Lazerinis suvirinimas
Pastaraisiais metais dėl sparčios naujos energetikos pramonės plėtros lazerinis suvirinimas greitai įsiskverbė į visą naują energetikos pramonę dėl savo greitų ir stabilių pranašumų.Tarp jų lazerinio suvirinimo įranga sudaro didžiausią panaudojimo dalį visoje naujoje energetikos pramonėje.
Lazerinis suvirinimas greitai tapo pirmuoju pasirinkimu visose gyvenimo srityse dėl didelio greičio, didelio gylio ir mažos deformacijos.Suvirinimas lazeriu užtikrina neprilygstamą tikslumą ir valdymą, pradedant taškinėmis siūlėmis ir baigiant sandūrinėmis siūlėmis, suvirinimo ir sandarinimo siūlėmis.Jis vaidina svarbų vaidmenį pramoninėje gamyboje ir gamyboje, įskaitant karinę pramonę, medicininę priežiūrą, kosmosą, 3C automobilių dalis, mechaninį lakštinį metalą, naują energetiką ir kitas pramonės šakas.
Palyginti su kitomis suvirinimo technologijomis, suvirinimas lazeriu turi unikalių privalumų ir trūkumų.
Privalumas:
1. Greitas greitis, didelis gylis ir maža deformacija.
2. Suvirinimas gali būti atliekamas normalioje temperatūroje arba ypatingomis sąlygomis, o suvirinimo įranga yra paprasta.Pavyzdžiui, lazerio spindulys nedreifuoja elektromagnetiniame lauke.Lazeriai gali suvirinti vakuume, ore arba tam tikroje dujų aplinkoje ir gali suvirinti medžiagas, kurios yra per stiklą arba permatomos lazerio spinduliui.
3. Jis gali suvirinti ugniai atsparias medžiagas, tokias kaip titanas ir kvarcas, taip pat gali suvirinti skirtingas medžiagas su gerais rezultatais.
4. Po to, kai lazeris sufokusuotas, galios tankis yra didelis.Kraštinių santykis gali siekti 5:1, o suvirinant didelės galios įrenginius – iki 10:1.
5. Galima atlikti mikro suvirinimą.Sufokusavus lazerio spindulį, galima gauti mažą dėmę ir ją galima tiksliai nustatyti.Jis gali būti naudojamas montuojant ir suvirinant mikro ir mažus ruošinius, kad būtų galima automatizuoti masinę gamybą.
6. Jis gali suvirinti sunkiai pasiekiamas vietas ir atlikti bekontaktinį suvirinimą dideliais atstumais, labai lanksčiai.Ypač pastaraisiais metais YAG lazerinio apdorojimo technologija priėmė optinio pluošto perdavimo technologiją, kuri leido plačiau reklamuoti ir taikyti lazerinio suvirinimo technologiją.
7. Lazerio spindulį lengva padalyti laike ir erdvėje, o keli spinduliai vienu metu gali būti apdorojami keliose vietose, tai sudaro sąlygas tikslesniam suvirinimui.
Defektas:
1. Ruošinio surinkimo tikslumas turi būti didelis, o sijos padėtis ant ruošinio negali būti labai nukrypusi.Taip yra todėl, kad lazerio taško dydis po fokusavimo yra mažas, o suvirinimo siūlė siaura, todėl sunku pridėti užpildo metalo medžiagų.Jei ruošinio surinkimo tikslumas arba sijos padėties nustatymo tikslumas neatitinka reikalavimų, gali atsirasti suvirinimo defektų.
2. Lazerių ir susijusių sistemų kaina didelė, o vienkartinė investicija – didelė.
Dažni lazerinio suvirinimo defektai gaminant ličio akumuliatorių
1. Suvirinimo poringumas
Dažni lazerinio suvirinimo defektai yra poros.Suvirinimo išlydytas baseinas yra gilus ir siauras.Lazerinio suvirinimo proceso metu azotas patenka į išlydytą baseiną iš išorės.Metalo aušinimo ir kietėjimo metu azoto tirpumas mažėja mažėjant temperatūrai.Kai išlydytas baseino metalas atvės, kad pradėtų kristalizuotis, tirpumas smarkiai ir staiga sumažės.Šiuo metu gausus dujų kiekis nusėda ir susidaro burbuliukai.Jei burbuliukų plūduriavimo greitis yra mažesnis už metalo kristalizacijos greitį, susidarys poros.
Ličio baterijų pramonėje dažnai pastebime, kad poros ypač dažnai atsiranda suvirinant teigiamą elektrodą, tačiau retai susidaro suvirinant neigiamą elektrodą.Taip yra todėl, kad teigiamas elektrodas pagamintas iš aliuminio, o neigiamas – iš vario.Suvirinimo metu paviršiuje esantis skystas aliuminis kondensuojasi prieš visiškai išsiliejant vidinėms dujoms, neleidžiant dujoms išsilieti ir susidaryti didelėms ir mažoms skylėms.Mažos stomos.
