Во последниве години, благодарение на брзиот развој на новата енергетска индустрија, ласерското заварување брзо навлезе во целата нова енергетска индустрија поради своите брзи и стабилни предности. Меѓу нив, опремата за ласерско заварување учествува со најголем процент на апликации во целата нова енергетска индустрија.
Ласерско заварувањебрзо стана прв избор во сите сфери на животот поради неговата голема брзина, голема длабочина и мала деформација. Од точкести заварувања до челни заварувања, заварувања со натрупување и заптивање,ласерско заварувањеОбезбедува неспоредлива прецизност и контрола. Игра важна улога во индустриското производство и производство, вклучувајќи ја воената индустрија, медицинската нега, воздухопловството, автоделовите на 3C, механичкиот лим, новата енергија и други индустрии.
Во споредба со другите технологии за заварување, ласерското заварување има свои предности и недостатоци.
Предност:
1. Голема брзина, голема длабочина и мала деформација.
2. Заварувањето може да се изврши на нормална температура или под посебни услови, а опремата за заварување е едноставна. На пример, ласерскиот зрак не лебди во електромагнетно поле. Ласерите можат да заваруваат во вакуум, воздух или одредени гасни средини и можат да заваруваат материјали што се проѕирни низ стакло или се транспарентни за ласерскиот зрак.
3. Може да заварува огноотпорни материјали како што се титаниум и кварц, а исто така може да заварува различни материјали со добри резултати.
4. Откако ласерот ќе се фокусира, густината на моќноста е висока. Соодносот на ширина и висина може да достигне 5:1, а може да достигне до 10:1 при заварување на уреди со голема моќност.
5. Може да се изврши микрозаварување. Откако ласерскиот зрак ќе се фокусира, може да се добие мала точка и да се позиционира прецизно. Може да се примени за склопување и заварување на микро и мали обработливи парчиња за да се постигне автоматизирано масовно производство.
6. Може да заварува тешко достапни места и да изведува бесконтактно заварување на долги растојанија, со голема флексибилност. Особено во последниве години, технологијата за обработка со YAG ласер ја усвои технологијата за пренос со оптички влакна, што овозможи технологијата за ласерско заварување да биде пошироко промовирана и применета.
7. Ласерскиот зрак лесно се дели во време и простор, а повеќе зраци можат да се обработуваат на повеќе локации истовремено, обезбедувајќи услови за попрецизно заварување.
Дефект:
1. Точноста на склопување на работниот дел треба да биде висока, а положбата на зракот на работниот дел не може значително да отстапи. Ова е затоа што големината на ласерската точка по фокусирањето е мала, а заварскиот шев е тесен, што го отежнува додавањето на метални материјали за полнење. Ако точноста на склопување на работниот дел или точноста на позиционирање на зракот не ги исполнуваат барањата, веројатно е да се појават дефекти на заварувањето.
2. Цената на ласерите и сродните системи е висока, а еднократната инвестиција е голема.
Чести дефекти на ласерско заварувањево производството на литиумски батерии
1. Порозност на заварување
Чести дефекти воласерско заварувањесе пори. Базенот на стопена течност за заварување е длабок и тесен. За време на процесот на ласерско заварување, азотот навлегува во базенот на стопена течност однадвор. За време на процесот на ладење и стврднување на металот, растворливоста на азотот се намалува со намалување на температурата. Кога стопениот метал на базенот се лади за да почне да кристализира, растворливоста нагло и одеднаш ќе се намали. Во овој момент, голема количина на гас ќе се таложи за да формира меурчиња. Ако брзината на лебдење на меурчињата е помала од брзината на кристализација на металот, ќе се генерираат пори.
Во апликациите во индустријата за литиумски батерии, често откриваме дека порите се особено веројатни за време на заварувањето на позитивната електрода, но ретко се појавуваат за време на заварувањето на негативната електрода. Ова е затоа што позитивната електрода е направена од алуминиум, а негативната електрода е направена од бакар. За време на заварувањето, течниот алуминиум на површината се кондензира пред внатрешниот гас целосно да се прелее, спречувајќи го гасот да се прелее и да формира големи и мали дупки. Мали стоми.
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 пори при заварување?
Прво, предзаварување, дамките од масло и нечистотиите на површината на влезните материјали треба да се исчистат навреме; во производството на литиумски батерии, инспекцијата на влезните материјали е суштински процес.
