EV电池制造商如何用FRM技术消除铜焊飞溅

2026-06-23 16:48:11

在EV电池制造中，飞溅不仅仅是外观问题，更暗藏安全隐患。

铜飞溅颗粒落在隔膜上会导致微短路。电池包中的微短路导致热失控。

这条事件链是EV电池OEM将焊缝飞溅视为零容忍缺陷的原因——不是工艺问题，而是安全问题。

这就是为什么行业正在从标准单模激光器转向FRM（光纤环形模式）技术。

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为什么铜焊接产生飞溅

根本原因：小孔不稳定。

铜在室温下反射约95%的1070nm激光。为了启动小孔，需要功率密度超过约100 MW/cm²。一旦形成，小孔本质上是不稳定的——它由蒸汽压力（保持空腔开放）、表面张力及周围熔池的静水压力（作用是封闭）之间的动态平衡维持。

当小孔塌陷时，它困住一团金属蒸汽，爆炸性膨胀，将熔融金属高速弹出，由此产生飞溅。

FRM——光纤环形模式——从单根光纤输出两个同轴光束：

· 中心光束：高亮度单模芯（14μm，M²≤1.05）——熔化金属并驱动小孔深入材料

· 环形光束：围绕芯的环形光束（100μm环，BPP≤5）——加宽小孔开口并保持出口通道开放

两个光束都可以独立实时控制（1–100%）。

关键洞察：是几何，不是热量。在熔融金属小孔内部，气泡不断形成。对于无飞溅焊接，这些气泡必须在小孔关闭之前通过小孔开口向上逃逸。

单模中心光束本身产生窄小孔——一个顶部开口很小的紧密深腔。深处形成的气泡很难通过这个狭窄通道逃逸。当它们无法逃逸时，就被困住。当小孔关闭时，被困气体爆炸性膨胀：飞溅。

FRM机制通过两条并行路径运作：

· 中心光束熔化铜并形成深小孔

· 环形光束在表面加宽小孔开口，在熔池上方创建宽阔的出口通道

· 小孔内的气体和蒸汽气泡现在可以自由向上逃逸

· 同时，环形光束拦截正在向上加速的熔融金属并将其转移回焊缝熔池

在高亮度光纤激光器赛道持续深耕多年，光惠激光自主研发的 FRM 环形光斑激光器，可适配新能源车铜、铝等高反材料作业。

焊接成型飞溅极低，焊缝无爆点、裂纹，助力企业实现高效规模化制造。