Be minėtų porų susidarymo priežasčių, poros taip pat apima lauko orą, drėgmę, paviršiaus alyvą ir kt. Be to, azoto pūtimo kryptis ir kampas taip pat turės įtakos porų susidarymui.
O kaip sumažinti suvirinimo porų atsiradimą?
Pirma, prieš suvirinimą reikia laiku išvalyti alyvos dėmes ir nešvarumus ant gaunamų medžiagų paviršiaus;gaminant ličio baterijas, gaunamų medžiagų patikrinimas yra esminis procesas.
Antra, apsauginių dujų srautas turi būti reguliuojamas atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip suvirinimo greitis, galia, padėtis ir tt, ir neturi būti nei per didelis, nei per mažas.Apsauginio apsiausto slėgis turi būti sureguliuotas atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip lazerio galia ir fokusavimo padėtis, ir neturi būti nei per didelis, nei per mažas.Apsauginio apsiausto antgalio forma turi būti sureguliuota pagal suvirinimo formą, kryptį ir kitus veiksnius, kad apsauginis skraiste tolygiai uždengtų suvirinimo vietą.
Trečia, kontroliuokite temperatūrą, drėgmę ir dulkes ore dirbtuvėse.Aplinkos temperatūra ir drėgmė turės įtakos drėgmės kiekiui pagrindo paviršiuje ir apsauginėms dujoms, o tai savo ruožtu turės įtakos vandens garų susidarymui ir ištekėjimui išlydytame baseine.Esant per aukštai aplinkos temperatūrai ir drėgmei, pagrindo paviršiuje ir apsauginėse dujose bus per daug drėgmės, todėl susidarys daug vandens garų, dėl kurių susidaro poros.Esant per žemai aplinkos temperatūrai ir drėgmei, pagrindo paviršiuje ir apsauginėse dujose bus per mažai drėgmės, todėl sumažės vandens garų susidarymas ir poros;leiskite kokybės darbuotojams suvirinimo stotyje nustatyti tikslinę temperatūros, drėgmės ir dulkių vertę.
Ketvirta, spindulio siūbavimo metodas naudojamas poroms sumažinti arba pašalinti atliekant giluminį suvirinimą lazeriu.Dėl suvirinimo metu pridėto svyravimo, sijos svyravimas atgal į suvirinimo siūlę sukelia pakartotinį suvirinimo siūlės dalies perlydymą, o tai pailgina skysto metalo buvimo suvirinimo baseine laiką.Tuo pačiu metu sijos įlinkis taip pat padidina šilumos kiekį ploto vienetui.Suvirinimo siūlės gylio ir pločio santykis yra sumažintas, o tai skatina burbuliukų atsiradimą ir pašalina poras.Kita vertus, sijos siūbavimas priverčia mažą skylę atitinkamai siūbuoti, o tai taip pat gali suteikti maišymo jėgą suvirinimo baseinui, padidinti suvirinimo baseino konvekciją ir maišymą bei turėti teigiamą poveikį pašalinant poras.
Penkta, impulsų dažnis, impulsų dažnis reiškia lazerio spindulio skleidžiamų impulsų skaičių per laiko vienetą, kuris turės įtakos šilumos įvedimui ir šilumos kaupimuisi išlydytame baseine, o tada temperatūros lauką ir srauto lauką išlydytame kūne. baseinas.Jei impulsų dažnis yra per didelis, į išlydytą baseiną patenka per daug šilumos, todėl išlydyto baseino temperatūra bus per aukšta, dėl to susidarys metalo garai ar kiti elementai, kurie aukštoje temperatūroje yra lakūs, todėl susidaro poros.Jei impulsų dažnis yra per žemas, išlydytame baseine susikaups nepakankamai šilumos, dėl to išlydyto baseino temperatūra bus per žema, dėl to sumažės dujų tirpimas ir išsiskyrimas, dėl to susidaro poros.Paprastai tariant, impulsų dažnis turėtų būti parenkamas protingame diapazone, atsižvelgiant į pagrindo storį ir lazerio galią, ir vengti būti per didelio ar per žemo.
