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電動汽車焊接應(yīng)用中的光束整形

隨著電動汽車市場的迅猛發(fā)展，對高效,、精密焊接技術(shù)的需求日益增長,。激光焊接因速度快、精度高,、熱影響區(qū)小等優(yōu)勢,，逐漸成為電動汽車電池制造的shou 選方法。然而,，激光焊接面臨諸多挑戰(zhàn)，如氣孔,、飛濺,、熱裂紋、不同材料屬性差異等,。光束整形技術(shù)通過調(diào)整激光光束的強(qiáng)度分布和幾何形狀,，優(yōu)化焊接過程，提高焊接質(zhì)量,。

PowerPhotonic公司提供的光束整形解決方案,，包括核心-環(huán)形光束和尾部光束整形器,，可顯著改善焊接接頭的機(jī)械性能，減少缺陷,。核心-環(huán)形光束由高強(qiáng)度中心點(diǎn)和同心強(qiáng)度環(huán)組成,，調(diào)整兩者功率比可控制熱梯度，形成精細(xì)晶粒結(jié)構(gòu),，提高焊接強(qiáng)度,。尾部光束整形器則在聚焦光斑前后添加強(qiáng)度尾部，提供預(yù)熱或后熱,，影響熔池,，減少熱梯度，提升熔池穩(wěn)定性,，降低氣孔和飛濺風(fēng)險,。

PowerPhotonic的自由形態(tài)光學(xué)制造工藝，其光學(xué)元件制造過程允許逐點(diǎn)表面高度歸屬,，生產(chǎn)出真正自由形狀的高級光學(xué)表面,。這種制造工藝使得復(fù)雜的光束形狀可以通過簡單的無源元件產(chǎn)生，并可以隨時集成到現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)中,。光束整形器通常設(shè)計為透射元件,，可折射入射光，以高精度和低損耗的方式將其重新分配到光學(xué)系統(tǒng)的焦平面,。

案例研究展示了PowerPhotonic光束整形技術(shù)在鋁合金自熔焊接中的應(yīng)用效果,。使用核心-環(huán)形光束和尾部光束整形器可顯著提高焊接接頭的抗拉強(qiáng)度，減少裂紋和氣孔,，改善焊縫表面質(zhì)量,。研究結(jié)果表明，光束整形技術(shù)在優(yōu)化電動汽車焊接過程,、提高焊接質(zhì)量和安全性方面具有重要潛力,。

1.點(diǎn)環(huán)狀光束整形

由高強(qiáng)度中心點(diǎn)和同心強(qiáng)度環(huán)組成光束輪廓是提高焊接質(zhì)量的有效方法。調(diào)整核心和環(huán)形之間的功率比以配合應(yīng)用,，可以減少金屬間化合物的形成,，改善微觀結(jié)構(gòu)，從而提高焊接的機(jī)械性能,。使用光束整形器可以實(shí)現(xiàn)這種核心和環(huán)形輪廓,。中顯示了一個例子光束成型器可以 設(shè)計成定制的環(huán)尺寸、環(huán)厚度,、芯環(huán)比和芯尺寸,。光束整形器還可以設(shè)計成在核心光斑周圍產(chǎn)生均勻的輻照度，而不是一個明顯的環(huán)。這樣可以使焊接區(qū)域的加熱更加均勻,。

2.尾部光束整形

PowerPhotonic 開發(fā)了一種用于焊接應(yīng)用的光束整形器,，利用自由形態(tài)制造技術(shù)產(chǎn)生不對稱的強(qiáng)度曲線。這種光束整形器的設(shè)計目的是在傳統(tǒng)激光焊接所用聚焦光斑的后面或前面提 "尾部 "強(qiáng)度,。一種這種光束形狀的示例如圖所示,。高強(qiáng)度光斑產(chǎn)生深透焊接所需的鎖孔，而前部或后部強(qiáng)度則提供預(yù)熱或后熱以影響熔池,。引入這種額外的加熱可減少沿焊接方向的熱梯度,，提高熔池的穩(wěn)定性。這有助于解決氣孔和飛濺等焊接質(zhì)量問題,。

光束整形器可設(shè)計用于光路中的不同位置,，通常插入最終聚焦透鏡之前的準(zhǔn)直光束路徑中，也可在發(fā)散或會聚光路中工作,。在掃描系統(tǒng)中,，光束整形器最好安裝在掃描頭的振鏡之前。成型光斑將出現(xiàn)在掃描鏡頭之后的工作平面上,。

總之,，激光焊接技術(shù)在電動汽車制造中發(fā)揮著重要作用，而光束整形技術(shù)作為其關(guān)鍵環(huán)節(jié),，能夠有效提升焊接質(zhì)量和效率,，為電動汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

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