新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率模塊引腳焊接質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的電氣性能與機(jī)械穩(wěn)定性。

1、傳統(tǒng)焊接工藝的局限性

傳統(tǒng)焊接工藝中，電弧放電時(shí)間微秒級(jí)，且伴隨強(qiáng)烈弧光，導(dǎo)致工藝人員無(wú)法借助常規(guī)檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確判斷電弧實(shí)際位置與形態(tài)。電弧位置偏移、熱輸入不均勻容易導(dǎo)致虛焊、飛濺等焊接缺陷。

2、引入超高速攝像機(jī)觀測(cè)

某精密電機(jī)廠的工藝工程師們引入了中科君達(dá)視界自研的高靈敏度千眼狼NEO 25超高速攝像機(jī)，以26萬(wàn)像素分辨率下11萬(wàn)幀/秒高速采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)放電弧光演化全過(guò)程的微秒級(jí)解析，揭示引腳接觸界面微區(qū)能量分布特征與焊縫形變的內(nèi)在關(guān)聯(lián)機(jī)制。

3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及解析

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)拍攝對(duì)象為功率模塊的金屬引腳，直徑10mm，視場(chǎng)范圍100mm×100mm，工作距離為15cm。選用中科君達(dá)視界自研的千眼狼NEO 25超高速攝像機(jī)，進(jìn)行ROI裁剪，幀率高達(dá)110,000fps，采用圖像智能觸發(fā)方式鎖定放電瞬間。

電弧放電動(dòng)態(tài)特性

電弧起始階段（0~0.2ms）：焊接電流通過(guò)引腳間隙時(shí)，極高的電場(chǎng)強(qiáng)度促使引腳周?chē)鷼怏w分子發(fā)生電離，釋放出自由電子與離子。自由電子進(jìn)一步與氣體分子碰撞發(fā)生鏈?zhǔn)诫婋x反應(yīng)，氣體瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子態(tài)物質(zhì)，形成明亮的等離子柱，但體積較小且集中在引腳尖端附近（見(jiàn)下圖）。

穩(wěn)定燃燒階段（0.2~0.8ms）：隨著能量持續(xù)輸入，等離子迅速向外擴(kuò)張，形態(tài)由細(xì)長(zhǎng)狀演變?yōu)榍驙罨蚰⒐綘睢Ｔ陔姶帕崤鲎擦Φ纫蛩赜绊懴拢入x子柱內(nèi)部能量分布不均勻，內(nèi)部離子和電子發(fā)生定向遷移，進(jìn)一步加劇形態(tài)跳動(dòng)與擴(kuò)散（見(jiàn)下圖）。

衰減熄滅階段（0.8~1.2ms）：當(dāng)焊接電流逐漸減小，等離子柱能量降低，內(nèi)部離子與電子復(fù)合反應(yīng)速率加快，部分區(qū)域回到中性氣體狀態(tài)，等離子柱在表面張力與氣體阻力作用下，逐漸向電極間隙收縮，逐步消失，焊接過(guò)程結(jié)束（見(jiàn)下圖）。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)利用中科君達(dá)視界自研的千眼狼NEO 25超高速攝像機(jī)細(xì)致捕捉到整個(gè)引腳焊接中的電弧放電過(guò)程，量化了電弧的時(shí)空分布特征和不穩(wěn)定性，為提升焊接質(zhì)量、推動(dòng)精密電機(jī)制造工藝進(jìn)步提供可視化的圖像依據(jù)。

中科君達(dá)視界自研的千眼狼NEO 25超高速攝像機(jī)在新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用，為解決焊接缺陷問(wèn)題提供了可視化依據(jù)。這一技術(shù)突破不僅提升了焊接質(zhì)量，更推動(dòng)了精密制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，為新能源汽車(chē)等高端制造業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