在全球，配備電動動力係統的汽車越來越普及。隨著市場對純電動汽車的需求增加，對製造高性能備件的有效解決(jue) 方案的需求也在增加。但是，由於(yu) 電動汽車的設計包含多種方案，並且相關(guan) 備件幾何形狀的設計有很大的多樣性，這對電動汽車而言比燃油汽車更具挑戰性。應對這一挑戰需要多樣的生產(chan) 方式來製造數量充足、質量達標的必要備件。

長久以來，激光是用於(yu) 製造內(nei) 燃機的工具，如今則越來越多地應用於(yu) 生產(chan) 電動汽車，如焊接電池盒。然而，在焊接鋁製鑄件時，激光仍然麵臨(lin) 諸多問題。鋁製鑄件是電動汽車製造商的重要材料：它重量輕，是增加汽車可行駛裏程的最佳材料。因此，如電動機和電力電子設備的關(guan) 鍵部件通常都被封裝在鋁製機殼內(nei) 。

但關(guan) 鍵的是，這些電子機殼都需要被緊密密封。這是因為(wei) 被封裝在機殼內(nei) 的部件是由集成在鑄件中的水管進行冷卻的。因此，氣密性焊接對確保水與(yu) 電子備件安全分離有重要作用。

如今，通快已開發出一套專(zhuan) 門滿足這種應用的多焦點光學係統。配合激光能量調節技術，該係統為(wei) 過去無法實現之事提供了突破口：一種在大批量生產(chan) 的鑄鋁外殼上進行激光焊接、氣密接縫的快且可靠的工藝。

1.待解決(jue) 任務

任務背景：

• 待解決(jue) 任務為(wei) 將一塊鋁板焊接到一個(ge) 鑄鋁外殼上。

• 材料組合：鑄造鋁合金+鍛打鋁合金

• 焊接形狀：對接；焊接深度在0.8毫米至2.5毫米之間，取決(jue) 於(yu) 蓋板的厚度。

• 目前運用的焊接技術：攪拌摩擦焊和激光搖擺焊（某些情況下），二者均不能實現高生產(chan) 效率。

任務需要：

• 無孔或裂紋的氣密性焊縫。

• 低孔隙度並減少飛濺。

• 高壓壓縮負荷下具有高抗疲勞性。

• 焊接過程中能量輸入少並且變形率低。

待解決(jue) 任務為(wei) 將一塊鍛打鋁合金蓋板激光焊接到一個(ge) 鑄鋁外殼上，使之最終容納電動汽車的電力電子設備。任務目標是完成氣密性焊縫。

2.解決(jue) 方案

通快開發了一種全新的解決(jue) 方案，實現鑄鋁部分的氣密性焊接。其核心是配合激光能量調節技術的多焦點光學係統。

激光能量調節技術將 TruDisk 多芯光纖激光器的激光束分散在環型光纖和內(nei) 芯光纖之間。同時，聚焦光學器件將激光束分散成四個(ge) 單獨的焦點。這些光束根據環形光纖與(yu) 內(nei) 芯光纖形成的功率分布相疊加並根據彼此定位，因此能夠在同一熔池內(nei) 作業(ye) ，並形成一個(ge) 持續打開的匙孔。

兩(liang) 個(ge) 原因能說明這套係統的重要性：首先，它抑製了金屬蒸汽通道的塌陷，因此杜絕了氣體(ti) 形成的氣孔。其次，在焊接過程中，它能確保鑄件中的雜質有充分時間以氣體(ti) 形式逸出。因此能夠成就無空隙焊縫。

然而，鑄鋁備件由於(yu) 其雜質仍然難以使用這種焊接方法。因此，通快使用兩(liang) 步法依靠在修改激光參數來處理液體(ti) 飛濺的區域以完成任務。步驟一對金屬和鑄件材料的混合物形成焊縫，步驟二僅(jin) 用激光融化焊縫而非鑄件材料。這為(wei) 去除現有雜質提供了更多機會(hui) ，與(yu) 之同時熔融並密封了鑄件材料先前出現飛濺的區域，留下幹淨且不透氣的焊縫。

激光能量調節技術在環形光纖和內(nei) 芯光纖間形成了激光光束分布（如頂部圖片所示）。同時，多重聚焦光學器件將激光光束分散為(wei) 四個(ge) 單獨的焦點（如底部圖片所示）。這些光束相對彼此進行定位，以使得匙孔持續打開。

3.總結

通過 TruDisk 激光，激光能量調節技術和多重聚焦光學係統三者相結合，通快為(wei) 電動汽車部件製造商提供了專(zhuan) 門為(wei) 滿足其未來需求所設計的針對鋁製鑄件的焊接方式。激光製造的氣密性焊縫能夠滿足電動汽車製造的苛刻要求。

這種焊接加工方式十分可靠，可用於(yu) 連接電池、電動馬達和電力電子器件和防護外殼。焊接速度可達到每分鍾15米，較之其他競爭(zheng) 焊接技術，該焊接過程更快。即便如此，焊接工藝仍在發展，通快目前也在其實驗室中實驗更快的焊接速度。