Toepassing van lasersweistechnologie in thermisch beheer

Laserlassen heeft een belangrijke toepassingswaarde op het gebied van thermisch beheer.voornamelijk gebruikmakend van de hoge precisie en lage warmte-invoer om het ontwerp en de fabricage van efficiënte warmteafvoerconstructies mogelijk te makenHieronder worden de belangrijkste toepassingsgebieden en technische voordelen beschreven.

Laserlassen is een efficiënte en nauwkeurige lasmethode die een laserstraal met een hoge energiedichtheid als warmtebron gebruikt.het werd voornamelijk gebruikt voor het lassen van dunwandige materialen en laag snelheidslassenHet proces is typisch van het warmtegeleidende type, waarbij de laserstraling het oppervlak van het werkstuk verwarmt en de oppervlaktewarmte via thermische geleiding naar binnen diffundeert.Door parameters zoals de breedte van de laserpuls te regelenHet werkstukmateriaal wordt gesmolten om een specifieke gesmolten pool te vormen.De belangrijkste parameters van laserlassen zijn als volgt::

(1)Vermogensdichtheid: de vermogendichtheid is een van de meest cruciale parameters in de laserverwerking.een aanzienlijke verdamping veroorzakenDaarom is een hoge krachtdichtheid gunstig voor materiaalverwijderingsprocessen zoals boren, snijden en graveren.Het duurt enkele milliseconden voordat de oppervlaktetemperatuur het kookpunt bereikt.. Voordat de oppervlakte verdampt, bereikt de onderliggende laag het smeltpunt, wat de vorming van een goede fusie-lassen vergemakkelijkt.de krachtdichtheid varieert doorgaans van 104 tot 106 W/cm2.

(2)Laserpulsgolfvorm: De golfvorm van de laserpuls is een cruciaal probleem bij lasersweiswerk, met name bij het lassen van dunne platen.60% tot 98% van de laserenergie gaat verloren door reflectie van het metalen oppervlakTijdens een enkele laserpuls verandert de reflectiviteit van het metaal aanzienlijk.

(3)Breedte van de laserpulsDe breedte van de puls is een cruciale parameter bij het laseren met een puls.Het dient als een belangrijk onderscheid tussen materiaalverwijdering en materiaalsmelting en is ook een beslissende factor die van invloed is op de kosten en het volume van de verwerkingsapparatuur.

(4)Gevolgen van de ontsteker op de laskwaliteit: Lasersweiswerk vereist meestal een bepaalde afschakeling omdat de vermogendichtheid in het midden van de laserspot op het brandpunt te hoog is,die gemakkelijk kunnen leiden tot verdamping en de vorming van sleutelgatenOp vlakken ver van het laserfocalvlak is de verdeling van de krachtdichtheid relatief gelijkmatig.Positieve af scherpstelling treedt op wanneer het brandpuntvlak boven het werkstuk ligt, en negatieve afschakeling treedt op als het onder is.

(5)Lassnelheid: De lassnelheid beïnvloedt de warmte-invoer per eenheid tijd. Als de lassnelheid te traag is, is de warmte-invoer te hoog, wat leidt tot verbranding van het werkstuk.de warmte-invoer is onvoldoende, wat resulteert in onvolledige penetratie.

• Micro-kanaalverwarmingseenheden: Door laserlassen kunnen ultradunne (0,1 ∼0,5 mm) micro-kanalen nauwkeurig worden verbonden, waardoor verstoppingen of vervorming door traditioneel legeren worden vermeden en de koelmiddelstroom efficiënter wordt.
• Lassen van koperen/aluminium van niet-gelijkaardige materialen: Door middel van laserschommelingen of hybride lastechnieken worden problemen met broze intermetalen verbindingen op de koperen-aluminium-interface verminderd, waardoor de warmtegeleiding wordt geoptimaliseerd.

• Welding van vloeistofkoelplaten: Laserlassen van vloeibare koelplaten van batterijpakketten (vaak van aluminiumlegering) zorgt voor een hoge sluitingshermeticiteit en zorgt voor nullekken van koelmiddel.
• Bussbalglassen: Bij het lassen van koperen/aluminiumbusstaven in batterijmodules is een kleine warmte-afhankelijke zone voorzien, waardoor thermische schade aan batterijcellen wordt voorkomen.

