Aplicación de la tecnología de soldadura láser en la gestión térmica

La soldadura por láser tiene un valor de aplicación significativo en el campo de la gestión térmica,aprovechando principalmente sus características de alta precisión y bajo consumo de calor para permitir el diseño y fabricación de estructuras eficientes de disipación de calorA continuación se describen sus principales áreas de aplicación y ventajas técnicas.

La soldadura láser es un método de soldadura eficiente y preciso que utiliza un haz láser de alta densidad de energía como fuente de calor.Se utiliza principalmente para soldar materiales de paredes delgadas y soldadura a baja velocidad.El proceso es típicamente de conducción térmica, donde la radiación láser calienta la superficie de la pieza de trabajo y el calor de la superficie se difunde hacia adentro a través de la conducción térmica.Al controlar parámetros como el ancho del pulso del láserEl material de la pieza de trabajo se funde para formar una piscina de fundición específica. Debido a sus ventajas únicas, ahora se aplica ampliamente en la gestión térmica.Los parámetros clave de la soldadura por láser son los siguientes::

En el caso de losDensidad de energía: La densidad de potencia es uno de los parámetros más críticos en el procesamiento láser.generando una vaporización significativaPor lo tanto, la alta densidad de potencia es ventajosa para los procesos de eliminación de materiales como la perforación, el corte y el grabado.toma varios milisegundos para que la temperatura de la superficie alcance el punto de ebulliciónAntes de que se produzca la vaporización superficial, la capa subyacente alcanza el punto de fusión, lo que facilita la formación de una buena soldadura de fusión.la densidad de potencia varía típicamente entre 104 y 106 W/cm2.

(2) ElForma de onda del pulso láser: La forma de onda del pulso láser es un problema crítico en la soldadura por láser, particularmente importante para la soldadura de láminas finas.Se pierde entre el 60% y el 98% de la energía del láser debido a la reflexión de la superficie metálicaDurante un solo pulso láser, la reflectividad del metal cambia significativamente.

(3) ElAncho del pulso del láser: El ancho de pulso es un parámetro crucial en la soldadura por láser pulsado.Es un factor clave entre la eliminación de materiales y la fusión de materiales y también es un factor decisivo que afecta al coste y al volumen del equipo de procesamiento..

El artículo 4Efecto de la cantidad de desfocado en la calidad de la soldadura: La soldadura con láser generalmente requiere una cierta cantidad de desenfoque porque la densidad de potencia en el centro del punto láser en el punto focal es demasiado alta,que pueden causar fácilmente evaporación y formación de orificios de llaveEn los planos alejados del plano focal del láser, la distribución de la densidad de potencia es relativamente uniforme.La desfocalización positiva se produce cuando el plano focal está sobre la pieza de trabajo, y la desfocalización negativa ocurre cuando está por debajo.

(5)Velocidad de soldadura: La velocidad de soldadura afecta a la entrada de calor por unidad de tiempo. Si la velocidad de soldadura es demasiado lenta, la entrada de calor es excesiva, lo que conduce a la quema de la pieza de trabajo. Si la velocidad de soldadura es demasiado rápida, la velocidad de soldadura es muy baja.la entrada de calor es insuficiente, lo que resulta en una penetración incompleta.

• Dispositivos de calor de microcanal: La soldadura por láser permite unir con precisión microcanales de pared ultra delgada (0,1 a 0,5 mm), evitando bloqueos o deformaciones causados por la soldadura tradicional, mejorando así la eficiencia del flujo de refrigerante.
• Soldadura de material diferente de cobre/aluminio: Mediante las técnicas de soldadura por oscilación láser o de soldadura híbrida, se mitigan los problemas relacionados con los compuestos intermetálicos frágiles en la interfaz cobre-aluminio, optimizando la vía de conducción del calor.

• Soldadura de placas de enfriamiento por líquido: La soldadura con láser de placas de refrigeración líquida del paquete de baterías (a menudo hechas de aleación de aluminio) logra una alta hermeticidad de soldadura, lo que garantiza cero fugas de refrigerante.
• Soldadura de barras de bus: La soldadura de barras de cobre/aluminio en módulos de baterías presenta una pequeña zona afectada por el calor, lo que evita daños térmicos en las celdas de la batería.

