Application de la technologie de soudage au laser dans la gestion thermique

Le soudage au laser a une valeur d'application importante dans le domaine de la gestion thermique,en tirant principalement parti de ses caractéristiques de haute précision et de faible apport thermique pour permettre la conception et la fabrication de structures de dissipation de chaleur efficacesLes principaux domaines d'application et les avantages techniques sont décrits ci-après.

Le soudage laser est une méthode de soudage efficace et précise qui utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie comme source de chaleur.Il était principalement utilisé pour souder des matériaux à paroi mince et souder à basse vitesse.Le procédé est typiquement de type de conduction thermique, où le rayonnement laser chauffe la surface de la pièce et la chaleur de surface se diffuse vers l'intérieur par conduction thermique.En contrôlant des paramètres tels que la largeur de l'impulsion laserEn raison de ses avantages uniques, il est maintenant largement appliqué dans la gestion thermique.Les paramètres clés du soudage au laser sont les suivants::

Les États membresDensité de puissance: La densité de puissance est l'un des paramètres les plus critiques dans le traitement laser.générant une vaporisation importantePar conséquent, une densité de puissance élevée est avantageuse pour les processus d'élimination des matériaux tels que le forage, la découpe et la gravure.il faut plusieurs millisecondes pour que la température de surface atteigne le point d'ébullitionAvant la vaporisation de la surface, la couche sous-jacente atteint le point de fusion, ce qui facilite la formation d'une bonne fusion.la densité de puissance varie généralement de 104 à 106 W/cm2.

(2) LesForme d'onde d'impulsion laser: La forme d'onde de l'impulsion laser est un problème critique dans le soudage laser, particulièrement important pour le soudage de feuilles minces.60% à 98% de l'énergie laser est perdue en raison de la réflexion de la surface métalliqueAu cours d'une seule impulsion laser, la réflectivité du métal change considérablement.

(3) Les produitsLargeur d'impulsion laser: La largeur d'impulsion est un paramètre crucial dans le soudage laser par impulsion.Il sert de différentiateur clé entre l'élimination des matières et la fusion des matières et est également un facteur décisif affectant le coût et le volume de l'équipement de traitement.

Le nombre de personnesEffets de la quantité de défocage sur la qualité de la soudure: Le soudage au laser nécessite généralement une certaine quantité de défocus parce que la densité de puissance au centre du point laser au point focal est trop élevée,qui peut facilement provoquer l'évaporation et la formation de trous de serrureSur les plans éloignés du plan focal du laser, la distribution de la densité de puissance est relativement uniforme.Défocus positif se produit lorsque le plan focal est au-dessus de la pièce à usiner, et la défocalisation négative se produit lorsqu'il est en dessous.

Les produitsVitesse de soudage: la vitesse de soudage affecte la chaleur entrée par unité de temps. si la vitesse de soudage est trop lente, l'entrée de chaleur est excessive, ce qui conduit à la brûlure de la pièce. si la vitesse de soudage est trop rapide, la chaleur entrante est excessive.l'apport de chaleur est insuffisant, entraînant une pénétration incomplète.

• Réducteurs de chaleur à micro-canaux: Le soudage au laser permet de relier avec précision des micro-canaux à paroi ultra-mince (0,1 à 0,5 mm), en évitant les blocages ou les déformations causés par le brasage traditionnel, améliorant ainsi l'efficacité du débit du liquide de refroidissement.
• Soudure de matériaux différents en cuivre/aluminium: Grâce au soudage par oscillation laser ou à des techniques de soudage hybride, les problèmes liés aux composés intermétaux fragiles à l'interface cuivre-aluminium sont atténués, optimisant le chemin de conduction de la chaleur.

• Soudage de plaques de refroidissement par liquide: Le soudage laser des plaques de refroidissement liquide des batteries (souvent en alliage d'aluminium) permet d'obtenir une hermétique de soudage élevée, garantissant une fuite zéro de liquide de refroidissement.
• Soudure à la barre de bus: Le soudage des barres de cuivre/aluminium dans les modules de batterie comporte une petite zone affectée par la chaleur, ce qui empêche les dommages thermiques aux cellules de batterie.

