Εφαρμογή της τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ στη θερμική διαχείριση

Η συγκόλληση με λέιζερ έχει σημαντική αξία εφαρμογής στον τομέα της θερμικής διαχείρισης,κυρίως αξιοποιώντας τα χαρακτηριστικά υψηλής ακρίβειας και χαμηλής θερμότητας για να καταστεί δυνατός ο σχεδιασμός και η κατασκευή αποδοτικών δομών διάσπασης θερμότηταςΟι κύριοι τομείς εφαρμογής και τα τεχνικά πλεονεκτήματα περιγράφονται παρακάτω.

Η συγκόλληση με λέιζερ είναι μια αποτελεσματική και ακριβής μέθοδος συγκόλλησης που χρησιμοποιεί μια ακτίνα λέιζερ υψηλής πυκνότητας ενέργειας ως πηγή θερμότητας.Χρησιμοποιήθηκε κυρίως για συγκόλληση υλικών λεπτών τοιχωμάτων και συγκόλλησης χαμηλής ταχύτηταςΗ διαδικασία είναι συνήθως θερμοδιαγωγικής τύπου, όπου η ακτινοβολία λέιζερ θερμαίνει την επιφάνεια του εργαστηρίου και η θερμότητα της επιφάνειας διαχέεται προς τα μέσα μέσω της θερμικής αγωγιμότητας.Με τον έλεγχο παραμέτρων όπως το πλάτος του παλμού λέιζερΤο υλικό του εργαστηρίου λιώνεται για να σχηματίσει μια συγκεκριμένη λιωμένη δεξαμενή.Οι βασικές παραμέτρους της συγκόλλησης με λέιζερ είναι οι ακόλουθες:

ΕπενδύσειςΔυναμική πυκνότητα.Η πυκνότητα ισχύος είναι μία από τις πιο κρίσιμες παραμέτρους στην επεξεργασία με λέιζερ.που παράγει σημαντική εξατμίωσηΩς εκ τούτου, η υψηλή πυκνότητα ισχύος είναι πλεονεκτική για διαδικασίες αφαίρεσης υλικών, όπως τρύπηση, κοπή και χαρακτική.Χρειάζονται αρκετά χιλιοστά του δευτερολέπτου για να φτάσει η θερμοκρασία της επιφάνειας στο σημείο βρασμού.Πριν από την εξατμίωση της επιφάνειας, το υποκείμενο στρώμα φτάνει στο σημείο τήξης, το οποίο διευκολύνει το σχηματισμό μιας καλής συγκόλλησης σύντηξης.η πυκνότητα ισχύος κυμαίνεται συνήθως από 104 έως 106 W/cm2.

(2)Σχήμα κύματος του παλμού λέιζερΗ μορφή κύματος του παλμού λέιζερ είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στη συγκόλληση λέιζερ, ιδιαίτερα σημαντικό για τη συγκόλληση λεπτών φύλλων.Το 60% έως 98% της ενέργειας του λέιζερ χάνεται λόγω αντανάκλασης από την επιφάνεια του μετάλλουΚατά τη διάρκεια ενός ενιαίου παλμού λέιζερ, η ανακλαστικότητα του μετάλλου αλλάζει σημαντικά.

(3)Διάμετρος παλμού λέιζερ: Το πλάτος παλμού είναι μια κρίσιμη παράμετρος στην παλμική συγκόλληση λέιζερ.Αποτελεί βασικό διαχωριστικό μεταξύ της αφαίρεσης υλικού και της τήξης υλικού και είναι επίσης ένας αποφασιστικός παράγοντας που επηρεάζει το κόστος και τον όγκο του εξοπλισμού επεξεργασίας.

