Ласерско заварување
Во последниве години, благодарение на брзиот развој на новата енергетска индустрија, ласерското заварување брзо навлезе во целата нова енергетска индустрија поради неговите брзи и стабилни предности.Меѓу нив, опремата за ласерско заварување претставува најголем дел од апликациите во целата нова енергетска индустрија.
Ласерското заварување брзо стана прв избор во сите сфери на животот поради неговата голема брзина, голема длабочина и мала деформација.Од заварување на место до заварување со задник, заварување со акумулација и запечатување, ласерското заварување обезбедува неспоредлива прецизност и контрола.Тој игра важна улога во индустриското производство и производство, вклучувајќи воена индустрија, медицинска нега, воздушна, 3C автоделови, механички лим, нова енергија и други индустрии.
Во споредба со другите технологии за заварување, ласерското заварување има свои уникатни предности и недостатоци.
Предност:
1. Брза брзина, голема длабочина и мала деформација.
2. Заварувањето може да се врши на нормална температура или под посебни услови, а опремата за заварување е едноставна.На пример, ласерскиот зрак не се движи во електромагнетно поле.Ласерите можат да заваруваат во вакуум, воздух или одредени средини со гас и можат да заваруваат материјали кои се преку стакло или проѕирни на ласерскиот зрак.
3. Може да заварува огноотпорни материјали како што се титаниум и кварц, а може да заварува и различни материјали со добри резултати.
4. Откако ласерот е фокусиран, густината на моќноста е висока.Односот може да достигне 5:1 и може да достигне до 10:1 при заварување уреди со голема моќност.
5. Може да се изврши микро заварување.Откако ќе се фокусира ласерскиот зрак, може да се добие мало место и може точно да се постави.Може да се примени на склопување и заварување на микро и мали работни парчиња за да се постигне автоматско масовно производство.
6. Може да заварува тешко достапни места и да врши бесконтактно заварување на долги растојанија, со голема флексибилност.Особено во последниве години, технологијата за ласерска обработка YAG ја усвои технологијата за пренос на оптички влакна, што овозможи технологијата на ласерско заварување да биде пошироко промовирана и примена.
7. Ласерскиот зрак лесно се дели во време и простор, а повеќе зраци може да се обработуваат на повеќе локации истовремено, обезбедувајќи услови за попрецизно заварување.
Дефект:
1. Точноста на склопувањето на работното парче се бара да биде висока, а положбата на зракот на работното парче не може значително да се отстапува.Тоа е затоа што големината на ласерското место по фокусирањето е мала, а шевот на заварот е тесен, што го отежнува додавањето метални материјали за полнење.Ако точноста на склопувањето на работното парче или точноста на позиционирањето на зракот не ги задоволува барањата, може да се појават дефекти при заварување.
2. Цената на ласерите и поврзаните системи е висока, а еднократната инвестиција е голема.
Вообичаени дефекти на ласерско заварување во производството на литиумски батерии
1. Порозност на заварување
Вообичаени дефекти во ласерското заварување се порите.Растопениот базен за заварување е длабок и тесен.За време на процесот на ласерско заварување, азот го напаѓа растопениот базен однадвор.За време на процесот на ладење и зацврстување на металот, растворливоста на азот се намалува со намалувањето на температурата.Кога стопениот метал од базенот ќе се олади за да почне да кристализира, растворливоста ќе опадне нагло и наеднаш.Во тоа време, голема количина гас ќе таложи за да формира меурчиња.Ако лебдечката брзина на меурите е помала од брзината на кристализација на металот, ќе се создадат пори.
Во апликациите во индустријата за литиумски батерии, често откриваме дека порите е особено веројатно да се појават за време на заварувањето на позитивната електрода, но ретко се појавуваат за време на заварувањето на негативната електрода.Тоа е затоа што позитивната електрода е направена од алуминиум, а негативната е од бакар.За време на заварувањето, течниот алуминиум на површината се кондензира пред целосно да се излее внатрешниот гас, спречувајќи го гасот да се прелее и да формира големи и мали дупки.Мали стомати.
Покрај причините за порите споменати погоре, порите вклучуваат и надворешен воздух, влага, површинско масло итн. Покрај тоа, насоката и аголот на дување на азот исто така ќе влијаат на формирањето на порите.
Што се однесува до тоа како да се намали појавата на порите за заварување?
Прво, пред заварување, дамките од масло и нечистотиите на површината на влезните материјали треба навреме да се исчистат;во производството на литиумски батерии, инспекцијата на дојдовниот материјал е суштински процес.
