19、光纤激光高效铜微焊接及锂电池铜激光微焊接分析

光纤激光高效铜微焊接及锂电池铜激光微焊接分析

1. 实验设置与参数

在激光焊接实验中，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，以确定工艺状态并将其与工艺效率相关联。同时，还通过制备焊缝横截面来评估效率。此外，除了使用高速摄像机进行观察外，还使用最大帧率为 1 kHz（160 px × 128 px）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面积变化 ：在无空间功率调制的激光焊接过程中，使用高速摄像观察熔池面积，开始时会出现增长状态，随后进入平衡状态。焊接开始的 2 毫秒内，熔池面积增长到约 90,000 μm²，之后保持恒定。
• 有空间功率调制时的熔池面积变化 ：当使用空间功率调制（振荡幅度 As = 0.15 mm，振荡频率 fs = 666 Hz）时，增长状态比无空间功率调制时更为明显。熔池面积显著增长，在振荡角度达到 4320°时达到约 115,000 μm²，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。
• 熔池面积与小孔路径速度的相移 ：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