ΕπενδύσειςΕπίδραση του ποσού αποστρέφωσης στην ποιότητα συγκόλλησης: Η συγκόλληση με λέιζερ απαιτεί συνήθως ένα ορισμένο ποσό αποστροφής επειδή η πυκνότητα ισχύος στο κέντρο του σημείου λέιζερ στο εστιακό σημείο είναι πολύ υψηλή,που μπορεί εύκολα να προκαλέσει εξάτμιση και σχηματισμό κλειδαριούΣτα επίπεδα μακριά από το εστιακό επίπεδο του λέιζερ, η κατανομή της πυκνότητας ισχύος είναι σχετικά ομοιόμορφη.Η θετική αποστροφή συμβαίνει όταν το εστιακό επίπεδο είναι πάνω από το εργασιακό κομμάτι, και η αρνητική αποστροφή συμβαίνει όταν είναι κάτω.

(5)Ταχύτητα συγκόλλησηςΑν η ταχύτητα συγκόλλησης είναι πολύ αργή, η θερμότητα εισόδου είναι υπερβολική, οδηγώντας σε καύση του εργαστηρίου.η θερμική εισροή είναι ανεπαρκής, με αποτέλεσμα ελλιπή διείσδυση.

• Μικροενεργειακοί απορροφητές θερμότητας: Η συγκόλληση με λέιζερ επιτρέπει την ακριβή σύνδεση μικροκαναλιών πολύ λεπτού τοιχώματος (0,1·0,5 mm), αποφεύγοντας την απόφραξη ή παραμόρφωση που προκαλείται από την παραδοσιακή συγκόλληση, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση ροής του ψυκτικού.
• Επεξεργασία με ζύγιση διαφορετικών υλικών χαλκού/αλουμινίου: Μέσα από τις τεχνικές συγκόλλησης με ταλαντούχο λέιζερ ή με υβριδικές τεχνικές συγκόλλησης, μετρώνται τα προβλήματα που σχετίζονται με τις εύθραυστες διαμεταλλικές ενώσεις στη διασύνδεση χαλκού-αλουμινίου, βελτιστοποιώντας την πορεία αγωγής της θερμότητας.

• Ζύγιση πλάκας ψύξης υγρού: Η συγκόλληση με λέιζερ των πλακών ψύξης υγρού της μπαταρίας (συχνά από κράμα αλουμινίου) επιτυγχάνει υψηλή ερμητικότητα συγκόλλησης, εξασφαλίζοντας μηδενική διαρροή ψυκτικού υγρού.
• Ελάντευση με ράβδι: Η συγκόλληση των μπαστών χαλκού/αλουμινίου στις μονάδες μπαταρίας διαθέτει μια μικρή θερμική ζώνη, αποτρέποντας τη θερμική βλάβη των κυψελών της μπαταρίας.

• Συσκευή διανομής θερμότητας από τσιπ: Χρησιμοποιείται για συγκόλληση βάσεων απορροφητήριων θερμότητας CPU/GPU (π.χ. κολώνες χαλκού σε πτερύγια αλουμινίου). Η τοπική θερμική εισροή είναι χαμηλή, αποτρέποντας τη θερμική βλάβη των συσκευών ημιαγωγών.
• Σφραγίσματα θαλάμου ατμού: Η ερμητική σφράγιση με λέιζερ των κοιλότητας του θαλάμου ατμών (VC) διατηρεί υψηλά επίπεδα κενού, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της διάσπασης θερμότητας κατά την αλλαγή φάσης.

• Πίνακες διάσπασης θερμότητας από δορυφόρο: Ζύγιση σωλήνων θερμότητας από κράμα τιτανίου/σύνθεμα αλουμινίου σε πάνελ ψυγείου, προσαρμοσμένα σε ακραίες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις στο διάστημα.
• Επισκευή διαύλου ψύξης κινητήρα: Επισκευή των εσωτερικών καναλιών ψύξης στις λεπίδες των ανεμογεννητριών με λέιζερ, αποκατάσταση της λειτουργίας διάσπασης θερμότητας.

Μικρή εισροή θερμότητας και έλεγχος παραμόρφωσης

• Το πλάτος της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα μπορεί να ελεγχθεί εντός 0,1 ̇ 0,3 mm, ελαχιστοποιώντας την παραμόρφωση της συγκόλλησης και καθιστώντας την κατάλληλη για την συναρμολόγηση δομών ακριβούς απώλειας θερμότητας (π.χ.μικροκαναλιών).