Второ, протокот на заштитниот гас треба да се прилагоди според фактори како што се брзината на заварувањето, моќноста, положбата итн., и не треба да биде ниту преголем ниту премногу мал.Притисокот на заштитната наметка треба да се прилагоди според факторите како што се моќноста на ласерот и позицијата на фокусирање и не треба да биде ниту премногу висок ниту премногу низок.Обликот на млазницата на заштитната наметка треба да се прилагоди според обликот, насоката и другите фактори на заварувањето, така што заштитната наметка може рамномерно да ја покрие областа за заварување.
Трето, контролирајте ја температурата, влажноста и прашината во воздухот во работилницата.Температурата и влажноста на околината ќе влијаат на содржината на влага на површината на подлогата и на заштитниот гас, што пак ќе влијае на создавањето и излегувањето на водена пареа во стопениот базен.Ако температурата и влажноста на околината се превисоки, ќе има премногу влага на површината на подлогата и заштитниот гас, што ќе генерира голема количина на водена пареа, што ќе резултира со пори.Ако температурата и влажноста на околината се премногу ниски, ќе има премалку влага на површината на подлогата и во заштитниот гас, со што се намалува создавањето на водена пареа, а со тоа се намалуваат порите;дозволете квалитетниот персонал да ја открие целната вредност на температура, влажност и прашина на станицата за заварување.
Четврто, методот на замавнување со зрак се користи за намалување или елиминирање на порите при ласерското заварување со длабока пенетрација.Поради додавање на замав при заварувањето, повратното замавнување на гредата кон заварениот спој предизвикува повторно топење на дел од заварениот спој, што го продолжува времето на престој на течниот метал во базенот за заварување.Во исто време, отклонувањето на зракот исто така го зголемува внесот на топлина по единица површина.Односот длабочина-ширина на заварот е намален, што е погодно за појава на меурчиња, а со тоа ги елиминира порите.Од друга страна, замавнувањето на зракот предизвикува соодветно замавнување на малата дупка, што исто така може да обезбеди сила на мешање за базенот за заварување, да ја зголеми конвекцијата и мешањето на базенот за заварување и да има корисен ефект врз елиминирањето на порите.
Петто, фреквенцијата на импулсот, фреквенцијата на импулсот се однесува на бројот на импулси што ги емитува ласерскиот зрак по единица време, што ќе влијае на влезот на топлина и акумулацијата на топлина во стопениот базен, а потоа ќе влијае на температурното поле и полето на проток во стопениот базен.Ако фреквенцијата на пулсот е превисока, тоа ќе доведе до прекумерно внесување топлина во стопениот базен, предизвикувајќи температурата на стопениот базен да биде превисока, создавајќи метална пареа или други елементи кои се испарливи на високи температури, што резултира со пори.Ако фреквенцијата на пулсот е премногу мала, тоа ќе доведе до недоволна акумулација на топлина во стопениот базен, предизвикувајќи температурата на стопениот базен да биде премногу ниска, намалувајќи го растворањето и бегството на гасот, што резултира со пори.Општо земено, фреквенцијата на пулсот треба да биде избрана во разумен опсег врз основа на дебелината на подлогата и моќноста на ласерот, и да избегнува да биде превисока или прениска.
Дупки за заварување (ласерско заварување)
2. Прскање на заварот
Прскањето создадено за време на процесот на заварување, ласерското заварување сериозно ќе влијае на квалитетот на површината на заварот и ќе ја загади и оштети леќата.Општите перформанси се следни: по завршувањето на ласерското заварување, многу метални честички се појавуваат на површината на материјалот или работното парче и се прилепуваат на површината на материјалот или работното парче.Најинтуитивната изведба е тоа што при заварување во режимот на галванометарот, по одреден период на употреба на заштитната леќа на галванометарот, на површината ќе има густи јами, а овие јами се предизвикани од прскање на заварување.По долго време, лесно е да се блокира светлината, а ќе има проблеми со светлото за заварување, што ќе резултира со низа проблеми како што се расипано заварување и виртуелно заварување.
Кои се причините за прскање?
Прво, густината на моќноста, колку е поголема густината на моќноста, толку е полесно да се генерира прскање, а прскањето е директно поврзано со густината на моќноста.Ова е вековен проблем.Индустријата барем досега не можеше да го реши проблемот со прскањето, а може само да каже дека е малку намален.Во индустријата за литиумски батерии, прскањето е најголемиот виновник за краток спој на батеријата, но не може да ја реши основната причина.Влијанието на прскањето врз батеријата може да се намали само од гледна точка на заштита.На пример, околу делот за заварување се додаваат круг порти за отстранување прашина и заштитни капаци, а кругови се додаваат низи воздушни ножеви за да се спречи ударот од прскање или дури и оштетување на батеријата.Уништувањето на животната средина, производите и компонентите околу станицата за заварување може да се каже дека ги исцрпило средствата.