Suvirinimo skylės (suvirinimas lazeriu)
2. Suvirinimo taškeliai
Suvirinimo proceso metu susidarę purslai, suvirinant lazeriu, labai paveiks suvirinimo paviršiaus kokybę, užterš ir sugadins objektyvą.Bendras veikimas yra toks: užbaigus suvirinimą lazeriu, ant medžiagos ar ruošinio paviršiaus atsiranda daug metalo dalelių, kurios prilimpa prie medžiagos ar ruošinio paviršiaus.Pats intuityviausias veikimas yra tas, kad suvirinant galvanometro režimu, po tam tikro galvanometro apsauginio lęšio naudojimo laikotarpio paviršiuje susidarys tankios duobės, kurios susidaro dėl suvirinimo purslų.Po ilgo laiko lengva užblokuoti šviesą ir kils problemų su suvirinimo lempute, todėl gali kilti daugybė problemų, tokių kaip suvirinimas nutrūkęs ir virtualus suvirinimas.
Kokios yra taškymosi priežastys?
Pirma, galios tankis, kuo didesnis galios tankis, tuo lengviau generuoti purslus, o purslai yra tiesiogiai susiję su galios tankiu.Tai šimtmečio problema.Bent jau kol kas pramonė nesugebėjo išspręsti purslų problemos ir gali tik pasakyti, kad ji buvo šiek tiek sumažinta.Ličio baterijų pramonėje aptaškymas yra didžiausias baterijos trumpojo jungimo kaltininkas, tačiau nepavyko išspręsti pagrindinės priežasties.Aptaškymo poveikį akumuliatoriui galima sumažinti tik apsaugos požiūriu.Pavyzdžiui, aplink suvirinimo dalį pridedamas dulkių pašalinimo angų ir apsauginių dangtelių ratas, o apskritimais pridedamos oro peilių eilės, kad būtų išvengta purslų ar net sugadinimo akumuliatoriuje.Naikinant aplinką, gaminius ir komponentus aplink suvirinimo stotį, galima sakyti, išnaudojome priemones.
Kalbant apie purslų problemos sprendimą, galima teigti, kad suvirinimo energijos mažinimas padeda sumažinti purslų kiekį.Suvirinimo greičio sumažinimas taip pat gali padėti, jei prasiskverbimas yra nepakankamas.Tačiau kai kuriuose specialiuose proceso reikalavimuose jis turi mažai įtakos.Tai tas pats procesas, skirtingos mašinos ir skirtingos medžiagų partijos turi visiškai skirtingus suvirinimo efektus.Todėl naujojoje energetikos pramonėje galioja nerašyta taisyklė – vienas suvirinimo parametrų rinkinys vienam įrenginiui.
Antra, jei apdorotos medžiagos ar ruošinio paviršius nėra nuvalytas, alyvos dėmės ar teršalai taip pat gali sukelti rimtų purslų.Šiuo metu lengviausia nuvalyti apdorotos medžiagos paviršių.
3. Didelis lazerinio suvirinimo atspindys
Paprastai kalbant, didelis atspindys reiškia faktą, kad apdirbamos medžiagos savitoji varža yra maža, paviršius yra gana lygus, o sugerties greitis yra žemas artimųjų infraraudonųjų spindulių lazeriams, o tai lemia didelį lazerio spinduliuotės kiekį ir todėl, kad naudojama dauguma lazerių. vertikaliai Dėl medžiagos ar nedidelio posvyrio grįžtanti lazerio šviesa vėl patenka į išvesties galvutę ir net dalis grįžtančios šviesos sujungiama į energiją perduodantį pluoštą ir perduodama atgal išilgai pluošto į vidų. lazerio, todėl pagrindiniai komponentai lazerio viduje ir toliau yra aukštos temperatūros.
Kai suvirinant lazeriu atspindys yra per didelis, galima imtis šių sprendimų:
3.1 Naudokite antirefleksinę dangą arba apdorokite medžiagos paviršių: suvirinimo medžiagos paviršiaus padengimas antirefleksine danga gali veiksmingai sumažinti lazerio atspindį.Ši danga dažniausiai yra speciali optinė medžiaga, turinti mažą atspindį, kuri sugeria lazerio energiją, o ne atspindi ją atgal.Kai kuriuose procesuose, pavyzdžiui, srovės kolektorių suvirinimo, minkšto sujungimo ir kt., paviršius taip pat gali būti įspaustas.
3.2 Suvirinimo kampo reguliavimas: Reguliuojant suvirinimo kampą, lazerio spindulys gali nukristi į suvirinimo medžiagą tinkamesniu kampu ir sumažinti atspindžio atsiradimą.Paprastai lazerio spindulys, krentantis statmenai į suvirinamos medžiagos paviršių, yra geras būdas sumažinti atspindžius.
3.3 Pagalbinio absorbento įpylimas: Suvirinimo proceso metu į suvirinimo siūlę pridedamas tam tikras kiekis pagalbinio absorbento, pvz., miltelių arba skysčio.Šie absorberiai sugeria lazerio energiją ir sumažina atspindėjimą.Tinkamą absorbentą reikia pasirinkti atsižvelgiant į konkrečias suvirinimo medžiagas ir panaudojimo scenarijus.Ličio baterijų pramonėje tai mažai tikėtina.
