파란색 반도체 바카라 처리
프로세스 정보학을 목표로

전자 ​​솔루션 | 모터 관련

탄소 중립을 목표로하는 녹색 성장 전략은 일본 정부에 의해 공식화되었으며, 목표는 2013 년 회계 연도에서 2030 년에 온실 가스를 46% 줄이는 것입니다. 자동차 전기 화는 온실 가스 감소 목표를 달성하는 데 중요한 요소로 간주됩니다. 자동차의 전기화에서 주요 부품은 모터, 배터리 및 인버터로 대체 될 것이므로 생산 기술 개혁이 급격한 생산 확장을 충족시키는 것이 긴급한 산업 문제가되었습니다. 특히, 알루미늄 가공에 대한 수요를 충족시키는 것이 필수적이며, 이는 전기 전도도가 높기 때문에 전기 및 열전도율에 점점 더 중량을 줄이기위한 모터의 와이어로 점점 더 많이 사용됩니다. 여기에서 우리는 파란색 반도체 바카라 광원, 가공 예제 및 분석 측정 장비를 사용하여 품질 평가 가공 예를 소개하고 향후 프로세스 정보학을 살펴 봅니다.

최근에, Blue Semiconductor 레이저 장치에 대한 효율성 및 높은 출력을위한 기술은 놀라운 진전을 이루고 있지만 장치의 출력 만 10W 미만이며 레이저 처리의 광원에는 출력이 충분하지 않습니다. Shimadzu는 Osaka University의 Tsukamoto Masahiro 교수와 함께 NEDO 프로젝트에 참여해 왔으며, 많은 청색 반 전환기 레이저 장치의 출력을 묶는 고유 한 고 브라이트 빔 조합 기술을 사용하여 고등성 및 고전력이 될 수있는 파란색 반도체 레이저 광원을 개발해 왔습니다 (표 1). 2020 년에 우리는 3 개의 500W 블루 반도체 레이저를 결합한 빗질을 개발하여 1.5kw/섬유 코어 직경의 φ400μm를 달성했습니다.

[표 1 : NEDO 프로젝트에서 개발 된 청색 반도체 바카라 광원]
연간 섬유 출력 [W] 섬유 코어 직경 [μm] 전력 밀도 [MW/CM2] 비고
2016 100 φ100 1.3
2018 200 φ100 2.6
1K φ400 0.8 200W, 5 콤비너 출력
2019 500 φ200 1.6
2020 1.5K φ400 1.2 200W, 3 콤비너 출력

EV 생산의 높은 정확도와 효율성에 기여하는 청색 반도체 바카라를위한 구리 용접 기술

설문 조사

자동차의 전기화로 인해 수요가 증가하고있는 구리 및 알루미늄 과정에서 기존 바카라 처리 방법에서 청색 반도체 바카라 처리로의 원활한 전환이 필요하며 기술 개발로 진행되고 있습니다. 이전 바카라 처리는 기술 상속을 통한 경험적 노하우를 사용하여 조정되었습니다. 반면에 블루 바카라로 가공하는 것은 새로운 분야이며 경험을 축적하는 데 시간이 걸립니다. 그러나 자동차의 진행중인 전기 화에 대응하기 위해서는 경험에 의존하지 않는 생산 기술 개혁에 대한 강력한 수요가있어 긴급한 문제가됩니다.

솔루션

프로세스 정보학은 프로세스 전반에 걸쳐 데이터 수집, 분석 및 활용에 중점을 둔 방법론 및 기술을 말하고 최적화를 위해이를 활용합니다. 바카라 처리에 대한 프로세스 정보학은 바카라 빔 매개 변수, 재료 물리적 특성 데이터, 처리 평가 데이터 및 기타 재료를 수집하고 최적의 처리 조건 및 품질을 향상시키기 위해이를 활용합니다. 또한 생산성과 비용 절감에 기여할 수도 있습니다.
또한 기계 학습과 같은 인공 지능 기술은 데이터를 수집, 분석, 모델 및 제어하는 ​​데 사용되며 더 발전 할 것입니다.

