigt den Versuchsaufbau.
바카라 양방배팅 Fokusposition wurde variiert und es wurde festgestellt, dass 바카라 양방배팅 beste Schweißqualität bei einer Fokuseinstellung von 1,5 mm über der Materialoberfläche erzielt wurde. Genauer gesagt war 바카라 양방배팅se Position der beste Kompromiss zwischen Schweißnahtausbuchtung und Schweißnahtqualität. Der ARM-Laser erzeugt eine tiefere Schweißnaht, wenn er direkt auf 바카라 양방배팅 Materialoberfläche fokussiert wird. 바카라 양방배팅 daraus resultierende Qualität der Schweißnahtoberfläche und 바카라 양방배팅 Spritzer sind jedoch für typische E-Mobility-Anwendungen nicht ausreichend. Das Strahlprofil auf der Arbeitsfläche bei optimaler Strahlfokusposition (1,5 mm über der Oberfläche) ist in der Grafik dargestellt.
„Der Infrarot ARM-Laser liefert eine doppelt so große 바카라 양방배팅tiefe“
Das Diagramm zeigt 바카라 양방배팅 Schweißnaht auf 2 mm dickem Kupfer als Funktion der Geschwindigkeit unter den gerade beschriebenen Bedingungen. Zum Vergleich wurde auch ein grüner Laser mit 2 kW Leistung unter den gleichen Bedingungen getestet. Es wurde eine geringere grüne Leistung verwendet, da ein Infrarot-Faserlaser mit 4 kW Leistung nur 2 kW grüne Leistung erzeugt. Der Vergleich zeigt, dass der ARM-Infrarotlaser über einen weiten Bereich von Schweißgeschwindigkeiten eine doppelt so hohe Einschweißtiefe liefert.
Abbildung 2:ARM-Faserlaser-바카라 양방배팅station mit hoher Helligkeit, Scanner und Abschirmdüse.
Abbildung 3:Strahlprofil des ARM auf der Arbeitsfläche (1,5 kW in der Mitte und 2,5 kW im Ring), wobei der 바카라 양방배팅 1,5 mm über der Arbeitsfläche fokussiert ist.
Abbildung 4:바카라 양방배팅durchdringung bei einem 4 kW ARM mit hoher Helligkeit im Vergleich zu einem grünen Faserlaser mit 2 kW Leistung.
바카라 양방배팅effizienz
바카라 양방배팅 Schweißeffizienz des ARM-Lasers wurde ebenfalls gemessen und mit zuvor veröffentlichten Schweißergebnissen für einen grünen Laser mit 2 kW Leistung verglichen. Für beide Schweißnähte wurde Stickstoff als Schutzgas verwendet. 바카라 양방배팅 veröffentlichten Daten für den grünen Laser zeigten einen (konstanten) Schweißnahtquerschnitt von 0,5 mm² und eine Eindringtiefe von etwa 1 mm. Der ARM-Laser wurde so konfiguriert, dass er 바카라 양방배팅selben Ergebnisse liefert. 바카라 양방배팅s erforderte eine Ausgangsleistung von 3,5 kW und eine Schweißgeschwindigkeit von 300 mm/s, verglichen mit einer Schweißgeschwindigkeit von 200 mm/s pro Sekunde für den grünen Laser mit 2 kW Leistung. 바카라 양방배팅 Normalisierung 바카라 양방배팅ser Ergebnisse ergibt eine lineare Laserleistung von 10 J/mm für den ARM-Laser, verglichen mit 11,8 J/mm für den grünen Laser. Daher bietet der grüne Laser eine etwas höhere Schweißleistung. 바카라 양방배팅 höhere Gesamtleistung des ARM-Lasers ermöglicht es jedoch, trotz 바카라 양방배팅ses kleinen Unterschieds in der Effizienz, mit viel höheren Schweißgeschwindigkeiten zu arbeiten.
Oberflächenqualität
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist 바카라 양방배팅 Qualität der Oberfläche. Herkömmliche Faserlaser können zwar Kupfer schweißen, sind aber sehr empfindlich gegenüber Veränderungen der Oberflächenqualität. Das Foto zeigt Schweißraupen für ein ARM-Laserschweißen mit hoher Helligkeit auf geschliffenem und poliertem Kupfer. Der Prozess bleibt auf beiden Oberflächen stabil, ohne dass sich 바카라 양방배팅 Schweißqualität verändert.
Abbildung 5:Querschnitt einer Kupferschweißnaht, 바카라 양방배팅 mit dem ARM-Laser mit hoher Helligkeit und einer Ausgangsleistung von 3,5 kW bei einer Schweißgeschwindigkeit von 300 mm/s erzeugt wurde.
Abbildung 6:Abbildung 6: Gleichmäßige 바카라 양방배팅raupen auf glattem und geschliffenem Kupfer mit dem 4 kW ARM-Laser bei verschiedenen Geschwindigkeiten (300–150 mm/s von oben nach unten)
Schlussfolgerung
바카라 양방배팅se Tests zeigen, dass der einzigartige, sehr helle ARM-Laser von Coherent eine praktische Lösung für anspruchsvolle Kupferschweißanwendungen in derElektromobilitätist. Schweißtiefe und Prozessgeschwindigkeit entsprechen oder übertreffen 바카라 양방배팅 aktuellen Produktionsanforderungen. Außerdem vermeidet derARM-바카라 양방배팅바카라 양방배팅 Probleme mit der Oberflächenqualität und der Prozessinstabilität, 바카라 양방배팅 in der Vergangenheit den Einsatz von Faserlasern für Kupfer eingeschränkt haben. Damit liefert 바카라 양방배팅ser neue ARM-Laser endlich alle Kosten-, Zuverlässigkeits- und praktischen Vorteile, 바카라 양방배팅 Faserlaser zur ersten Wahl für so viele andere industrielle Anwendungen gemacht haben, auch für 바카라 양방배팅 anspruchsvolle Aufgabe des Kupferschweißens.
