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激光焊接应用领域广泛 大族、华工纷纷加强汽车领域布局

    2018年11月24日 13:31     来源:OFweek激光网

  随着国内制造业向智能化、高端化方向迈进,激光加工技术不断被引入加工环节中。其中,作为最常用的加工方式之一,激光焊接得到了广泛应用。激光焊接应用属于多学科综合性的高科技技术,对于提高产品质量而言,有着非常重要的意义。因此,分析激光工艺当前存在的问题及未来的发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激光器和半导体泵浦激光器。

  激光焊接应用领域广泛

  在现代化的生产加工制造中,对工艺的要求越来越高,激光焊接工艺的技术水平也随之不断提升,特别是在应用较多的领域,如汽车制造业、镁合金、铝合金、塑料焊接加工、船舶重工业等领域。比如说,在新能源电池方面,激光焊接工艺已成为电池制造中的重要工艺,使得电池从外观、容量、耐久性方面都在不断贴合市场需求。除了电池之外,激光焊接在汽车车身厚薄板、汽车零件方面均有着广泛应用。此外,在心脏起搏器、密封继电器等密封器件,以及各种不允许焊接污染和变形的器件中,均能看到激光焊接工艺的参与。

  电子元器件加工是激光焊接的主要应用领域之一。在传统的焊接工艺下,焊接面容易产生过高的温度和辐射,这种情况可能会损坏电子元件本身,造成电子元件断裂或者接触不良,或者影响其周围环境等。虽然这些不利影响能通过相关手段进行解决,但无疑会对电子元件的使用寿命产生不利影响,甚至影响相关设备的正常工作。

  从我国目前的生产应用来看,激光焊接已被广泛应用于电子元件焊接领域。因为激光焊接工艺可以针对局部微小范围内加热的优良特性,还能准确控制电子元件焊接部位的局部温度。通俗来说,激光焊接工艺能够实现在微小领域产生较高平均温度,并且不会对周边的区域产生不利影响。

  汽车是激光焊接的重要领域

  汽车工业是一个需要大量加工和测试的生产型产业,也是激光技术应用广泛的行业之一。由于激光焊接工艺拥有高加工质量、效率高、柔性好等优势,随着汽车轻量化概念的不断深入、安全性能观念日益增强,激光焊接工艺在汽车工业领域将得到更多重视和更广泛应用。

  在汽车加工中,铝合金是一种较非常普遍的材料,而激光焊接工艺在铝合金材料的焊接方面有着得天独厚的优势。使用激光进行焊接,能够实现对铝合金材料的高效保护。然而,在铝合金加工中使用激光焊接也存在一定的弊端,这是由铝合金自身的热力性能所决定的。使用激光焊接虽然能够实现对铝合金元件的有效保护,却无法有效避免熔池飞溅、小孔塌陷等焊接过程中常发现象。

  随着自动驾驶技术和新能源技术不断兴起,越来越多汽车开始装配上动力电池。由于激光焊接是一种非接触式、高精度、高效的焊接方式,可以经济快速地进行电池结构件焊接及密封,在电池制造环节上得到广泛应用。在整个动力电池制造中,包括电芯、模组和pack中有约19个主要构件部位需要焊接,其中,有11个目前必须使用激光焊接完成,5个可能用到激光焊接,3个不使用激光焊接。而在方壳电池中,密封钉、盖板组件以及封口都需要用到激光焊接;在圆柱电池及模组中,需要用到激光焊接的部分则有极耳、盖帽、汇流排等等。

  在模组侧板焊接方面,动力电池模组常用铝合金型材、板材作为模组外框结构件,焊接质量的好坏,决定了模组整体结构的刚性。采用不同的焊接头和工艺可以获得不同的焊接效果,侧板激光焊接也发展出多种工艺方式。普通焊接头的气孔率达10%,双光束焊接头气孔率在3%,而摆动光斑焊接头的气孔率只有1%。越来越多的先进激光焊接设备及工艺,不断的提高焊接质量,降低气孔率。

  此外,电芯封口激光焊接是电池制造的一道重要工艺,对电池的成品率极大的影响。电芯焊接速度越来越快的同时,还需要保证焊缝一致性等焊缝性能。由此衍生出多种激光焊接封口工艺。其中,光纤激光器高速摆动焊接,焊缝平整光滑,一致性好。而摆动头随着焊接频率的提升对爆点有修复作用。

  动力电池是一个安全性要求非常高的产品,电池漏液可能会导致模组内电池间短路,易造成高温起火等事故,而电池中裂纹和孔洞的存在则是焊缝密封失效的潜在因素。因此,使用激光进行高质量焊接是电池制造中非常关键的部分。

  大族、华工纷纷加强汽车领域布局

  作为激光设备领域的领军企业,大族激光和华工科技在激光行业中动向总能收获无数关注。近些年来,大族和华工纷纷加强了在新能源汽车领域的布局,抢占未来市场高点。

  近年来,大族激光通过“合纵连横”战略布局,打通了电池制程设备闭环产业链。目前,大族激光可提供各分段整线设备,包括搅拌、涂布、模切、卷绕、电芯装配、电芯周边焊接、注液、模组组装、PACK组装等方面,已形成了电芯自动装配线、铝壳模组自动智能组装整线系统等。

  

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  从近些年的动作来看,大族在汽车领域的布局不断完善。2016年4月,大族战略控股东莞骏卓公司,实现软包动力电池、铝壳动力电池设备及模组/Pack线和公司激光焊接设备无缝对接;2016年8月,战略控股深圳铂纳特斯公司,实现公司激光焊接设备与注液机无缝对接;今年8月,大族激光对外公告中标新能源客户宁德时代的通知,中标金额累计3.53亿元,中标项目主要包括激光模切设备、焊接设备、成形设备等,以上设备主要用于新能源电池的生产加工。

  为了加强在新能源领域的布局,华工激光于今年4月10日在深圳成立了新能源设备事业部。新能源设备事业部的成立,彰显出华工激光对该领域的重视程度又上升到了一个新的高度。

  华工激光在汽车领域的加码并非一时兴起,围绕汽车制造的加工工艺相当复杂,在这些方面华工激光其实都已颇有建树。在新能源汽车核心部件之一的动力电池方面,华工激光将激光焊接技术与自动化,智能系统结合,打造了汽车动力电池全自动封口线,用先进的激光加工工艺,助力新能源汽车动力性能上的提升。华工激光自主研发的国内首条新能源汽车全铝车身焊装生产线,打破了日韩欧美等国家的垄断,增强了国内汽车制造业的核心竞争力。汽车以及相关零部件领域和消费电子领域是华工激光着重的两大发展方向,而新能源汽车则是汽车领域的重中之重。

  

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  随着激光焊接工艺不断发展成熟,适用的领域也也在不断拓展。在某些领域,激光焊接工艺取代传统的焊接工艺,成为主流的焊接技术,已经指日可待。可以预见,激光焊接在未来一定会有更广泛的应用。