Vergleich Singlemode-Multimode-Anular-Hybrid-Laserschweißen

Schweißen ist ein Prozess, bei dem zwei oder mehr Metalle durch die Anwendung von Wärme miteinander verbunden werden. Beim Schweißen wird typischerweise ein Material auf seinen Schmelzpunkt erhitzt, sodass das Grundmetall schmilzt, um die Lücken zwischen den Verbindungen zu füllen und eine starke Verbindung zu bilden. Beim Laserschweißen handelt es sich um eine Verbindungsmethode, die den Laser als Wärmequelle nutzt.

Nehmen Sie als Beispiel die Power-Batterie mit quadratischem Gehäuse: Der Batteriekern ist durch mehrere Teile per Laser verbunden. Während des gesamten Laserschweißprozesses sind die Festigkeit der Materialverbindung, die Produktionseffizienz und die Fehlerquote drei Themen, die der Branche am meisten am Herzen liegen. Die Stärke der Materialverbindung kann durch die metallografische Eindringtiefe und -breite (in engem Zusammenhang mit der Laserlichtquelle) widergespiegelt werden; Die Produktionseffizienz hängt hauptsächlich von der Verarbeitungsfähigkeit der Laserlichtquelle ab. Die Fehlerquote hängt hauptsächlich mit der Auswahl der Laserlichtquelle zusammen. Daher werden in diesem Artikel die am häufigsten auf dem Markt erhältlichen Produkte besprochen. Es wird ein einfacher Vergleich mehrerer Laserlichtquellen durchgeführt, in der Hoffnung, anderen Prozessentwicklern zu helfen.

WeilLaserschweißenDa es sich im Wesentlichen um einen Licht-Wärme-Umwandlungsprozess handelt, sind folgende Schlüsselparameter beteiligt: ​​Strahlqualität (BBP, M2, Divergenzwinkel), Energiedichte, Kerndurchmesser, Energieverteilungsform, adaptiver Schweißkopf, Prozessfenster und verarbeitbare Materialien werden hauptsächlich zur Analyse und zum Vergleich von Laserlichtquellen aus diesen Richtungen verwendet.

Singlemode-Multimode-Laser-Vergleich

Singlemode-Multimode-Definition:

„Einzelmodus“ bezieht sich auf ein einzelnes Verteilungsmuster der Laserenergie auf einer zweidimensionalen Ebene, während sich „Mehrmodus“ auf ein räumliches Energieverteilungsmuster bezieht, das durch die Überlagerung mehrerer Verteilungsmuster entsteht. Im Allgemeinen kann die Größe des M2-Faktors der Strahlqualität verwendet werden, um zu beurteilen, ob der Faserlaserausgang ein Singlemode- oder Multimode-Laser ist: M2 unter 1,3 ist ein reiner Singlemode-Laser, M2 zwischen 1,3 und 2,0 ist ein Quasi- Singlemode-Laser (wenige Moden) und M2 ist größer als 2,0. Für Multimode-Laser.

WeilLaserschweißenDa es sich im Wesentlichen um einen Licht-Wärme-Umwandlungsprozess handelt, sind folgende Schlüsselparameter beteiligt: ​​Strahlqualität (BBP, M2, Divergenzwinkel), Energiedichte, Kerndurchmesser, Energieverteilungsform, adaptiver Schweißkopf, Prozessfenster und verarbeitbare Materialien werden hauptsächlich zur Analyse und zum Vergleich von Laserlichtquellen aus diesen Richtungen verwendet.

Singlemode-Multimode-Laser-Vergleich

Singlemode-Multimode-Definition:

„Einzelmodus“ bezieht sich auf ein einzelnes Verteilungsmuster der Laserenergie auf einer zweidimensionalen Ebene, während sich „Mehrmodus“ auf ein räumliches Energieverteilungsmuster bezieht, das durch die Überlagerung mehrerer Verteilungsmuster entsteht. Im Allgemeinen kann die Größe des M2-Faktors der Strahlqualität verwendet werden, um zu beurteilen, ob der Faserlaserausgang ein Singlemode- oder Multimode-Laser ist: M2 unter 1,3 ist ein reiner Singlemode-Laser, M2 zwischen 1,3 und 2,0 ist ein Quasi- Singlemode-Laser (wenige Moden) und M2 ist größer als 2,0. Für Multimode-Laser.

Wie in der Abbildung gezeigt: Abbildung b zeigt die Energieverteilung eines einzelnen Grundmodus, und die Energieverteilung in jeder Richtung, die durch den Mittelpunkt des Kreises verläuft, hat die Form einer Gaußschen Kurve. Bild a zeigt die Multimode-Energieverteilung, also die räumliche Energieverteilung, die durch die Überlagerung mehrerer einzelner Lasermoden entsteht. Das Ergebnis der Multimode-Überlagerung ist eine flache Kurve.

