隨著國內制造業向智能化、高端化方向邁進,激光加工技術不斷被引入加工環節中。其中,作為最常用的加工方式之一,激光焊接得到了廣泛應用。激光焊接應用屬于多學科綜合性的高科技技術,對于提高產品質量而言,有著非常重要的意義。因此,分析激光工藝當前存在的問題及未來的發展方向是非常重要的。在激光焊接中,常用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半導體泵浦激光器。
激光噴碼機焊接應用領域廣泛
在現代化的生產加工制造中,對工藝的要求越來越高,激光噴碼機焊接工藝的技術水平也隨之不斷提升,特別是在應用較多的領域,如汽車制造業、鎂合金、鋁合金、塑料焊接加工、船舶重工業等領域。比如說,在新能源電池方面,激光噴碼機焊接工藝已成為電池制造中的重要工藝,使得電池從外觀、容量、耐久性方面都在不斷貼合市場需求。除了電池之外,激光焊接在汽車車身厚薄板、汽車零件方面均有著廣泛應用。此外,在心臟起搏器、密封繼電器等密封器件,以及各種不允許焊接污染和變形的器件中,均能看到激光噴碼機焊接工藝的參與。
電子元器件加工是激光焊接的主要應用領域之一。在傳統的焊接工藝下,焊接面容易產生過高的溫度和輻射,這種情況可能會損壞電子元件本身,造成電子元件斷裂或者接觸不良,或者影響其周圍環境等。雖然這些不利影響能通過相關手段進行解決,但無疑會對電子元件的使用壽命產生不利影響,甚至影響相關設備的正常工作。
從我國目前的生產應用來看,激光噴碼機焊接已被廣泛應用于電子元件焊接領域。因為激光焊接工藝可以針對局部微小范圍內加熱的優良特性,還能準確控制電子元件焊接部位的局部溫度。通俗來說,激光焊接工藝能夠實現在微小領域產生較高平均溫度,并且不會對周邊的區域產生不利影響。
汽車是激光噴碼機焊接的重要領域
汽車工業是一個需要大量加工和測試的生產型產業,也是激光技術應用廣泛的行業之一。由于激光焊接工藝擁有高加工質量、效率高、柔性好等優勢,隨著汽車輕量化概念的不斷深入、安全性能觀念日益增強,激光焊接工藝在汽車工業領域將得到更多重視和更廣泛應用。
在汽車加工中,鋁合金是一種較非常普遍的材料,而激光焊接工藝在鋁合金材料的焊接方面有著得天獨厚的優勢。使用激光進行焊接,能夠實現對鋁合金材料的高效保護。然而,在鋁合金加工中使用激光焊接也存在一定的弊端,這是由鋁合金自身的熱力性能所決定的。使用激光焊接雖然能夠實現對鋁合金元件的有效保護,卻無法有效避免熔池飛濺、小孔塌陷等焊接過程中常發現象。
隨著自動駕駛技術和新能源技術不斷興起,越來越多汽車開始裝配上動力電池。由于激光焊接是一種非接觸式、高精度、高效的焊接方式,可以經濟快速地進行電池結構件焊接及密封,在電池制造環節上得到廣泛應用。在整個動力電池制造中,包括電芯、模組和pack中有約19個主要構件部位需要焊接,其中,有11個目前必須使用激光焊接完成,5個可能用到激光焊接,3個不使用激光焊接。而在方殼電池中,密封釘、蓋板組件以及封口都需要用到激光焊接;在圓柱電池及模組中,需要用到激光焊接的部分則有極耳、蓋帽、匯流排等等。
在模組側板焊接方面,動力電池模組常用鋁合金型材、板材作為模組外框結構件,焊接質量的好壞,決定了模組整體結構的剛性。采用不同的焊接頭和工藝可以獲得不同的焊接效果,側板激光焊接也發展出多種工藝方式。普通焊接頭的氣孔率達10%,雙光束焊接頭氣孔率在3%,而擺動光斑焊接頭的氣孔率只有1%。越來越多的先進激光焊接設備及工藝,不斷的提高焊接質量,降低氣孔率。
此外,電芯封口激光焊接是電池制造的一道重要工藝,對電池的成品率極大的影響。電芯焊接速度越來越快的同時,還需要保證焊縫一致性等焊縫性能。由此衍生出多種激光焊接封口工藝。其中,光纖激光器高速擺動焊接,焊縫平整光滑,一致性好。而擺動頭隨著焊接頻率的提升對爆點有修復作用。
動力電池是一個安全性要求非常高的產品,電池漏液可能會導致模組內電池間短路,易造成高溫起火等事故,而電池中裂紋和孔洞的存在則是焊縫密封失效的潛在因素。因此,使用激光進行高質量焊接是電池制造中非常關鍵的部分。
大族、華工紛紛加強汽車領域布局
作為激光設備領域的領軍企業,大族激光和華工科技在激光行業中動向總能收獲無數關注。近些年來,大族和華工紛紛加強了在新能源汽車領域的布局,搶占未來市場高點。
近年來,大族激光噴碼機通過“合縱連橫”戰略布局,打通了電池制程設備閉環產業鏈。目前,大族激光可提供各分段整線設備,包括攪拌、涂布、模切、卷繞、電芯裝配、電芯周邊焊接、注液、模組組裝、PACK組裝等方面,已形成了電芯自動裝配線、鋁殼模組自動智能組裝整線系統等。
從近些年的動作來看,大族在汽車領域的布局不斷完善。2016年4月,大族戰略控股東莞駿卓公司,實現軟包動力電池、鋁殼動力電池設備及模組/Pack線和公司激光焊接設備無縫對接;2016年8月,戰略控股深圳鉑納特斯公司,實現公司激光焊接設備與注液機無縫對接;今年8月,大族激光對外公告中標新能源客戶寧德時代的通知,中標金額累計3.53億元,中標項目主要包括激光模切設備、焊接設備、成形設備等,以上設備主要用于新能源電池的生產加工。
為了加強在新能源領域的布局,華工激光于今年4月10日在深圳成立了新能源設備事業部。新能源設備事業部的成立,彰顯出華工激光對該領域的重視程度又上升到了一個新的高度。
華工激光在汽車領域的加碼并非一時興起,圍繞汽車制造的加工工藝相當復雜,在這些方面華工激光其實都已頗有建樹。在新能源汽車核心部件之一的動力電池方面,華工激光將激光焊接技術與自動化,智能系統結合,打造了汽車動力電池全自動封口線,用先進的激光加工工藝,助力新能源汽車動力性能上的提升。華工激光自主研發的國內首條新能源汽車全鋁車身焊裝生產線,打破了日韓歐美等國家的壟斷,增強了國內汽車制造業的核心競爭力。汽車以及相關零部件領域和消費電子領域是華工激光著重的兩大發展方向,而新能源汽車則是汽車領域的重中之重。
隨著激光噴碼機焊接工藝不斷發展成熟,適用的領域也也在不斷拓展。在某些領域,激光焊接工藝取代傳統的焊接工藝,成為主流的焊接技術,已經指日可待。可以預見,激光焊接在未來一定會有更廣泛的應用。