Применение технологии лазерной сварки в термическом управлении

Лазерная сварка имеет значительное применение в области теплового управления,преимущественно используя его высокоточные и низкотепловые характеристики для проектирования и изготовления эффективных теплораспределяющих конструкцийНиже описываются основные области применения и технические преимущества.

Лазерная сварка - это эффективный и точный метод сварки, который использует высокоэнергетический лазерный луч в качестве источника тепла.он в основном использовался для сварки тонкостенных материалов и низкоскоростной сваркиПроцесс, как правило, теплопроводящего типа, где лазерное излучение нагревает поверхность заготовки, а поверхностное тепло диффузируется внутрь через теплопроводность.Управляя такими параметрами, как ширина лазерного импульсаИз-за его уникальных преимуществ, он теперь широко применяется в термическом управлении.Ключевые параметры лазерной сварки следуют::

(1)Плотность мощности: Плотность мощности является одним из наиболее важных параметров в лазерной обработке.генерирующие значительное испарениеПоэтому высокая плотность мощности выгодна для процессов удаления материалов, таких как бурение, резка и гравировка.Потребуется несколько миллисекунд, чтобы температура поверхности достигла точки кипения.Перед тем, как произойдет поверхностное испарение, основной слой достигает точки плавления, что облегчает образование хорошей сварки синтеза.плотность мощности обычно составляет от 104 до 106 Вт/см2.

(2)Лазерная импульсная волна: Волновая форма лазерного импульса является критической проблемой в лазерной сварке, особенно важной для сварки тонких листов.От 60% до 98% энергии лазера теряется из-за отражения от металлической поверхностиВо время одного лазерного импульса отражательность металла значительно меняется.

(3)Ширина лазерного импульса: Ширина импульса является важным параметром в импульсной лазерной сварке.Он служит ключевым отличительным фактором между удалением материала и плавлением материала, а также является решающим фактором, влияющим на стоимость и объем оборудования для обработки.

(4)Влияние количества дефокуса на качество сварки: лазерная сварка обычно требует определенного размера дефокуса, потому что плотность мощности в центре лазерного пятна в очаговой точке слишком высока,который может легко вызвать испарение и образование ключевых отверстийНа плоскостях, удаленных от фокусной плоскости лазера, распределение плотности мощности относительно равномерно.Положительный дефокус происходит, когда очаговая плоскость находится над заготовкой, а отрицательное дефокусирование происходит, когда оно ниже.

(5)Скорость сваркиЕсли скорость сварки слишком медленная, тепло вводится чрезмерно, что приводит к сжиганию заготовки.Ввод тепла недостаточен, что приводит к неполному проникновению.

• Микроканальные теплоотводы: Лазерная сварка позволяет с точностью соединять сверхтонкие (0,1 - 0,5 мм) микроканалы, избегая блокировок или деформаций, вызванных традиционным сваркой, тем самым повышая эффективность потока охлаждающей жидкости.
• Сварка медных/алюминиевых материалов: С помощью лазерной колебательной сварки или гибридных методов сварки проблемы, связанные с хрупкими межметаллическими соединениями на меде-алюминиевом интерфейсе, смягчаются, оптимизируя путь теплопроводности.

• Сварка жидкостной охлаждающей пластины: Лазерная сварка жидкостных охлаждающих плит аккумуляторных батарей (часто из алюминиевого сплава) обеспечивает высокую герметичность сварки, обеспечивая нулевую утечку охлаждающей жидкости.
• Сварка с помощью штанги: Сварка медных/алюминиевых стержней в модулях аккумуляторов имеет небольшую зону, подверженную воздействию тепла, что предотвращает тепловое повреждение элементов аккумулятора.

• Присоединение чип-на-теплораспределитель: используется для сварки баз теплоотвода CPU/GPU (например, медных столбов к алюминиевым плавникам).
• Запечатка паровой камеры: лазерная герметическая уплотнение паровой камеры (VC) сохранит высокий уровень вакуума, повышая эффективность теплоотведения при фазовых изменениях.

• Спутниковые панели рассеивания тепла: Сварка тепловых труб из титанового сплава/алюминиевого сплава на панели радиаторов, адаптированные к экстремальным температурным колебаниям в пространстве.
• Ремонт охлаждающего канала двигателя: ремонт лазерной облицовки внутренних каналов охлаждения в лопатках турбины, восстановление функции рассеивания тепла.

Низкий тепловой вход и контроль деформации

• Ширина зоны, подверженной воздействию тепла, может быть контролирована в пределах 0,1 ‰ 0,3 мм, что минимизирует деформацию сварки и делает ее подходящей для сборки точных теплораспределяющих конструкций (например,микроканалы).

Высокие требования к герметичности

• Глубина сварки может достигать 0,5 ∼ 3 мм, с герметичностью, превосходящей традиционные методы сварки, удовлетворяя требованиям к высокому давлению (≥ 1 МПа) систем жидкостного охлаждения.

Совместимость с различными материалами

• С помощью гибридной сварки лазерной дугой или добавлением промежуточных слоев (например, никеля, серебряной фольги),достигается высокопрочное соединение различных материалов, таких как медь-алюминий и сталь-алюминий, оптимизируя конструкцию теплопроводности/диссипации.

Интеграция автоматизации

• При интеграции с роботами и системами визуального позиционирования сложные трехмерные каналы потока (например, серпентинные охлаждающие трубы) могут быть сварены, увеличивая эффективность производства на 30%-50%.

• Пластина жидкостного охлаждения батареи нового энергетического транспортного средства: Для сварки алюминиевого сплава толщиной 0,8 мм при скорости сварки 8 м/мин был использован 3 кВт волоконно-лазерный лазер, достигнутый скоростью утечки ниже 5×10−4 Pa·m3/s.
• 5G Базовая станция AAU теплоотводы: Наносекундная импульсная лазерная сварка была использована для соединения медных тепловых труб и алюминиевых плавников, что привело к увеличению теплопроводности на 15% и сокращению веса на 20%.

1. Интеллектуальный мониторинг процессов: Интеграция инфракрасных тепловых камер и спектрального мониторинга для обратной связи в режиме реального времени о глубине проникновения сварки и дефектах.
2. Ультрабыстрая лазерная сварка: Применение фемтосекундных/пикосекундных лазеров для сварки керамических теплорассеивающих субстратов (например, нитрида алюминия), преодоление узких мест при соединении неметаллических материалов.
3. Многоматериальное интегрированное рассеивание тепла: Комбинирование 3D-печати с лазерной сваркой для достижения интегрированного производства теплоотводов с функционально сортированными материалами.

Основная ценность лазерной сварки в области теплового управления заключается в том, чтобы позволить высоко надежное изготовление теплопроводящих, легких и компактных теплораспределяющих конструкций.Поскольку спрос на эффективность рассеивания тепла в новых энергетических транспортных средствах продолжает расти, высокопроизводительной электроники и аэрокосмического сектора, технология лазерной сварки будет постоянно развиваться в направлениисовместимость с несколькими материалами, обработка с низким уровнем повреждений и интеллектуализация, устанавливая себя как ключевую технологию, способствующую развитию систем теплового управления.