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2019-10

Connet 产品小讲堂第一期——感受蓝光的无限魅力

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NO.1 什么是蓝光激光器?

  NUBURU使用450nm直接半导体二极管耦合入纤,以获得焊接最佳的近“平顶”均匀分布光斑,该激光器拥有约30%的光电转换效率,是同级别光纤绿激光的2倍。且采用多单管LD为单元,以保证更高的功率密度。对比Bar条耦合类蓝光激光器,其光纤芯径小2倍,功率密度提高4倍,充分保证工业效率。同时单管的散热性能大大提高了激光器的稳定性和使用寿命,是真正适用于工业加工的可靠产品。 

             AO系列蓝光激光器光路耦合示意图


NO.2 为什么要用蓝光?

    随着新能源行业的发展,越来越多的铜、铝、镍、钛、及金银等有色金属材料被大量使用,他们的超高导电性能使得超快充放电及超大电流承载成为可能。但有色金属有着极高的红外反射率。常规激光器波长太长,在极低的光热转换效率下,还存在着极大的“高反”损伤风险。

      根据NASA 2015年技术说明显示:以铜为例,常温下450nm波长附近的吸收率是65%,而在1060nm附近的吸收率仅5%,足足相差12倍。而金、银、铝、钢等各类金属均有50倍~1.5倍不同程度的差距。这使得铜材根本无法使用常规激光器获得有效的焊接。而恰恰铜的导电率是镍的2倍、是铝的3倍,而成本仅镍材的1/2,更不用提其优秀的散热性能和耐磨性能等。若较之NUBURU的AO-500型号蓝光激光器,500W的蓝光带来65%的光热吸收率,6000W的1um光纤激光器都略逊一筹,而时间效率与耗电成本则在不断的缩减着工业产品的附加值。

 NO.3 蓝光焊接的效果? 

     在使用近似均匀分布的半导体蓝光焊接时,我们可获得焊缝均匀度极高、熔池极为成本稳定的焊缝。而光纤激光器采用有源光纤同时作为谐振腔和增益介质的结构,不可避免产生形如“针尖”的能量分布,而此“针尖”恰恰是造成焊缝缺陷和飞溅的元凶。

                                使用蓝光焊接的40层10um铜箔极耳显微形貌 




                                                                   常规1um激光器焊接内部缺陷


NO.4 蓝光有哪些好处?   

     蓝光激光器由于对各类金属有着近似的吸收效率,故可完成各类金属的异种焊接。


     并且,蓝光激光器可改善部分产品的焊接工艺,取消繁琐的镀镍及超声焊步骤,降低成本、提高效率。

                                 30层8um铜箔与0.25mm铜片一步焊接形貌

                                      双层0.1mm铜片与0.3mm中碳钢所焊18650电池负极形貌 


NO.5 蓝光焊的核心原理?  

有色金属会随着材料温度的上升导致激光的吸收率上升,在熔融状态下形成吸收跳点,该跳点造成了不可避免的“飞溅”

      蓝光激光器的带来的最大工艺优势就是“无飞溅”焊接,我们已知有色金属在常温固态时有着极低的红外光吸收率,而当其达到熔融的液相温度时,反射率极度降低,吸收率提高20%左右。这就带来了功率不变情况下的“极速”升温,而极速升温的结果就是液相金属过温至沸腾。沸腾的金属夹杂着过热的金属蒸汽溢出,造成芯部气孔、表面孔隙及熔池外飞溅。
    我们假设,6000W光纤激光器在冷态仅仅有5%(即300W)功率用于加热金属,此时升温是稳定而相对缓慢的。但当金属突破液相温度,6000W中的25%全部用于加热,加热功率达到1500W(原来的四倍!),这部分急速增长的功率会使材料快速达到2583℃的沸腾温度,同时形成金属蒸汽与羽状等离子云,不断从25%往60%吸收率增长,该过程极难控制。这也就是为什么使用光纤激光器焊接铜铝时,普遍使用key-hole小孔焊(匙孔焊)的原因。它无法做到稳定地控制熔深,同时也不可避免沸腾的熔池带出飞溅和气孔。 

     NURUBU 蓝光焊接产品,已被证明在50X显微镜下无飞溅颗粒产生。
    而传统焊接带来的飞溅颗粒及超声焊的粉尘已被证实将会对电芯隔膜产生刮削损坏的可能,并在不可检的情况下,造成电池未来使用过程中短路自燃的风险。

 Now 你将拥有的是?

1. 高效率、低功耗的工业激光器
2. 一台不畏高反、稳定可靠的设备
3. 各种金属通吃,能完成异种金属“一步焊”的新科技
4. 无需外接摆动头、光斑匀化整形的焊接利器
5. 一台可“无飞溅“”无颗粒“”无孔洞”直接应用于新能源产品焊接的设备
6. 一台可随意控制“传导焊”“过渡焊”“匙孔焊”的全能焊接机
7. 全进口产品,本土售后与技术支持的一站式合作平台

   

                               AO-150                                                                                               AO-500