열 관리에 레이저 용접 기술의 적용

레이저 용접은 열 관리 분야에서 중요한 응용 가치를 가지고 있습니다.주로 높은 정밀도와 낮은 열 입출력 특성을 활용하여 효율적인 열 분사 구조의 설계 및 제조를 가능하게합니다.다음은 그 주요 응용 분야와 기술적 장점을 설명합니다.

레이저 용접 은 고 에너지 밀도 레이저 빔 을 열원 으로 이용 하는 효율적이고 정밀한 용접 방법 이다.그것은 주로 얇은 벽을 가진 재료와 저속 용접 용접에 사용되었습니다.이 과정은 일반적으로 열전도 유형이며, 레이저 방사선은 작업 조각의 표면을 가열하고 표면 열은 열전도를 통해 내부로 확산됩니다.레이저 펄스 너비와 같은 매개 변수를 제어함으로써, 에너지, 최고 전력 및 반복 빈도, 작업 조각 물질은 특정 용 용 용 용 용을 형성하도록 녹여집니다. 독특한 장점으로 인해 현재 열 관리에 널리 사용됩니다.레이저 용접의 주요 매개 변수는 다음과 같습니다:

(1)전력 밀도: 전력 밀도는 레이저 처리에서 가장 중요한 매개 변수 중 하나입니다. 더 높은 전력 밀도로 표면 층은 마이크로 초 이내에 끓는 지점까지 열 수 있습니다.유의미한 증발을 발생시키는따라서, 높은 전력 밀도는 굴착, 절단, 그리고 새기와 같은 재료 제거 프로세스에 유리합니다. 낮은 전력 밀도와 함께,표면 온도가 끓는 지점에 도달하는 데 몇 밀리 초가 걸립니다.표면 증발이 일어나기 전에, 하층은 녹는 지점에 도달하여 좋은 핵융합 용접의 형성을 촉진합니다. 따라서, 전도 모드 레이저 용접에서,전력 밀도는 일반적으로 104 ~ 106 W/cm2입니다..

(2)레이저 펄스 파동 형태: 레이저 펄스 파동 형태는 레이저 용접에서 중요한 문제이며, 특히 얇은 잎 용접에 중요합니다. 고 강도 레이저 빔이 재료 표면을 때,레이저 에너지의 60%에서 98%는 금속 표면에서 반사 때문에 손실됩니다., 반사력은 표면 온도에 따라 달라집니다. 단일 레이저 펄스 동안 금속의 반사력은 현저하게 변합니다.

(3)레이저 펄스 너비: 펄스 폭은 펄스 레이저 용접에서 중요한 매개 변수입니다.그것은 물질 제거와 물질 녹화 사이의 주요 차이점으로 작용하며 또한 처리 장비의 비용과 부피에 영향을 미치는 결정적인 요소입니다..

(4)소금 품질에 대한 소각량의 영향: 레이저 용접은 일반적으로 소화점에 레이저 스팟의 중심에 있는 전력 밀도가 너무 높기 때문에 특정 불조화량을 필요로 합니다.쉽게 증발과 열쇠 구멍 형성을 유발할 수 있습니다.레이저 초점 평면에서 멀리 떨어진 평면에서, 전력 밀도 분포는 비교적 균일하다. 두 가지 유형의 조명 해제: 긍정적 조명 해제 및 부정적인 조명 해제.포자 평면이 작업 조각 위에있을 때 긍정적 인 조명 장애가 발생합니다., 그리고 이보다 낮을 때 부정적 조명 장애가 발생합니다.

(5)용접 속도: 용접 속도는 시간 단위당 열 입력에 영향을 미칩니다. 용접 속도가 너무 느리면 열 입력이 과도하며 작업 조각의 연소로 이어집니다. 용접 속도가 너무 빠르면열 공급이 충분하지 않습니다., 미완성 침투로 이어집니다.

• 마이크로 채널 열 방출기: 레이저 용접은 초 얇은 벽 (0.1~0.5mm) 미크로 채널을 정밀하게 결합하여 전통적인 용접에 의한 막힘이나 변형을 피하고 냉각 액체의 흐름 효율을 향상시킵니다.
• 구리/알루미늄 다른 재료의 용접: 레이저 진동 용접 또는 하이브리드 용접 기술을 통해 구리-알루미늄 인터페이스에서 깨지기 쉬운 금속 간 화합물과 관련된 문제가 완화되며 열 전도 경로를 최적화합니다..

