據外媒報道，談到極端溫度，電動汽車（EV）電池與(yu) 人非常相似，在與(yu) 人類相同的溫度範圍內(nei) 表現最佳。EV熱管理係統可充分提高電池性能，並延長其使用壽命。通過EV熱管理係統中的冷卻板，液體(ti) 冷卻劑可以帶走電池中的熱量。

有一種冷卻板設計是在兩(liang) 個(ge) 薄鋁板之間循環冷卻劑。冷卻劑流過底板中的衝(chong) 壓通道。為(wei) 防止冷卻劑泄漏，必須將底板和頂板連接起來，以形成緊密的密封接頭。另外，焊接接頭必須沒有裂紋，否則易發生機械故障。

冷卻板釺焊挑戰

製造商使用真空釺焊技術來連接電池冷卻板。比起目前EV電池係統中使用的冷卻板（高達2.1×1.3 m），早期的冷卻板要小得多。由於(yu) 需要更大的冷卻板，真空釺焊的效率大幅降低。釺焊速度慢且大量耗能（大於(yu) 4 MW），導致運營成本提高。

釺焊還需要用到特殊的Al 3003鋁合金。製造商希望改用低成本合金，例如Al 5754（這種合金可以釺焊，但需要後加工處理）和Al 6xxx係列合金（具有可回收優(you) 點但根本不能釺焊），並尋找更快、更高效的連接方法。

富有前景的解決(jue) 方案——激光焊接

由於(yu) 千瓦級激光器具有更高的可靠性、穩健性和可用性，激光材料加工技術得以迅速推廣。與(yu) 傳(chuan) 統焊接工藝相比，激光焊接降低了生產(chan) 成本，並增加了製造的靈活性和選擇性。

激光焊接技術的熱輸入更少，可充分提高速度，同時盡量減少變形。所有焊接方法都涉及熔池形成和隨後的快速凝固。然而，激光焊接可提供高能量，不僅(jin) 會(hui) 熔化材料，還會(hui) 將其蒸發。

在焊接過程中，由於(yu) 材料蒸發，會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 小孔。因此，激光焊接具有非常高的熔透深度與(yu) 焊縫寬度比。許多製造商傳(chuan) 統的釺焊和焊接轉向激光材料加工，以連接多種材料，降低功耗，提高加工成品率。

激光焊接冷卻板麵臨(lin) 的挑戰

電池冷卻板的尺寸大，幾何形狀複雜，必須滿足嚴(yan) 格的要求，才能實現堅固的接縫，從(cong) 而提供長時間的無泄漏使用壽命。為(wei) 避免機械故障，界麵上的接頭不能有任何裂紋、駝峰、凹陷或孔洞缺陷。

與(yu) 熱焊接相比，激光焊接具有高縱橫比，可以減少零件變形的可能性。然而，這可能帶來挑戰，因為(wei) 小孔的穩定性，對於(yu) 實現高焊接質量具有重要意義(yi) 。

在鋼和鎳等高吸收率材料的焊接過程中，激光小孔通常保持穩定。不幸的是，當焊接銅、鋁和高合金材料等冷卻板生產(chan) 過程中所需的材料，小孔可能會(hui) 具有不穩定性，使工藝受到影響焊接質量不規則性的影響。要克服這些缺陷，有一種常見方法是通過擺動光束和光束整形，改變激光光束的光斑形狀和大小。

激光光束整形方法

三大類光束整形方法包括靜態、可變和動態。靜態和可變方法依賴於(yu) 衍射光學元件（DOE），通過堅固窗口上的微型圖案，衍射和調製穿過它的光相位，提供具有成本效益的光束整形。對於(yu) 靜態光束整形，各種DOE可以調整工件上輸出的激光束形狀。靜態解決(jue) 方案的靈活性有限，因此適用於(yu) 具有非常明確的過程參數的應用程序。

使用可調節的環形整形器，將光束分成中央尖刺，或核心光束和周圍環形光束，DOE可以提供可變的光束整形選項，增加激光的靈活性。該選項需要通過單軸移位或旋轉，改變核心和環形光束之間的比率強度。另一種方法使用二合一（雙核）光纖的可變疊加強度分布。

雖然這樣的光束成形解決(jue) 方案可以提高給定工藝的靈活性，例如，使一台機器能夠在連續生產(chan) 中執行專(zhuan) 門任務，但靜態光束無法充分攪拌熔池，以完成日常工作中頻繁變化的操作。

動態光束整形

動態光束成形方法有助於(yu) 克服焊接缺陷，目前包括四種選項：電流計掃描儀(yi) 、壓電驅動驅動器、微電子機械（MEM）掃描儀(yi) 和光學相控陣（OPA）。

在焊接過程中，可以使用電流計掃描儀(yi) ，以圓形或八字形等模式振蕩單模光纖激光器。然而，此類解決(jue) 方案具有功率和頻率限製。由於(yu) 掃描儀(yi) 振蕩鏡的質量，與(yu) 移動部件相關(guan) 的固有機械和動力學權衡，限製了最大可實現頻率。更小、更輕的鏡麵限製了激光功率。

相比之下，OPA技術是一種相幹光束組合（CBC），可將許多單模激光束合並為(wei) 較大的光束。每個(ge) 激光器發出的光，與(yu) 遠場中的其他光束重疊，以創建衍射圖案，從(cong) 而提供了靈活性。因此，可以輕鬆地實時操縱光束形狀，無需任何移動部件，從(cong) 而創建動態光束激光器 （DBL）。

為(wei) 了克服冷卻板焊接挑戰，需要設計和定製光束形狀。這些光束形狀具有高形狀頻率和一係列光束形狀，使光束形狀之間能夠快速切換，從(cong) 而增加了靈活性。例如，如果一種形狀可以穩定小孔並防止飛濺，而另一種形狀可以防止開裂，那麽(me) 通過這兩(liang) 種形狀的精心設計序列，可以同時實現三個(ge) 目標。

最近開發的焊接冷卻板配置工藝，包括采用Al 3003和Al 5754合金製成的通道和凹陷幾何形狀設計。由維也納科技大學 （TU Wien）生產(chan) 工程和光子技術研究所的Andreas Otto教授創建的仿真，幫助優(you) 化了許多工藝參數。

模擬結果表明，駝峰（humping）是一種周期性現象。當熔池較長且速度較快時，從(cong) 兩(liang) 側(ce) 開始冷卻，使熔融通道變窄。隨著熔融通道變窄，熔融物質向上流動，形成了駝峰。

改變光束形狀，將能量輸入集中在熔池兩(liang) 側(ce) ，保持後緣的通道寬度，確保通道保持打開狀態，並降低小孔後熔體(ti) 的流動速度，從(cong) 而降低產(chan) 生駝峰的風險。將這一點與(yu) 在該過程中引入不同的周期相結合，中斷了駝峰的周期性，從(cong) 而完全避免缺陷。每隔幾微秒按順序切換光束形狀，從(cong) 而消除駝峰，實現更高速度的焊接，而沒有缺陷。

在大規模零件生產(chan) 方麵，印度先進激光焊接機製造商SLTL（Sahajanand激光技術有限公司），在基於(yu) CBC的3D切割和焊接機中采用DBL技術。該項目由以色列創新局（Israeli Innovation Authority）和全球創新與(yu) 技術聯盟（Global Innovation & Technology Alliance）資助，可以實現無缺陷生產(chan) 全尺寸冷卻板。