• Appareil de répartition de la chaleur à la puce: Utilisé pour souder des bases de dissipateur de chaleur CPU/GPU (par exemple, des poteaux en cuivre à des ailerons en aluminium).
• Sécurisation de la chambre de vapeur: Le scellement hermétique laser des cavités de la chambre de vapeur (VC) maintient des niveaux de vide élevés, améliorant l'efficacité de dissipation de chaleur par changement de phase.

• Panneaux de dissipation de chaleur par satellite: soudage de tuyaux thermiques en alliage de titane/alliage d'aluminium à des panneaux de radiateurs, adaptés aux variations de température extrêmes dans l'espace.
• Réparation du canal de refroidissement du moteur: réparation du revêtement laser des canaux de refroidissement internes des pales de turbine, rétablissement de la fonction de dissipation de chaleur.

Faible apport thermique et contrôle de la déformation

• La largeur de la zone affectée par la chaleur peut être contrôlée dans un rayon de 0,1 à 0,3 mm, ce qui minimise la déformation du soudage et la rend adaptée à l'assemblage de structures de dissipation thermique de précision (par exemple,les micro-canaux).

Exigences élevées en matière d'hermétique

• Les profondeurs de soudage peuvent atteindre 0,5 à 3 mm, avec une hermétique supérieure aux méthodes de soudage traditionnelles, répondant aux exigences de haute pression (≥ 1 MPa) en matière de résistance aux fuites des systèmes de refroidissement liquide.

Compatibilité avec des matériaux différents

• par soudage hybride arc-laser ou par addition de couches intermédiaires (par exemple, nickel, feuille d'argent),une liaison à haute résistance de matériaux différents tels que le cuivre-aluminium et l'acier-aluminium est obtenue, optimisant la conception de la conduction thermique et de la dissipation.

Intégration de l'automatisation

• Lorsqu'ils sont intégrés à des robots et à des systèmes de positionnement visuel, des canaux de flux tridimensionnels complexes (par exemple, des tubes de refroidissement serpentins) peuvent être soudés, ce qui augmente l'efficacité de la production de 30% à 50%.

• Plaque de refroidissement liquide de la batterie du véhicule à énergie nouvelle: un laser à fibres de 3 kW a été utilisé pour souder un alliage d'aluminium d'une épaisseur de 0,8 mm à une vitesse de soudage de 8 m/min, atteignant un débit de fuite inférieur à 5 × 10−4 Pa·m3/s.
• Station de base 5G Unité de chauffage AAU: Le soudage laser par impulsions de nanosecondes a été utilisé pour relier des tuyaux de chaleur en cuivre et des ailerons en aluminium, ce qui a entraîné une augmentation de 15% de la conductivité thermique et une réduction de 20% du poids.

1. Surveillance intelligente des processus: Intégration d'images thermiques infrarouges et de surveillance spectrale pour une rétroaction en temps réel sur la profondeur de pénétration et les défauts de soudure.
2. Soudage au laser ultra-rapide: Application de lasers femtoseconde/picoseconde pour le soudage de substrats de dissipation thermique en céramique (par exemple, du nitrure d'aluminium), pour surmonter les goulets d'étranglement dans le raccordement des matériaux non métalliques.
3. Dissipation de chaleur intégrée multi-matériaux: Combiner l'impression 3D avec le soudage laser pour réaliser une fabrication intégrée de dissipateurs de chaleur avec des matériaux fonctionnellement classés.

La valeur fondamentale du soudage laser dans le domaine de la gestion thermique réside dans la fabrication hautement fiable de structures de dissipation thermique conductives, légères et compactes.Comme la demande d'efficacité de dissipation de chaleur continue d'augmenter dans les véhicules à énergie nouvelleDans les secteurs de l'électronique de haute puissance et de l'aérospatiale, la technologie du soudage au laser évoluera de façon persistanteCompatibilité multi-matériaux, traitement à faible dommage et intelligentification, s'imposant comme une technologie clé permettant l'avancement des systèmes de gestion thermique.