Лазерный мир

А. Г. Лупачев, Н. М. Шукан, А. В. Барлюгов //В сборнике: Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии. Материалы Международной научно-технической конференции. Могилев, 2025. С. 180.

Медь имеет самую высокую электропроводность и теплопроводность среди других конструкционных материалов. Благодаря высокой электропроводности, медь применяют для изготовления обмоток тяговых двигателей электромобилей. Ввиду большой теплопроводности трудно локализовать тепло, вводимое при сварке для формирования устойчивой сварочной ванны. Медь имеет высокую отражательную способность и лазерный луч отражается от поверхности жидкой сварочной ванны, что вынуждает существенно увеличивать мощность в пятне нагрева.
Для исследования использовали аппарат ручной лазерной сварки OREE LAZER OR-HV, имеющий длину волны излучения (1070 ± 5) нм мощ- ностью 2000 Вт.

Для уменьшения теплоотвода торцевой венец статора тягового электро- двигателя выполнили в виде набора медных пластин в количестве 10 ед. толщиной 2 мм. Наличие теплового зазора между набором пластин позволило существенно уменьшить тепловой поток в направлении толщины венца, поскольку поверхности отдельных пластин служат изотермической границей для теплопроводности, а радиационный теплообмен концентрируется между отдель- ными медными пластинами. При этом расчетная тепловая схема процесса распространения теплоты преобразовалась с полубесконечного тела в полу- бесконечную пластину. Таким образом, при равной тепловой мощности в пятне нагрева лазерного луча применение конструкции венца тягового электро- двигателя в виде набора пластин позволяет уменьшить теплоотвод и обеспе- чивает устойчивое формирование жидкой сварочной ванны на меньшей мощности лазерного луча.

Применение лазерной сварки без присадочного металла позволяет сва- ривать сечение медных выводов площадью электрического контакта до 30 мм2. При большей площади электрического контакта необходимо применять лазерную сварку-пайку.

Авторами разработана технология лазерной сварки-пайки на основе при- менения присадочной кремнемарганцовистой проволоки диаметром 1,2 мм при сдувании ионизационной линзы азотом. Определены параметры сварки: размер фокусного пятна, форма развертки пятна.