Второ, протокот на заштитен гас треба да се прилагоди според фактори како што се брзината на заварување, моќноста, положбата итн., и не треба да биде ниту преголем ниту премал. Притисокот на заштитната наметка треба да се прилагоди според фактори како што се моќноста на ласерот и положбата на фокусот, и не треба да биде ниту превисок ниту пренизок. Обликот на млазницата на заштитната наметка треба да се прилагоди според обликот, насоката и други фактори на заварот, така што заштитната наметка може рамномерно да ја покрие површината 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 заштитниот гас, што пак ќе влијае на генерирањето 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, генерирајќи голема количина на водена пареа, што резултира со пори. Ако температурата и влажноста на околината се прениски, ќе има премалку влага на површината на подлогата и во заштитниот гас, намалувајќи го генерирањето на водена пареа, со што се намалуваат порите; дозволете му на персоналот за квалитет да ја детектира целната вредност на температурата, влажноста и прашината на станицата за заварување.
Четврто, методот на нишање на зракот се користи за намалување или елиминирање на порите при ласерско длабоко пенетрациско заварување. Поради додавањето на нишање за време на заварувањето, реципрочното нишање на зракот кон заварскиот шев предизвикува повторено претопување на дел од заварскиот шев, што го продолжува времето на престој на течниот метал во базенот за заварување. Во исто време, отклонувањето на зракот, исто така, го зголемува влезот на топлина по единица површина. Односот длабочина-ширина на заварот се намалува, што е погодно за појава на меурчиња, со што се елиминираат порите. Од друга страна, нишањето на зракот предизвикува малата дупка да се ниша соодветно, 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 импулсите, фреквенцијата на импулсите се однесува на бројот на импулси емитирани од 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 импулсите е превисока, тоа ќе доведе до прекумерен влез на 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 импулсите е прениска, тоа ќе доведе до недоволно акумулирање на топлина во стопениот базен, предизвикувајќи температурата на стопениот базен да биде прениска, намалувајќи го растворањето и бегството на гас, што резултира со пори. Општо земено, фреквенцијата на импулсите треба да се избере во разумен опсег врз основа на дебелината на подлогата и моќноста на ласерот, и да се избегнува да биде превисока или прениска.
Заварувачки дупки (ласерско заварување)
2. Распрскување од заварот
Прскањето генерирано за време на процесот на заварување, ласерското заварување сериозно ќе влијае на квалитетот на површината на заварувањето и ќе ја загади и оштети леќата. Општата изведба е следнава: по завршувањето на ласерското заварување, многу метални честички се појавуваат на површината на материјалот или работниот дел и се лепат на површината на материјалот или работниот дел. Најинтуитивната изведба е тоа што при заварување во режим на галванометар, по период на употреба на заштитната леќа на галванометарот, ќе има густи вдлабнатини на површината, а овие вдлабнатини се предизвикани од прскање од заварување. По долго време, лесно е да се блокира светлината и ќе има проблеми со светлината за заварување, што резултира со низа проблеми како што се прекинато заварување и виртуелно заварување.
Кои се причините за прскање?
Прво, густината на моќност, колку е поголема густината на моќност, толку е полесно да се генерира прскање, а прскањето е директно поврзано со густината на моќност. Ова е проблем стар еден век. Барем досега, индустријата не беше во можност да го реши проблемот со прскањето и може само да се каже дека е малку намален. Во индустријата за литиумски батерии, прскањето е најголемиот виновник за краток спој на батеријата, но не беше во можност 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 додава круг од отвори за отстранување прашина и заштитни капаци, а редови од воздушни ножеви се додаваат во кругови за да се спречи влијанието на прскањето или дури и оштетувањето 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 заварување помага во намалувањето на прскањето. Намалувањето на брзината на заварување може да помогне и ако пенетрацијата е недоволна. Но, кај некои посебни барања на процесот, има мал ефект. Тоа е ист 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 еден дел од опремата.
Второ, ако површината на обработениот материјал или парчето што се обработува не е исчистена, дамките од масло или загадувачите исто така ќе предизвикаат сериозни прскања. Во овој случај, најлесно е да се исчисти површината на обработениот материјал.