Што се однесува до решавањето на проблемот со прскањето, може да се каже само дека намалувањето на енергијата на заварувањето помага да се намали прскањето.Намалувањето на брзината на заварување исто така може да помогне ако пенетрацијата е недоволна.Но, во некои посебни барања за процесот, тоа има мал ефект.Тоа е истиот процес, различни машини и различни серии материјали имаат сосема различни ефекти на заварување.Затоа, во новата енергетска индустрија постои непишано правило, еден сет на параметри за заварување за едно парче опрема.
Второ, ако површината на обработениот материјал или работното парче не се исчисти, дамките од масло или загадувачите исто така ќе предизвикаат сериозни прскања.Во тоа време, најлесно е да се исчисти површината на обработениот материјал.
3. Висока рефлексивност на ласерско заварување
Општо земено, високата рефлексија се однесува на фактот дека материјалот за обработка има мала отпорност, релативно мазна површина и ниска стапка на апсорпција за блиски инфрацрвени ласери, што доведува до голема количина на ласерска емисија и затоа што повеќето ласери се користат вертикално Поради материјалот или мала количина на наклон, повратната ласерска светлина повторно влегува во излезната глава, па дури и дел од повратната светлина се спојува во влакното што пренесува енергија и се пренесува назад по влакната кон внатре. на ласерот, со што основните компоненти во ласерот продолжуваат да бидат на висока температура.
Кога рефлексивноста е превисока за време на ласерското заварување, може да се преземат следниве решенија:
3.1 Користете анти-рефлектирачки слој или третирајте ја површината на материјалот: обложувањето на површината на материјалот за заварување со премаз против рефлексија може ефикасно да ја намали рефлексивноста на ласерот.Овој слој е обично специјален оптички материјал со мала рефлексивност што ја апсорбира ласерската енергија наместо да ја рефлектира назад.Во некои процеси, како што се струјното колекторско заварување, меко поврзување итн., површината може да биде и врежана.
3.2 Прилагодете го аголот на заварување: со прилагодување на аголот на заварување, ласерскиот зрак може да се сруши на материјалот за заварување под посоодветен агол и да го намали појавувањето на рефлексија.Вообичаено, ако ласерскиот зрак паѓа нормално на површината на материјалот што треба да се заварува е добар начин да се намалат рефлексиите.
3.3.Овие апсорбери ја апсорбираат ласерската енергија и ја намалуваат рефлексивноста.Соодветниот абсорбент треба да се избере врз основа на специфичните материјали за заварување и сценаријата за примена.Во индустријата за литиумски батерии, ова е малку веројатно.
3.4 Користете оптички влакна за пренос на ласер: Ако е можно, оптичкото влакно може да се користи за пренос на ласерот до положбата на заварување за да се намали рефлексивноста.Оптичките влакна можат да го водат ласерскиот зрак до областа за заварување за да се избегне директно изложување на површината на материјалот за заварување и да се намали појавата на рефлексии.
3.5 Прилагодување на параметрите на ласерот: со прилагодување на параметрите како што се ласерска моќност, фокусна должина и фокален дијаметар, може да се контролира дистрибуцијата на ласерската енергија и да се намалат рефлексиите.За некои рефлектирачки материјали, намалувањето на ласерската моќ може да биде ефикасен начин за намалување на рефлексиите.
3.6 Користете разделувач на зрак: Разделувачот на зрак може да води дел од ласерската енергија во уредот за апсорпција, со што се намалува појавата на рефлексии.Уредите за разделување на зраците обично се состојат од оптички компоненти и апсорбери, а со избирање соодветни компоненти и прилагодување на распоредот на уредот може да се постигне помала рефлексивност.
4. Заварување под рез
Во процесот на производство на литиумски батерии, кои процеси имаат поголема веројатност да предизвикаат поткопување?Зошто се случува поткопување?Ајде да го анализираме.
Под сече, генерално суровините за заварување не се добро комбинирани едни со други, јазот е преголем или се појавува жлебот, длабочината и ширината се во основа поголеми од 0,5 mm, вкупната должина е поголема од 10% од должината на заварот, или поголема од стандардниот процес на производот бараната должина.
Во целиот процес на производство на литиумски батерии, поверојатно е да се случи поткопување, и тоа генерално се дистрибуира во предзаварувањето и заварувањето на цилиндричната покривна плоча и предзаварувањето и заварувањето на квадратната алуминиумска обвивка.Главната причина е што заптивната покривна плоча треба да соработува со обвивката за заварување, процесот на совпаѓање помеѓу заптивната плоча и обвивката е подложен на прекумерни празнини во заварот, жлебови, колапс, итн., па затоа е особено подложен на поткопувања .
Значи, што предизвикува поткопување?
