新能源汽車帶動光纖激光焊接發展,下一個市場熱點會是什么?

來源:廣州特域機電    關鍵詞:光纖激光焊接, 新能源汽車,    發布時間:2018-11-26

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當前,很多國家都出臺了關于未來淘汰燃油汽車的法律規定,即在未來數年到數十年里,用新能源汽車逐漸將燃油車取而代之。這意味著,電動汽車以及其動力電池將逐漸成為一個巨大的市場。目前馬路上的絕對主力依然是燃油車,短時間內淘汰燃油車也不現實。盡管如此,至少有一點是可以確定的----電動車的不斷發展是一個不可阻擋的趨勢。歐洲各國以及出臺了燃油車禁售時限,在此方面比較激進的比如挪威把停止燃油車銷售設定在2025年,態度比較溫和的英法則設置在2040年。按照中國的情況,燃油車的淘汰時間應該會比歐洲晚個十幾二十年,但毫無疑問的是,以電動車為代表的新能源汽車必然是未來的主角。



隨著新能源汽車的需求不斷提高,新能源汽車自身對輕量化的要求以及動力電池的需求自然地上漲,激光焊接應用的市場也會變得火熱起來。



隨著新電池技術的發展和更高的容量,對連接技術的需求正在增加。電動汽車行業尤其推動了這一趨勢,汽車行業及其供應商正在尋求強大而高效的焊接工藝,以大批量生產電動車動力電池和動力電池和蓄電產品中廣泛需要的銅和鋁接頭。



光纖激光焊接于近幾年取得了巨大的技術進步,助力汽車輕量化及電池制造。光纖激光焊接繼續擴展其材料和應用范圍。激光技術和光束傳輸組件的創新克服了傳統上激光焊接的挑戰性應用,例如焊接銅、異種材料、薄金屬箔或不良裝配部件。



光纖激光器具有越來越多的光束特性、波長、激光功率和脈沖持續時間。光纖激光通過改善與高反射率材料的耦合、改善熔池的凝固行為、消除缺陷、改善穿透深度控制的同時還補償不良的零件裝配,伴隨著先進的擺動焊接技術已經顯示出減輕這些顧慮的希望。



光纖激光焊接技術為最新一代電動汽車的低成本和高可靠性電池做出了貢獻。光纖激光焊接可靠地為電動車電池提供始終如一的高質量焊接,把鋁、銅、鍍鎳鋼以及這些材料的組合焊接在一起。



光纖激光器擁有最佳的光束質量、最高的亮度、最高的輸出功率以及最高的電光轉換效率,這些因素使光纖激光在加工中的效率和成本上比其他激光要優秀很多。傳統的激光焊接技術,例如連續波CO2焊接激光器在精度和焊接中希望避免的高熱輸入方面受到限制。另一方面,傳統脈沖Nd:YAG的限制是最大焊接速度、可實現的最小光斑尺寸以及能獲得的電光能量轉換效率。與傳統CO2、YAG等激光焊接工藝相比,光纖激光焊接工藝具有明顯的優勢。這主要得益于金屬材料對波長為1070 nm光纖激光的反射系數更低。高功率光纖激光器在焊接鋁、銅等高反射系數金屬材料時的優勢尤其明顯。越來越多的應用要求更高的精度控制、更低的熱輸入和更低的電能消耗。連續波光纖激光焊接是一種提供這些功能的技術。因此,光纖激光焊接越來越受到以汽車行業及其供應商為代表的行業的追捧。



目前,外國正在研發電池焊接用光纖激光系統的公司有比如美國的IPG 和德國的通快,國內做光纖激光焊接比較有代表性的企業是聯贏激光,其產品包括了1- 4kW的光纖焊接機。聯贏激光認為動力電池前景十分好,激光焊接業績增長十分樂觀。2017年公司實現總營業收入7.28億元,同比增長74.86%。根據預測,2020年國內動力電池需求量有望達到146GWh,比2016提高3.7倍。屆時,新能源汽車的快速發展將為激光焊接動力電池帶來強勁的需求。



2017年中國激光焊接加工設備市場規模超過60億元,比前一年增長了35%,呈現加快增長的趨勢。目前激光加工也就幾類,表面加工包括打碼標記和修復、強化,另外就是切割和焊接。相比于250億的切割市場,目前焊接的規模仍然未上來,具體原因是因為激光焊接的工藝更加復雜,定制化加工案例更多。無論是穿透焊、深熔焊、拼焊還是搭接焊,都需要考慮是同種還是異種材料,其次要根據材料考慮采用什么激光器,以及功率,最后還要配備高度自動化的操作系統、定位精準的夾具、機器視覺等組合成一套高性能的激光焊接方案。另外還要與弧焊、點焊對比考慮成本。這些都是以前激光焊接市場做不大的重要原因。而這兩年定制化的激光焊接方案開發越來越成熟,只等市場應用的熱點爆發了。



過去三年國家大力扶持新能源電動汽車發展,帶動了動力電池激光加工設備的增長,2017年給激光焊接帶來至少二十多億的激光設備需求。而未來再一次引爆激光焊接市場的可能會是消費電子元件的激光焊接,包括錫焊、電子產品的金屬片,以及電子產品的金屬外殼等,再往后有可能是聚合物特別是塑料焊接潛力巨大,塑料是繼金屬、木材、布料后,日常生活中大量應用的一種材料,包括在家具、家電、玩具、通信設備、眼鏡、廚具等數百個產業有大量應用,然而因為激光的熱熔效應,使得激光加工塑料一直以來是個難題,市場更是無法擴展。還沒有被開發的恰恰就是市場潛力最大的。



眾所周知,光纖激光焊接金屬需求的功率是比較高的,而高輸出功率意味著激光器和激光焊接頭會保持一個比較高的溫度,為了避免激光器以及焊接頭溫度過高,因此冷水機是必須配備的,并且對溫控要求非常高。



在2014年以前國內從事激光冷水機的主要企業大約10家,如今粗略計算可能超過30家,這也是跟隨激光設備企業數量增加而發展的結果。在華南地區規模最大和技術能力較強的可數廣州特域機電有限公司,針對國內光纖激光焊接快速發展,特域推出了一款雙溫冷水機,,具備雙循環制冷系統,采用兩個獨立的雙溫控設計,支持modbus通訊協議,可實現激光系統與冷水機進行通信,監控冷水機工作狀態及修改冷水機參數。 當冷水機工作環境及工作要求改變時,用戶可以通過控制程序修改冷水機參數,以適應工作環境及要求。



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