3. Висока рефлективност 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 ласери во близу инфрацрвениот спектар, што доведува до голема количина на ласерска емисија, а бидејќи повеќето ласери се користат вертикално. Поради материјалот или малата количина на наклон, повратната ласерска светлина повторно влегува во излезната глава, па дури и дел од повратната светлина е споена со влакното што пренесува енергија и се пренесува назад по влакното до внатрешноста на ласерот, со што основните компоненти во ласерот продолжуваат да бидат на висока температура.
Кога рефлективноста е превисока за време на ласерското заварување, може да се преземат следниве решенија:
3.1 Користете антирефлексен слој или третирајте ја површината на материјалот: премачкувањето на површината на материјалот за заварување со антирефлексен слој може ефикасно да ја намали рефлективноста на ласерот. Овој слој е обично специјален оптички материјал со ниска рефлективност кој ја апсорбира енергијата на ласерот наместо да ја рефлектира назад. Во некои процеси, како што се заварување со колектор на струја, меко поврзување итн., површината може да биде и релјефна.
3.2 Прилагодување на аголот на заварување: Со прилагодување на аголот на заварување, ласерскиот зрак може да падне врз материјалот за заварување под посоодветен агол и да ја намали појавата на рефлексија. Нормално, ласерскиот зрак што паѓа нормално на површината на материјалот што треба да се завари е добар начин за намалување на рефлексиите.
3.3 Додавање помошен апсорбент: За време на процесот на заварување, одредена количина на помошен апсорбент, како што се прав или течност, се додава во заварот. Овие апсорбери ја апсорбираат енергијата на ласерот и ја намалуваат рефлективноста. Соодветниот апсорбент треба да се избере врз основа на специфичните материјали за заварување и сценаријата на примена. Во индустријата за литиумски батерии, ова е малку веројатно.
3.4 Употреба на оптички влакна за пренесување на ласер: Доколку е можно, оптички влакна може да се користат за пренесување на ласер до позицијата за заварување за да се намали рефлективноста. Оптичките влакна можат да го насочат ласерскиот зрак кон 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 параметри како што се моќноста на ласерот, фокусната должина и фокусниот дијаметар, може да се контролира распределбата на енергијата на ласерот и да се намалат рефлексиите. За некои рефлектирачки материјали, намалувањето на моќноста на ласерот може да биде ефикасен начин за намалување на рефлексиите.
3.6 Користете разделувач на зраци: Разделувачот на зраци може да насочи дел од ласерската енергија во уредот за апсорпција, со што се намалува појавата на рефлексии. Уредите за разделување на зраци обично се состојат од оптички компоненти и апсорбери, а со избирање на соодветни компоненти и прилагодување на распоредот на уредот, може да се постигне помала рефлективност.
4. Заварување со поткопување
Во процесот на производство на литиумски батерии, кои процеси имаат поголема веројатност да предизвикаат потценување? Зошто се случува потценување? Да го анализираме тоа.
Подсекување, генерално суровините за заварување не се добро комбинирани едни со други, јазот е преголем или се појавува жлеб, длабочината и ширината се во основа поголеми од 0,5 mm, вкупната должина е поголема од 10% од должината на заварот или поголема од стандардната процесна должина на производот.
Во целиот процес на производство на литиумски батерии, поголема е веројатноста за поткопување, и генерално се јавува при претходно заварување и заварување на цилиндричната заштитна плоча и претходно заварување и заварување на квадратната алуминиумска заштитна плоча. Главната причина е што заштитната плоча за запечатување треба да соработува со обвивката за заварување, процесот на спојување помеѓу заштитната плоча за запечатување и обвивката е склонен кон прекумерни празнини во заварувањето, жлебови, колапс итн., па затоа е особено склонен кон поткопување.
Па што предизвикува потценување?
Ако брзината на заварување е пребрза, течниот метал зад малата дупка што покажува кон центарот на заварот нема да има време за прераспределба, што ќе резултира со зацврстување и поткопување од двете страни на заварот. Со оглед на горенаведената ситуација, треба да ги оптимизираме параметрите на заварувањето. Едноставно кажано, потребни се повторени експерименти за да се потврдат различни параметри и да се продолжи со DOE сè додека не се пронајдат соодветните параметри.
