19、光纤激光高效铜微焊接及锂电池铜激光微焊接研究

光纤激光高效铜微焊接及锂电池铜激光微焊接研究

1. 实验背景与参数设置

在激光焊接中，单位长度的能量输入会对熔池的行为、几何形状和大小产生决定性影响。实验中，在重叠度约为 0.5 的情况下，改变振荡幅度和振荡频率这两个参数。通过手动测量熔池面积来评估实验，以确定工艺制度并将其与工艺效率相关联，同时通过制备焊缝横截面来评估效率。此外，使用高速摄像机进行观察，并使用最大帧率为 1kHz（160px × 128px）的高速红外摄像机进行记录。

2. 熔池行为观察结果

• 无空间功率调制时的熔池变化
  • 在无空间功率调制的激光焊接过程中，通过高速摄像观察熔池面积，开始时熔池面积处于增长状态，随后进入平衡状态。在焊接开始的 2ms 内，熔池面积增长到约 90,000μm²，之后保持恒定。
• 有空间功率调制时的熔池变化
  • 当使用空间功率调制时，熔池面积的增长状态比无空间功率调制时更为明显。在振荡角度达到 4,320°时，熔池面积显著增长至约 115,000μm²，之后围绕平均值振荡。测量的熔池面积随时间呈正弦曲线形状，在一次振荡中会经过局部最大值和最小值。熔池面积在 90° - 180°达到局部最大值，在 270°降至最小值，且每 360°重复一次极值。
  • 由于熔池的大小和循环较大，熔池面积和小孔路径速度之间存在约 90°的相移。局部最大值的产生有两个边界条件：一是小孔路径速度在 0° - 180°范围内达到最大，导致熔池在进给方向上更大地扩展，从而使熔池面积增大，但焊接