Applicazione della tecnologia di saldatura laser nella gestione termica

La saldatura al laser ha un valore di applicazione significativo nel campo della gestione termica,utilizzando principalmente le sue caratteristiche di alta precisione e basso consumo di calore per consentire la progettazione e la fabbricazione di strutture di dissipazione del calore efficientiDi seguito sono illustrati i suoi principali settori di applicazione e i suoi vantaggi tecnici.

La saldatura laser è un metodo di saldatura efficiente e preciso che utilizza un raggio laser ad alta densità di energia come fonte di calore.è stato utilizzato principalmente per la saldatura di materiali a parete sottile e per la saldatura a bassa velocitàIl processo è tipicamente di tipo di conduzione termica, in cui la radiazione laser riscalda la superficie del pezzo di lavoro e il calore della superficie si diffonde verso l'interno attraverso la conduzione termica.Controllando parametri quali la larghezza dell'impulso laserIn questo modo, il materiale del pezzo viene fuso per formare una piscina fusa specifica.I parametri chiave della saldatura laser sono i seguenti::

(1)Densità di potenza: La densità di potenza è uno dei parametri più critici nel trattamento laser.generando una significativa vaporificazioneL'elevata densità di potenza è quindi vantaggiosa per i processi di rimozione dei materiali come la perforazione, il taglio e l'incisione.Ci vogliono diversi millisecondi perché la temperatura superficiale raggiunga il punto di ebollizione.Prima che si verifichi la vaporizzazione superficiale, lo strato sottostante raggiunge il punto di fusione, che facilita la formazione di una buona saldatura a fusione.la densità di potenza varia tipicamente da 104 a 106 W/cm2.

(2)Forma d'onda dell'impulso laser: La forma d'onda dell'impulso laser è un problema critico nella saldatura laser, particolarmente importante per la saldatura di lamiere sottili.Dal 60% al 98% dell'energia del laser viene persa a causa del riflesso dalla superficie metallicaDurante un singolo impulso laser, la riflettività del metallo cambia significativamente.

(3)Larghezza dell'impulso laser: La larghezza dell'impulso è un parametro cruciale nella saldatura laser a impulsi.Essa costituisce un elemento chiave di differenziazione tra rimozione e fusione dei materiali ed è anche un fattore decisivo che influenza il costo e il volume delle attrezzature di lavorazione.

(4)Effetto della quantità di defocus sulla qualità della saldatura: La saldatura laser richiede in genere una certa quantità di defocus perché la densità di potenza al centro del punto laser al punto focale è troppo alta,che possono facilmente causare evaporazione e formazione di buchi della serraturaSu piani lontani dal piano focale del laser, la distribuzione della densità di potenza è relativamente uniforme.La defocalizzazione positiva si verifica quando il piano focale è sopra il pezzo da lavorare, e la defocalizzazione negativa si verifica quando è al di sotto.

(5)velocità di saldaturaSe la velocità di saldatura è troppo lenta, l'input di calore è eccessivo, con conseguente bruciatura del pezzo.l'input di calore è insufficiente, con conseguente penetrazione incompleta.

• Dischi termosiferi a microcanale: La saldatura laser consente di unire con precisione microcanali di parete ultra sottile (0,1 ∼0,5 mm), evitando blocchi o deformazioni causati dalla saldatura tradizionale, migliorando così l'efficienza del flusso del liquido di raffreddamento.
• Saldatura di materiali diversi in rame/alluminio: Attraverso le tecniche di saldatura a oscillazione laser o di saldatura ibrida, i problemi relativi ai composti intermetallici fragili all'interfaccia rame-alluminio sono attenuati, ottimizzando il percorso di conduzione del calore.

• Saldatura di piastre di raffreddamento liquido: La saldatura laser delle piastre di raffreddamento liquido delle batterie (spesso in lega di alluminio) ottiene un'elevata ermeticità della saldatura, garantendo una perdita zero di liquido di raffreddamento.
• Saldatura a scatole: La saldatura delle barre di rame/alluminio nei moduli di batteria presenta una piccola zona di effetto termico, evitando danni termici alle celle della batteria.