2. Прекумерните празнини во заварувањето, жлебовите, колапсите итн. на материјалите за заварување ќе ја намалат количината на стопен метал што ги пополнува празнините, со што ќе се зголеми веројатноста за појава на поткопувања. Ова е прашање на опремата и суровините. Дали суровините за заварување ги исполнуваат барањата за влезните материјали на нашиот процес, дали точноста на опремата ги исполнува барањата итн. Нормална практика е постојано да се мачат и тепаат добавувачите и луѓето задолжени за опремата.
3. Ако енергијата падне пребрзо на крајот од ласерското заварување, малата дупка може да се сруши, што ќе резултира со локално поткопување. Правилното усогласување на моќноста и брзината може ефикасно да спречи формирање на поткопување. Како што вели старата поговорка, повторете ги експериментите, проверете ги различните параметри и продолжете со DOE додека не ги пронајдете вистинските параметри.
5. Колапс на центарот за заварување
Ако брзината на заварување е мала, растопениот базен ќе биде поголем и поширок, зголемувајќи ја количината на растопен метал. Ова може да го отежни одржувањето на површинскиот напон. Кога растопениот метал ќе стане премногу тежок, центарот на заварот може да потоне и да формира вдлабнатини и јами. Во овој случај, густината на енергијата треба соодветно да се намали за да се спречи колапс на растопениот базен.
Во друга ситуација, заварувачкиот јаз само формира колапс без да предизвика перфорација. Ова несомнено е проблем на притискањето на опремата.
Правилното разбирање на дефектите што можат да се појават за време на ласерското заварување и причините за различните дефекти овозможува поцелен пристап за решавање на какви било абнормални проблеми со заварувањето.
6. Пукнатини на заварување
Пукнатините што се појавуваат за време на континуирано ласерско заварување се главно термички пукнатини, како што се кристални пукнатини и пукнатини од втечнување. Главната причина за овие пукнатини се големите сили на собирање генерирани од заварот пред целосно да се зацврсти.
Исто така, постојат следниве причини за пукнатини при ласерско заварување:
1. Неразумен дизајн на заварот: Неправилниот дизајн на геометријата и големината на заварот може да предизвика концентрација на стрес при заварување, со што ќе се предизвикаат пукнатини. Решението е да се оптимизира дизајнот на заварот за да се избегне концентрација на стрес при заварување. Можете да користите соодветни поместени завари, да ја промените формата на заварот итн.
2. Несовпаѓање на параметрите за заварување: Неправилниот избор на параметри за заварување, како што се пребрза брзина на заварување, преголема моќност итн., може да доведе до нееднакви промени на температурата во областа на заварување, што резултира со големи напрегања на заварувањето и пукнатини. Решението е да се прилагодат параметрите за заварување за да одговараат на специфичниот материјал и условите на заварување.
3. Лоша подготовка на површината за заварување: Неправилното чистење и претходна обработка на површината за заварување пред заварувањето, како што е отстранување на оксиди, маснотии итн., ќе влијае на квалитетот и цврстината на заварот и лесно ќе доведе до пукнатини. Решението е соодветно чистење и претходна обработка на површината за заварување за да се обезбеди ефикасно третирање на нечистотиите и загадувачите во областа за заварување.
4. Несоодветна контрола на влезната топлина при заварување: Лошата контрола на влезната топлина за време на заварувањето, како што се прекумерна температура за време на заварувањето, несоодветна брзина на ладење на слојот за заварување итн., ќе доведе до промени во структурата на површината за заварување, што ќе резултира со пукнатини. Решението е да се контролира температурата и брзината на ладење за време на заварувањето за да се избегне прегревање и брзо ладење.
5. Недоволно ослободување од стрес: Недоволното лекување за ослободување од стрес по заварувањето ќе резултира со недоволно ослободување од стрес во заварената област, што лесно ќе доведе до пукнатини. Решението е да се изврши соодветен третман за ослободување од стрес по заварувањето, како што се 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 кон појава за време на заварување со заптивање, како што е заварување со заптивање на цилиндрични челични обвивки или алуминиумски обвивки, заварување со заптивање на квадратни алуминиумски обвивки итн. Покрај тоа, за време на процесот на пакување на модулот, заварувањето на струјниот колектор е исто така склоно кон пукнатини.
Секако, можеме да користиме и жица за полнење, претходно загревање или други методи за да ги намалиме или елиминираме овие пукнатини.
Време на објавување: 01.09.2023