• Chip-to-heat spreader bevestiging: wordt gebruikt voor het lassen van CPU/GPU-warmteafvoerbases (bijv. koperpalen aan aluminiumvinnen).
• Afdichting van de dampkamer: Het laserhermetisch afdichten van de holtes van de dampkamers (VC) zorgt voor een hoog vacuümniveau en verbetert de warmteafvoer bij faseverandering.

• Satellietwarmteafvoeringspanelen: Las van warmtepijpen van titaniumlegering/aluminiumlegering aan radiatorpanelen, aangepast aan extreme temperatuurvariaties in de ruimte.
• Reparatie van het koelkanaal van de motor: reparatie van laserbekleding van interne koelkanalen in turbinebladen, herstel van de warmteafvoerfunctionaliteit.

Laag warmte-invoer en vervorming

• De breedte van de warmte-afgewerkte zone kan binnen 0,1 mm worden gecontroleerd, waardoor de lasvervorming tot een minimum wordt beperkt en het geschikt wordt gemaakt voor het assembleren van precieze warmteafvoerstructuren (bijv.micro-kanalen).

Hoge hermetische vereisten

• Lasdieptes kunnen 0,5 ∼3 mm bereiken, met een hermetische werking die beter is dan de traditionele lasmethoden en die voldoet aan de lekkagebeperkende eisen van vloeistofkoelsystemen bij hoge druk (≥ 1 MPa).

Compatibiliteit met verschillende materialen

• door middel van laser-boog hybride las of de toevoeging van tussenlagen (bijv. nikkel, zilveren folie),een hoge sterkte van verschillende materialen zoals koper-aluminium en staal-aluminium wordt bereikt, het optimaliseren van het ontwerp van de thermische geleiding/dissipatie.

Integratie van automatisering

• Bij integratie met robots en visuele positioneringssystemen kunnen complexe driedimensionale stroomkanalen (bijv. serpentine koelbuizen) worden gelast, waardoor de productie-efficiëntie met 30% ∼50% wordt verhoogd.

• Nieuwe energievoertuigenbatterij vloeibare koelplaat: Met behulp van een 3 kW vezellaser werd een 0,8 mm dikke aluminiumlegering met een lassnelheid van 8 m/min gelast, met een lekkoers van minder dan 5×10−4 Pa·m3/s.
• 5G basisstation AAU-warmteafvoer: Om koperen warmtepijpen en aluminiumvinnen te verbinden werd gebruikgemaakt van een nanoseconde pulserende lasersweis, wat resulteerde in een verhoging van de thermische geleidbaarheid met 15% en een verlaging van het gewicht met 20%.

1. Intelligente procesbewaking: Integratie van infrarood thermische beeldvormers en spectrale monitoring voor realtime feedback over de diepte van de laspenetratie en defecten.
2. Ultrasnelle lasersweis: Toepassing van femtoseconde/picoseconde lasers voor het lassen van keramische warmteafvoersubstraten (bijv. aluminiumnitride) om knelpunten bij het samenvoegen van niet-metalen te overwinnen.
3. Multi-materiaal geïntegreerde warmteafvoer: Combinatie van 3D-printen met lasersweis om een geïntegreerde productie van warmteputten met functioneel gesorteerde materialen te realiseren.

De kernwaarde van laserlassen op het gebied van thermisch beheer ligt in het mogelijk maken van de zeer betrouwbare fabricage van thermisch geleidende, lichte en compacte warmteafvoerstructuren.Aangezien de vraag naar warmteafvoer efficiëntie blijft stijgen in nieuwe energievoertuigenIn de industriële sectoren van de elektronica en de ruimtevaart zal de lasersolderingstechnologie zich voortdurend ontwikkelen naar eencompatibiliteit met meerdere materialen, verwerking met weinig schade en intelligentization, die zich heeft gevestigd als een belangrijke technologie voor de vooruitgang van warmtebeheersystemen.