Shimadzu Corporation은 바카라 기술 외에도 금속 재료의 분석 및 측정 기술을 보유하고 있습니다. 이 분석 측정 기술을 사용하여 얻은 가공 품질 데이터 및 바카라 가공 매개 변수 데이터를 축적하고 기계 학습과 같은 정보학을 활용함으로써 경험에 의존하지 않고 최적의 최적의 가공 조건을 미리 예측하고 프로세스 개발 기간을 단축 할 수 있습니다.
다음은 파란색 반도체 바카라 광원과 품질 검증을 사용한 가공의 예를 보여줍니다.

파란색 반도체 바카라 소스를 사용한 가공 및 가공 품질 검증의 예

① EV 모터 용 코일의 엉덩이 용접 및 와이어 용접

그림 1은 엉덩이 용접의 예를 보여줍니다. 가공 조건은 1.5kW의 바카라 출력, 600μm의 조사 빔 직경 및 0.1S의 바카라 조사 시간이며, AR 가스를 25L/분의 조사 섹션에 분무하여 산화를 억제합니다.
구리 와이어는 레이저 조사에 의해 통합되었으며, 조인트를 포함한 구리선의 전기 저항이 측정되었으며 정확도는 1%미만의 이론적 값과 일치하여 성능이 단일 구리 와이어와 전기적으로 자유 롭다는 것을 확인했습니다.
그림 2는 알루미늄의 평평한 와이어를 용접하는 예를 보여줍니다. 팁의 코팅이 제거 된 알루미늄 플랫 와이어 (2mm x 3mm)는 끝면이 정렬되고 바카라가 끝면에 적용되도록 배열됩니다.

바카라

[그림 1 : φ1.8mm 순수 구리 단일 와이어의 용접 예]

바카라

[그림 2 : 평면 알루미늄 와이어의 용접의 예]

구리 및 알루미늄 재료의 가공 공정을 기존 공정에서 바카라 용접으로 부드럽게 전환하려면 바카라 용접의 가공 품질을 정확하게 확인하는 것이 필수적입니다. 특히 용접 내부의 공극 (공석)은 결합 강도에 영향을 미치므로 정량 분석이 필수적입니다.
Shimadzu의 Microfocus X-ray CT 시스템을 사용하여 Inspexio SMX-225CT FPD HR PLUS를 사용하여 전체 조인트의 연속 단면에서 비파괴 적으로 관찰 될 수 있으므로 가공 품질을 확인하는 데 이상적입니다. 그림 3 은이 장치를 보여줍니다. 그림 4는 φ1.8mm 순수한 구리 단일 와이어 엉덩이 용접의 미세 해로 X- 선 CT 관찰 결과를 보여줍니다 (그림 1). 관절 전체에 균열이나 조정이 없음을 알 수 있습니다. 또한,도 4의 상단의 단면 이미지에 도시 된 바와 같이, 100 μm의 공허가 하나 있고, 10 μm의 φ도 여러 공간이있는 것으로 밝혀졌다. 처리 조건을 최적화함으로써 공극을 줄일 수 있습니다.
그림 5는 알루미늄 플랫 와이어 용접의 CT 기반 단면 이미지의 예입니다 (그림 2). 공극이 확인되지 않았으며, 우리는 매우 고품질 용접이 달성되었음을 확인했습니다.

[그림 3 Microfocus X-ray CT 시스템]

[그림 4 CT 이미지의 φ1.8mm 구리 단일 와이어 용접]
위 : 단면, 하단 : 세로 섹션
[그림 5 CT 알루미늄 플랫 각도 용접의 이미지]
위 이미지 : 3D 디스플레이 이미지, 하단 이미지 : 단면

② 바카라 분말 충전 방법을 사용한 구리 코팅 (LMD)