• Fabbricazione di dispositivi per la distribuzione di calore da chipUtilizzato per saldare basi di dissipatori di calore CPU/GPU (ad esempio, pali di rame a pinne di alluminio).
• Sigillazione della camera a vapore: La sigillatura ermetica laser delle cavità della camera di vapore (VC) mantiene alti livelli di vuoto, migliorando l'efficienza di dissipazione del calore in fase di cambiamento.

• Pannelli di dissipazione del calore satellitare: saldatura di tubi di calore in lega di titanio/lega di alluminio a pannelli di radiatore, adattati alle variazioni estreme di temperatura nello spazio.
• Riparazione del canale di raffreddamento del motore: riparazione del rivestimento laser dei canali di raffreddamento interni delle pale delle turbine, ripristinando la funzionalità di dissipazione del calore.

Controllo del basso consumo di calore e della deformazione

• La larghezza della zona di riscaldamento può essere controllata entro 0,1 mm, riducendo al minimo la deformazione della saldatura e rendendola adatta all'assemblaggio di strutture di dissipazione termica di precisione (ad esempio,micro-canali).

Alti requisiti di ermeticità

• Le profondità di saldatura possono raggiungere 0,5 mm, con ermeticità superiore ai metodi di saldatura tradizionali, soddisfacendo i requisiti di resistenza alle perdite di alta pressione (≥ 1 MPa) dei sistemi di raffreddamento a liquido.

Compatibilità con materiali diversi

• mediante saldatura ibrida ad arco laser o l'aggiunta di strati intermedi (ad esempio, nichel, foglio d'argento),si ottiene un legame ad alta resistenza di materiali diversi come rame-alluminio e acciaio-alluminio, ottimizzando la conduzione termica/dissipazione.

Integrazione di automazione

• Quando integrati con robot e sistemi di posizionamento visivo, è possibile saldare canali di flusso tridimensionali complessi (ad esempio, tubi di raffreddamento serpentina), aumentando l'efficienza della produzione del 30%/50%.

• Piastra di raffreddamento liquido della batteria del veicolo a nuova energia: un laser a fibra di 3 kW è stato utilizzato per saldare una lega di alluminio di 0,8 mm di spessore ad una velocità di saldatura di 8 m/min, raggiungendo un tasso di fuga inferiore a 5×10−4 Pa·m3/s.
• 5G Base Station AAU Sink Calore: La saldatura laser a impulsi nanosegondi è stata utilizzata per unire tubi di calore di rame e pinne di alluminio, con conseguente aumento del 15% della conduttività termica e una riduzione del 20% del peso.

1. Monitoraggio intelligente dei processi: Integrazione di immagini termiche a infrarossi e monitoraggio spettrale per un feedback in tempo reale sulla profondità di penetrazione della saldatura e sui difetti.
2. Saldatura a laser ultraveloce: Applicazione di laser femtosecondi/picosecondi per la saldatura di substrati ceramici di dissipazione del calore (ad esempio nitruro di alluminio), superando le strozzature nella fusione di materiali non metallici.
3. Dissipazione termica integrata multi-materiale: Combinazione della stampa 3D con la saldatura laser per realizzare una produzione integrata di dissipatori di calore con materiali classificati funzionalmente.

Il valore fondamentale della saldatura laser nel campo della gestione termica risiede nel consentire la fabbricazione altamente affidabile di strutture di dissipazione del calore termicamente conduttive, leggere e compatte.Dato che la domanda di efficienza di dissipazione del calore continua ad aumentare nei veicoli a nuova energiaLa tecnologia di saldatura laser si evolverà continuamente verso il settore dell'elettronica ad alta potenza e dell'aerospazio.compatibilità multi-materiale, elaborazione a basso danno e intelligentizzazione, che si sta affermando come una tecnologia chiave per il progresso dei sistemi di gestione termica.