Gängige Singlemode-Laser: IPG YLR-2000-SM, SM ist die Abkürzung für Single Mode. Bei den Berechnungen wird der kollimierte Fokus 150-250 verwendet, um die Fokusfleckgröße zu berechnen. Die Energiedichte beträgt 2000 W und die Fokusenergiedichte wird zum Vergleich verwendet.

Vergleich von Singlemode und MultimodeLaserschweißenEffekte

Singlemode-Laser: kleiner Kerndurchmesser, hohe Energiedichte, starkes Durchdringungsvermögen, kleine Wärmeeinflusszone, ähnlich einem scharfen Messer, besonders geeignet zum Schweißen dünner Bleche und Hochgeschwindigkeitsschweißen und kann mit Galvanometern zur Verarbeitung kleinerer Abmessungen verwendet werden Teile und stark reflektierende Teile (extrem reflektierende Teile) Ohren, Verbindungsstücke usw.), wie in der Abbildung oben gezeigt, hat Singlemode ein kleineres Schlüsselloch und ein begrenztes Volumen an internem Hochdruck-Metalldampf, so dass dies im Allgemeinen nicht der Fall ist Defekte wie innere Poren aufweisen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten wirkt die Optik rau, ohne Schutzluft einzublasen. Bei hohen Geschwindigkeiten kommt der Schutz hinzu. Die Qualität der Gasverarbeitung ist gut, der Wirkungsgrad hoch, die Schweißnähte sind glatt und flach und die Ausbeute ist hoch. Es eignet sich zum Stapelschweißen und Durchdringschweißen.

Multimode-Laser: Großer Kerndurchmesser, etwas geringere Energiedichte als Singlemode-Laser, stumpfes Messer, größeres Schlüsselloch, dickere Metallstruktur, kleineres Tiefen-zu-Breiten-Verhältnis und bei gleicher Leistung ist die Eindringtiefe 30 % geringer als der eines Singlemode-Lasers und eignet sich daher für die Stumpfschweißbearbeitung und die Bearbeitung dicker Bleche mit großen Montagespalten.

Composite-Ring-Laserkontrast

Hybridschweißen: Der Halbleiterlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 915 nm und der Faserlaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1070 nm werden im selben Schweißkopf kombiniert. Die beiden Laserstrahlen sind koaxial verteilt und die Brennebenen der beiden Laserstrahlen können flexibel angepasst werden, sodass das Produkt beide Halbleiter aufweistLaserschweißenFähigkeiten nach dem Schweißen. Der Effekt ist hell und hat die Tiefe von FasernLaserschweißen.

Halbleiter verwenden häufig einen großen Lichtfleck von mehr als 400 µm, der hauptsächlich für das Vorheizen des Materials, das Schmelzen der Materialoberfläche und die Erhöhung der Absorptionsrate des Faserlasers im Material verantwortlich ist (die Absorptionsrate des Lasers im Material steigt mit steigender Temperatur).

Ringlaser: Zwei Faserlasermodule emittieren Laserlicht, das über eine Verbundlichtleitfaser (Ringlichtleitfaser in zylindrischer Lichtleitfaser) auf die Materialoberfläche übertragen wird.

Zwei Laserstrahlen mit ringförmigem Punkt: Der äußere Ring ist für die Erweiterung der Schlüssellochöffnung und das Aufschmelzen des Materials zuständig, der innere Ringlaser für die Eindringtiefe und ermöglicht so ein äußerst spritzerarmes Schweißen. Die Durchmesser des Laserleistungskerns des Innen- und Außenrings können frei angepasst werden, und der Kerndurchmesser kann frei angepasst werden. Das Prozessfenster ist flexibler als das eines einzelnen Laserstrahls.

Vergleich der Effekte des Verbund-Rundschweißens

Da es sich beim Hybridschweißen um eine Kombination aus Halbleiter-Wärmeleitfähigkeitsschweißen und Glasfaser-Tiefschweißen handelt, ist die Eindringtiefe des Außenrings flacher, die metallografische Struktur schärfer und schlanker; Gleichzeitig ist das Erscheinungsbild wärmeleitend, das Schmelzbad weist kleine Schwankungen auf, hat einen großen Bereich und das Schmelzbad ist stabiler, was zu einem glatteren Erscheinungsbild führt.

Da es sich beim Ringlaser um eine Kombination aus Tiefschweißen und Tiefschweißen handelt, kann der Außenring auch eine Eindringtiefe erzeugen, wodurch die Schlüssellochöffnung effektiv erweitert werden kann. Die gleiche Leistung hat eine größere Eindringtiefe und eine dickere Metallographie, aber gleichzeitig ist die Stabilität des Schmelzbades etwas geringer. Die Schwankung des optischen Faserhalbleiters ist etwas größer als die des Verbundschweißens und die Rauheit ist relativ groß.