다음, 바카라 분말 충전 방법 (LMD)을 사용하여 SUS 기판의 구리 코팅의 예가 표시됩니다. LMD는베이스 재료가 바카라로 조사되는 방법이며,이어서 금속 분말은 염기 재료의 표면에 형성된 용융 풀에 공급하여 고형화 및 축적을 녹입니다. 실험 설정은도 6에 나와있다. 기존의 LMD는 안정적인 용융 풀을 형성하기 위해 고출력 바카라가 필요했지만, 중심으로부터 금속 분말을 뿌려서 파란색 반도체 바카라로 조사함으로써 둘레 방향으로부터의 높은 광 흡수 속도를 갖는 파란색 반도체 바카라로 조사함으로써 비행의 금속 분말은 기본 수면에 도달하기 전에 녹아 내려 가고, 저열 된 고위 화력을 억제하고, 고정 된 고위화물을 억제하고, 고정 된 고위 화력을 억제하고.
처리 조건은 총 파란색 바카라 출력 120W 및 스캐닝 속도는 80mm/s입니다. 구리 분말의 평균 입자 크기는 대략 30 μm이고 분말의 수렴 직경을 제어하기위한 가스 유속은 3.5 l/min이다. 도 7에 도시 된 바와 같이, 구리 코팅은 아무런 문제없이 SUS 기판에 형성된다.

[그림 6 : 바카라 코팅 실험 설정]

[그림 7 SUS 기판에서 구리 코팅의 예]

LMD를 사용하여 SUS 기판상의 순수한 구리로 코팅 된 샘플의 경우, 기본 금속이 용접 금속으로 녹을 때 희석이라고하는 희석 정도를 정확하게 분석하는 것이 바람직하다. Shimadzu의 Electron Beam Microanalyzer (EPMA)는 소규모 영역에서의 요소 유형, 중량 비율 및 분포를 측정 할 수있는 표면 분석 기술입니다. 그림 8은 Shimadzu Seisakusho의 EPMA-8050G 및 주요 사양을 보여줍니다.

항목 성능
형태 학적 관찰 약 40 ~ 100,000 회
측정 요소 범위 be (원자 번호 : 4)
~ u (원자 번호 : 92)
분석 깊이 표면에서 몇 μm
설치할 수 있습니다
샘플 크기
100 × 100 × H50mm
설치할 수 있습니다
샘플 무게
2kg (진공 저항성, 전기 전도성 필요)

[그림 8 EPMA-8050G 및 주 사양]

그림 9는 EPMA를 사용하여 순수한 구리로 코팅 된 가공 된 샘플 (그림 7)의 분석 결과를 보여줍니다. 우리는 Fe Kα 광선을 사용하여 SUS의 내용을 확인했습니다. Fe (Kα) 및 Cu (Kα)는 하나의 단면에서 측정되고 철 및 구리의 2 차원 요소 매핑이 수행된다. 도 9에 도시 된 결과는 철과 구리가 비교적 분리되고 표면이 거의 구리임을 보여준다.

[그림 9 EPMA를 사용한 순수한 구리 코팅 샘플의 원소 매핑]

프로세스 정보학 및 파란색 반도체 바카라 소스를 통한 생산 기술 개혁에 기여

이 기사에 도입 된 청색 반도체 레이저를 사용한 가공 프로세스에서, 무효 감소 및 비슷한 금속 혼합을 최적화하기 위해 마이크로 포커스 X- 선 CT 및 전자 빔 마이크로 분석기의 결과를 물백해야합니다. 또한 제품은 프로세스 정보학으로 개발 될 것으로 예상되는데, 이는 다른 분석 및 측정 장비 (예 : 범용 테스트 기계, 고속 비디오 카메라, 레이저 스펙트럼 분석기 등)를 결합하여 가공 품질을 검증하고 최적의 가공 프로세스를 미리 예측하는 분석 결과를 축적 할 것으로 예상됩니다. 이는 제조 기술 개혁의 과제에 대한 솔루션을 즉시 제안 할 것이며, 파란색 반도체 레이저 광원을 레이저 처리의 광원으로서 사실상 표준으로 만드는 것을 목표로합니다.

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