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新能源汽车带动光纤激光焊接发展,下一个市场热点会是什么?

当前,很多国家都出台了关于未来淘汰燃油汽车的法律规定,即在未来数年到数十年里,用新能源汽车逐渐将燃油车取而代之。

这意味着,电动汽车以及其动力电池将逐渐成为一个巨大的市场。目前马路上的绝对主力依然是燃油车,短时间内淘汰燃油车也不现实。尽管如此,至少有一点是可以确定的----电动车的不断发展是一个不可阻挡的趋势。

欧洲各国以及出台了燃油车禁售时限,在此方面比较激进的比如挪威把停止燃油车销售设定在2025年,态度比较温和的英法则设置在2040年。按照中国的情况,燃油车的淘汰时间应该会比欧洲晚个十几二十年,但毫无疑问的是,以电动车为代表的新能源汽车必然是未来的主角。

随着新能源汽车的需求不断提高,新能源汽车自身对轻量化的要求以及动力电池的需求自然地上涨,激光焊接应用的市场也会变得火热起来。

随着新电池技术的发展和更高的容量,对连接技术的需求正在增加。电动汽车行业尤其推动了这一趋势,汽车行业及其供应商正在寻求强大而高效的焊接工艺,以大批量生产电动车动力电池和动力电池和蓄电产品中广泛需要的铜和铝接头。

光纤激光焊接于近几年取得了巨大的技术进步,助力汽车轻量化及电池制造。光纤激光焊接继续扩展其材料和应用范围。激光技术和光束传输组件的创新克服了传统上激光焊接的挑战性应用,例如焊接铜、异种材料、薄金属箔或不良装配部件。

光纤激光器具有越来越多的光束特性、波长、激光功率和脉冲持续时间。光纤激光通过改善与高反射率材料的耦合、改善熔池的凝固行为、消除缺陷、改善穿透深度控制的同时还补偿不良的零件装配,伴随着先进的摆动焊接技术已经显示出减轻这些顾虑的希望。

光纤激光焊接技术为最新一代电动汽车的低成本和高可靠性电池做出了贡献。光纤激光焊接可靠地为电动车电池提供始终如一的高质量焊接,把铝、铜、镀镍钢以及这些材料的组合焊接在一起。

光纤激光器拥有最佳的光束质量、最高的亮度、最高的输出功率以及最高的电光转换效率,这些因素使光纤激光在加工中的效率和成本上比其他激光要优秀很多。传统的激光焊接技术,例如连续波CO2焊接激光器在精度和焊接中希望避免的高热输入方面受到限制。另一方面,传统脉冲Nd:YAG的限制是最大焊接速度、可实现的最小光斑尺寸以及能获得的电光能量转换效率。与传统CO2、YAG等激光焊接工艺相比,光纤激光焊接工艺具有明显的优势。这主要得益于金属材料对波长为1070 nm光纤激光的反射系数更低。高功率光纤激光器在焊接铝、铜等高反射系数金属材料时的优势尤其明显。越来越多的应用要求更高的精度控制、更低的热输入和更低的电能消耗。连续波光纤激光焊接是一种提供这些功能的技术。因此,光纤激光焊接越来越受到以汽车行业及其供应商为代表的行业的追捧。

目前,外国正在研发电池焊接用光纤激光系统的公司有比如美国的IPG 和德国的通快,国内做光纤激光焊接比较有代表性的企业是联赢激光,其产品包括了1- 4kW的光纤焊接机。联赢激光认为动力电池前景十分好,激光焊接业绩增长十分乐观。2017年公司实现总营业收入7.28亿元,同比增长74.86%。根据预测,2020年国内动力电池需求量有望达到146GWh,比2016提高3.7倍。届时,新能源汽车的快速发展将为激光焊接动力电池带来强劲的需求。

2017年中国激光焊接加工设备市场规模超过60亿元,比前一年增长了35%,呈现加快增长的趋势。目前激光加工也就几类,表面加工包括打码标记和修复、强化,另外就是切割和焊接。相比于250亿的切割市场,目前焊接的规模仍然未上来,具体原因是因为激光焊接的工艺更加复杂,定制化加工案例更多。无论是穿透焊、深熔焊、拼焊还是搭接焊,都需要考虑是同种还是异种材料,其次要根据材料考虑采用什么激光器,以及功率,最后还要配备高度自动化的操作系统、定位精准的夹具、机器视觉等组合成一套高性能的激光焊接方案。另外还要与弧焊、点焊对比考虑成本。这些都是以前激光焊接市场做不大的重要原因。而这两年定制化的激光焊接方案开发越来越成熟,只等市场应用的热点爆发了。

过去三年国家大力扶持新能源电动汽车发展,带动了动力电池激光加工设备的增长,2017年给激光焊接带来至少二十多亿的激光设备需求。而未来再一次引爆激光焊接市场的可能会是消费电子元件的激光焊接,包括锡焊、电子产品的金属片,以及电子产品的金属外壳等,再往后有可能是聚合物特别是塑料焊接潜力巨大,塑料是继金属、木材、布料后,日常生活中大量应用的一种材料,包括在家具、家电、玩具、通信设备、眼镜、厨具等数百个产业有大量应用,然而因为激光的热熔效应,使得激光加工塑料一直以来是个难题,市场更是无法扩展。还没有被开发的恰恰就是市场潜力最大的。

来源:特域机电

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