Υψηλές απαιτήσεις ερμηνείας

• Τα βάθη συγκόλλησης μπορούν να φθάσουν τα 0,5 ∼ 3 mm, με ερμητικότητα ανώτερη από τις παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις υψηλής πίεσης (≥ 1 MPa) σε συστήματα ψύξης υγρών.

Συμφωνία με διαφορετικά υλικά

• Μέσω υβριδικής συγκόλλησης με λέιζερ τόξο ή προσθήκη ενδιάμεσων στρωμάτων (π.χ. νικέλιο, άργυρο φύλλο),επιτυγχάνεται σύνδεση υψηλής αντοχής διαφορετικών υλικών όπως χαλκός-αλουμίνιο και χάλυβα-αλουμίνιο, βελτιστοποιώντας το σχεδιασμό θερμικής αγωγιμότητας/διάσπασης.

Ενσωμάτωση αυτοματισμού

• Όταν ενσωματώνεται με ρομπότ και συστήματα θέσης οπτικής επαφής, μπορούν να συγκολληθούν περίπλοκα τρισδιάστατα κανάλια ροής (π.χ. σέρπετινα σωλήνες ψύξης), αυξάνοντας την αποδοτικότητα της παραγωγής κατά 30%·50%.

• Πλάκα ψύξης υγρού της μπαταρίας νέου ενεργειακού οχήματος: Χρησιμοποιήθηκε λέιζερ ινών 3 kW για να συγκολλήσει κράμα αλουμινίου πάχους 0,8 mm με ταχύτητα συγκόλλησης 8 m/min, επιτυγχάνοντας ρυθμό διαρροής κάτω από 5×10−4 Pa·m3/s.
• 5G Βάση Σταθμού AAU Θερμοαπορροφητήρα: Χρησιμοποιήθηκε έλξη με παλμικό λέιζερ σε νανοδευτερόλεπτα για τη σύνδεση σωλήνων θερμότητας χαλκού και πτερυγίων αλουμινίου, με αποτέλεσμα αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας κατά 15% και μείωση του βάρους κατά 20%.

1. Ευφυής παρακολούθηση διαδικασιών: Ενσωμάτωση θερμικών απεικονιστών υπέρυθρου και φασματικής παρακολούθησης για ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με το βάθος διείσδυσης και τα ελαττώματα συγκόλλησης.
2. Υπερταχεία συγκόλληση λέιζερ: Εφαρμογή λέιζερ femtosecond/picosecond για την συγκόλληση κεραμικών υποστρωμάτων διάσπασης θερμότητας (π.χ. νιτρίδιο αλουμινίου), για την αντιμετώπιση των περιορισμών στη σύνδεση μη μεταλλικών υλικών.
3. Πολυϋλικά ολοκληρωμένη διάχυση θερμότητας: Συνδυασμός 3D εκτύπωσης με συγκόλληση με λέιζερ για την επίτευξη ολοκληρωμένης κατασκευής απορροφητήρων θερμότητας με λειτουργικά διακριτά υλικά.

Η βασική αξία της συγκόλλησης με λέιζερ στον τομέα της θερμικής διαχείρισης έγκειται στη δυνατότητα υψηλής αξιοπιστίας κατασκευής θερμικά αγωγών, ελαφρών και συμπαγών δομών διάσπασης θερμότητας.Καθώς η ζήτηση για την αποδοτικότητα διάσπασης θερμότητας συνεχίζει να αυξάνεται στα νέα οχήματα ενέργειαςΗ τεχνολογία της συγκόλλησης με λέιζερ θα εξελίσσεται συνεχώς προς την κατεύθυνση τηςσυμβατότητα πολλών υλικών, επεξεργασία χαμηλής ζημίας και νοημοσύνη, καθιερώνοντας τον εαυτό της ως βασική τεχνολογία για την πρόοδο των συστημάτων διαχείρισης της θερμότητας.