Ако брзината на заварување е премногу голема, течниот метал зад малата дупка што покажува кон центарот на заварот нема да има време да се прераспредели, што ќе резултира со зацврстување и поткопување на двете страни на заварот.Со оглед на горенаведената ситуација, треба да ги оптимизираме параметрите за заварување.Едноставно кажано, се повторуваат експерименти за да се потврдат различни параметри и продолжете да правите DOE додека не се најдат соодветните параметри.
2. Прекумерните празнини за заварување, жлебови, колабирања итн. на материјалите за заварување ќе ја намалат количината на стопениот метал што ги пополнува празнините, со што е поголема веројатноста да се појават поткопувања.Ова е прашање на опрема и суровини.Дали суровините за заварување ги задоволуваат барањата за влезните материјали од нашиот процес, дали точноста на опремата ги задоволува барањата итн. Нормална практика е постојано да се мачат и тепаат добавувачите и луѓето задолжени за опремата.
3. Ако енергијата падне премногу брзо на крајот од ласерското заварување, малата дупка може да се сруши, што ќе резултира со локално поткопување.Правилното совпаѓање на моќноста и брзината може ефикасно да го спречи формирањето на поткопувања.Како што вели старата поговорка, повторете ги експериментите, проверете различни параметри и продолжете со DOE додека не ги најдете вистинските параметри.
5. Колапс на центарот на заварот
Ако брзината на заварување е бавна, стопениот базен ќе биде поголем и поширок, зголемувајќи ја количината на стопениот метал.Ова може да го отежне одржувањето на површинскиот напон.Кога стопениот метал станува премногу тежок, центарот на заварот може да потоне и да формира натопи и јами.Во овој случај, густината на енергијата треба соодветно да се намали за да се спречи колапс на базенот на топење.
Во друга ситуација, јазот за заварување само формира колапс без да предизвика перфорација.Ова е несомнено проблем со приспособувањето на опремата за печат.
Соодветното разбирање на дефектите што може да се појават за време на ласерското заварување и причините за различните дефекти овозможува поцелен пристап за решавање на сите абнормални проблеми со заварувањето.
6. Пукнатини за заварување
Пукнатините што се појавуваат при континуирано ласерско заварување се главно термички пукнатини, како што се кристални пукнатини и пукнатини за втечнување.Главната причина за овие пукнатини се големите сили на собирање што ги создава заварот пред целосно да се зацврсти.
Постојат и следниве причини за пукнатини во ласерското заварување:
1. Неразумен дизајн на заварот: Неправилниот дизајн на геометријата и големината на заварот може да предизвика концентрација на стресот при заварување, а со тоа да предизвика пукнатини.Решението е да се оптимизира дизајнот на заварот за да се избегне концентрацијата на стресот при заварување.Можете да користите соодветни офсет завари, да ја промените формата на заварот итн.
2. Неусогласеност на параметрите за заварување: Неправилниот избор на параметрите за заварување, како што се пребрза брзина на заварување, преголема моќност итн., може да доведе до нерамномерни температурни промени во областа на заварувањето, што резултира со голем стрес при заварување и пукнатини.Решението е да се прилагодат параметрите за заварување за да одговараат на специфичниот материјал и условите за заварување.
3. Лоша подготовка на површината за заварување: Неправилно чистење и претходно третирање на површината за заварување пред заварување, како што се отстранување на оксиди, маснотии итн., ќе влијае на квалитетот и цврстината на заварот и лесно ќе доведе до пукнатини.Решението е соодветно да се исчисти и претходно да се обработи површината за заварување за да се осигури дека нечистотиите и загадувачите во областа за заварување се ефикасно третирани.
4. Неправилна контрола на влезната топлина при заварување: Лошата контрола на влезната топлина за време на заварувањето, како што е прекумерната температура за време на заварувањето, неправилната стапка на ладење на слојот за заварување итн., ќе доведе до промени во структурата на областа за заварување, што ќе резултира со пукнатини .Решението е да се контролира температурата и стапката на ладење за време на заварувањето за да се избегне прегревање и брзо ладење.
5. Недоволно ослободување од стресот: Недоволното ослободување од стрес после заварувањето ќе резултира со недоволно ослободување од стресот во заварената област, што лесно ќе доведе до пукнатини.Решението е да се изврши соодветен третман за ослободување од стрес по заварувањето, како што е термичка обработка или третман со вибрации (главна причина).
Што се однесува до процесот на производство на литиумски батерии, кои процеси имаат поголема веројатност да предизвикаат пукнатини?
Општо земено, пукнатините се склони да се појават за време на заварувањето со запечатување, како што се заварување со запечатување на цилиндрични челични школки или алуминиумски школки, заварување заварување на квадратни алуминиумски обвивки итн. до пукнатини.
Се разбира, можеме да користиме и жица за полнење, претходно загревање или други методи за да ги намалиме или елиминираме овие пукнатини.
Време на објавување: Сеп-01-2023 година