• Acoplamiento de dispersión de calor por transferencia de chips: Se utiliza para soldar bases de disipadores de calor de CPU/GPU (por ejemplo, postes de cobre a aletas de aluminio).
• Sellado de la cámara de vapor: El sellado hermético con láser de las cavidades de la cámara de vapor (VC) mantiene altos niveles de vacío, mejorando la eficiencia de disipación de calor por cambio de fase.

• Panel de disipación de calor por satélite: Soldadura de tuberías térmicas de aleación de titanio/ aleación de aluminio a paneles de radiadores, adaptadas a las variaciones extremas de temperatura en el espacio.
• Reparación del canal de enfriamiento del motor: reparación de revestimiento láser de los canales de refrigeración internos de las palas de las turbinas, restableciendo la funcionalidad de disipación de calor.

Control de baja entrada de calor y de deformación

• La anchura de la zona afectada por el calor se puede controlar dentro de 0,1 mm, minimizando la deformación de la soldadura y haciéndola adecuada para ensamblar estructuras de disipación de calor de precisión (por ejemplo,micro-canales).

Requisitos elevados de hermeticidad

• Las profundidades de soldadura pueden alcanzar los 0,5 ∼3 mm, con una hermeticidad superior a los métodos de soldadura tradicionales, cumpliendo con los requisitos de alta presión (≥ 1 MPa) de los sistemas de enfriamiento de líquido.

Compatibilidad con materiales diferentes

• Las partículas que se utilizan para la fabricación de las partículas que se utilizan para la fabricación de las partículas de acero son las partículas que se utilizan para la fabricación de las partículas de acero.se consigue una unión de alta resistencia de materiales diferentes como el cobre-aluminio y el acero-aluminio, optimizando el diseño de conducción térmica/dissipación.

Integración de la automatización

• Cuando se integran con robots y sistemas de posicionamiento visual, se pueden soldar canales de flujo tridimensionales complejos (por ejemplo, tubos de enfriamiento serpentinos), aumentando la eficiencia de producción en un 30%-50%.

• Placa de refrigeración líquida de la batería del vehículo de nueva energía: Se utilizó un láser de fibra de 3 kW para soldar una aleación de aluminio de 0,8 mm de espesor a una velocidad de soldadura de 8 m/min, logrando una tasa de fuga inferior a 5×10−4 Pa·m3/s.
• Estación base 5G Sink de calor AAU: Se utilizó soldadura láser pulsada de nanosegundos para unir tuberías térmicas de cobre y aletas de aluminio, lo que resultó en un aumento del 15% en la conductividad térmica y una reducción del 20% en el peso.

1. Supervisión inteligente de los procesos: Integración de imágenes térmicas infrarrojas y monitoreo espectral para obtener retroalimentación en tiempo real sobre la profundidad de penetración y los defectos de la soldadura.
2. Soldadura por láser ultrarrápido: Aplicación de láseres de femtosegundos/picosegundos para soldar sustratos cerámicos de disipación de calor (por ejemplo, nitruro de aluminio), superando los cuellos de botella en la unión de materiales no metálicos.
3. Disposición de calor integrada de varios materiales: Combinar la impresión 3D con la soldadura láser para lograr la fabricación integrada de disipadores de calor con materiales clasificados funcionalmente.

El valor central de la soldadura láser en el campo de la gestión térmica radica en permitir la fabricación altamente confiable de estructuras de disipación térmica térmicamente conductoras, ligeras y compactas.A medida que la demanda de eficiencia de disipación de calor continúa aumentando en los vehículos de nueva energíaEn los sectores de la electrónica de alta potencia y de la aeronáutica, la tecnología de soldadura por láser evolucionará continuamente hacia elCompatibilidad con varios materiales, procesamiento de bajo daño e inteligencia, que se ha consolidado como una tecnología clave para el avance de los sistemas de gestión térmica.