• 액체 냉각판 용접: 배터리 팩 액체 냉각판의 레이저 용접 (대부분 알루미늄 합금으로 만들어집니다) 은 냉각 액체의 누출을 보장하는 높은 용접 허메티시티를 달성합니다.
• 버스바 웰딩: 배터리 모듈의 구리/알루미늄 버스 바의 용접은 작은 열 영향을 받는 구역을 특징으로하며 배터리 셀의 열 손상을 방지합니다.

• 칩에서 열 분산 장치: CPU/GPU 히트 싱크 베이스 (예를 들어, 알루미늄 지느러미에 구리 기둥) 를 용접하는 데 사용됩니다. 로컬화 된 열 입력은 낮으며 반도체 장치의 열 고장을 방지합니다.
• 증기실 밀폐: 증기 챔버 (VC) 구멍의 레이저 허메틱 밀폐는 높은 진공 수준을 유지하여 단계 변화 열 분산 효율을 향상시킵니다.

• 위성 열 분산 패널: 티타늄 합금/알루미늄 합금 열 파이프를 공간의 극심한 온도 변동에 적응한 라디에이터 패널에 용접합니다. 용접 강도는 기본 재료의 90% 이상을 달성 할 수 있습니다.
• 엔진 냉각 채널 수리: 터빈 블레이드의 내부 냉각 채널의 레이저 클래싱 수리, 열 분산 기능을 복원합니다.

낮은 열 입력 및 변형 제어

• 열에 영향을받는 영역의 너비는 0.1~0.3mm 내에서 제어 할 수 있으며, 용접 변형을 최소화하고 정밀 열 분사 구조 (예를 들어,마이크로 채널).

높은 밀폐성 요구 사항

• 용접 깊이는 0.5~3mm에 도달할 수 있으며, 전통적인 용접 방법에 비해 압력성이 우수하며, 액체 냉각 시스템의 고압 (≥1 MPa) 누출 방지 요구 사항을 충족시킵니다.

다른 재료 와 호환성

• 레이저-아크 하이브리드 용접 또는 중간 계층 (예를 들어, 니켈, 실버 포일) 을 추가함으로써,구리-알루미늄 및 강철-알루미늄과 같은 다른 재료의 고강성 결합이 달성됩니다., 열전도 / 분사 설계 최적화.

자동화 통합

• 로봇과 비전 위치 시스템과 통합되면 복잡한 3차원 흐름 채널 (예를 들어, 뱀장어 냉각 튜브) 을 용접하여 생산 효율성을 30%~50% 증가시킬 수 있습니다.

• 새로운 에너지 차량 배터리 액체 냉각판: 3kW의 섬유 레이저를 사용하여 0.8mm 두께의 알루미늄 합금을 8m/min의 용접 속도로 용접하여 5×10−4 Pa·m3/s 이하의 누출 속도를 달성했습니다.
• 5G 기지국 AAU 히트 싱크: 나노 초 펄스 레이저 용접 을 이용하여 구리 열 파이프 와 알루미늄 핑을 결합 하여 열 전도성 15% 증가 및 무게 20% 감소 를 가져왔다.

1. 지능형 프로세스 모니터링: 인프라레드 열영상 카메라와 스펙트럼 모니터링을 통합하여 제열 침투 깊이 및 결함에 대한 실시간 피드백을 제공합니다.
2. 초고속 레이저 용접: 페메토초 / 피코초 레이저의 적용은 비금속 물질의 결합에 있는 병목을 극복하기 위해 세라믹 열 분산 기판 (예를 들어, 알루미늄 나트라이드) 을 용접하기 위해.
3. 다중 재료 통합 열 분산: 3D 프린팅과 레이저 용접을 결합하여 기능적으로 분류 된 재료로 열 방출기의 통합 제조를 달성합니다.

열 관리 분야에서 레이저 용접의 핵심 가치는 열 전도성, 가벼운 및 컴팩트한 열 분산 구조의 매우 신뢰할 수있는 제조를 가능하게하는 데 있습니다.새로운 에너지 차량에서 열 분산 효율에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 고전력 전자제품 및 항공우주 부문, 레이저 용접 기술은 지속적으로 발전하여다중 재료 호환성, 저손해 처리 및 지능화, 열관리 시스템의 발전을 위한 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.