3.4 Lazeriui perduoti naudokite optinį pluoštą: jei įmanoma, optinis pluoštas gali būti naudojamas lazeriui perduoti į suvirinimo padėtį, kad būtų sumažintas atspindys.Optiniai pluoštai gali nukreipti lazerio spindulį į suvirinimo sritį, kad būtų išvengta tiesioginio poveikio suvirinimo medžiagos paviršiui ir sumažintų atspindžių atsiradimą.
3.5 Lazerio parametrų reguliavimas: reguliuojant tokius parametrus kaip lazerio galia, židinio nuotolis ir židinio skersmuo, galima valdyti lazerio energijos pasiskirstymą ir sumažinti atspindžius.Kai kurioms atspindinčioms medžiagoms lazerio galios mažinimas gali būti veiksmingas būdas sumažinti atspindžius.
3.6 Naudokite pluošto skirstytuvą: Spindulio daliklis gali nukreipti dalį lazerio energijos į sugerties įtaisą ir taip sumažinti atspindžių atsiradimą.Spindulio dalijimo įtaisai dažniausiai susideda iš optinių komponentų ir sugertuvų, o parenkant atitinkamus komponentus ir koreguojant įrenginio išdėstymą galima pasiekti mažesnį atspindį.
4. Suvirinimo pjūvis
Kurie procesai ličio baterijų gamybos procese gali sukelti kainų mažinimą?Kodėl atsiranda kainų sumažinimas?Išanalizuokime.
Suvirinimo žaliavos paprastai nėra gerai sujungtos viena su kita, tarpas yra per didelis arba atsiranda griovelis, gylis ir plotis iš esmės yra didesni nei 0,5 mm, bendras ilgis yra didesnis nei 10 % suvirinimo siūlės ilgio, arba didesnis nei gaminio proceso standartas, reikalaujamas ilgis.
Viso ličio baterijos gamybos procese labiau tikėtina, kad nupjovimas įvyks, ir paprastai jis pasiskirsto cilindrinės dangtelio plokštės sandarinimo ir išankstinio suvirinimo bei kvadratinio aliuminio korpuso dangtelio plokštės sandarinimo išankstinio suvirinimo ir suvirinimo metu.Pagrindinė priežastis yra ta, kad sandarinimo dangtelio plokštė turi bendradarbiauti su apvalkalu, kad būtų galima suvirinti, o sandarinimo dangtelio plokštės ir apvalkalo derinimo procesas yra linkęs į per didelius suvirinimo tarpus, griovelius, įgriūti ir tt, todėl ji yra ypač jautri įpjovimams. .
Taigi, kas sukelia sumažinimą?
Jei suvirinimo greitis yra per didelis, skystas metalas, esantis už mažos skylės, nukreiptos į suvirinimo siūlės centrą, nespės persiskirstyti, todėl abiejose siūlės pusėse sukietėja ir nupjaunama.Atsižvelgiant į pirmiau minėtą situaciją, turime optimizuoti suvirinimo parametrus.Paprasčiau tariant, tai kartojami eksperimentai, siekiant patikrinti įvairius parametrus, ir toliau atliekami DOE, kol bus rasti tinkami parametrai.
2. Per dideli suvirinimo medžiagų tarpai, grioveliai, įdubimai ir tt sumažins išlydyto metalo, užpildančio tarpus, kiekį, todėl dažniau atsiras įpjovimų.Tai įrangos ir žaliavų klausimas.Ar suvirinimo žaliavos atitinka mūsų proceso gaunamų medžiagų reikalavimus, ar įrangos tikslumas atitinka reikalavimus ir tt Įprasta praktika yra nuolat kankinti ir mušti tiekėjus ir už įrangą atsakingus žmones.
3. Jei suvirinimo lazeriu pabaigoje energija nukrenta per greitai, maža skylė gali įgriūti, o tai gali sukelti vietinį sumažinimą.Tinkamai suderinus galią ir greitį, galima veiksmingai užkirsti kelią įpjovimų susidarymui.Kaip sakoma, kartokite eksperimentus, patikrinkite įvairius parametrus ir tęskite DOE, kol rasite tinkamus parametrus.
5. Suvirinimo centro griovimas
Jei suvirinimo greitis mažas, išlydytas baseinas bus didesnis ir platesnis, todėl padidės išlydyto metalo kiekis.Dėl to gali būti sunku išlaikyti paviršiaus įtempimą.Kai išlydytas metalas tampa per sunkus, suvirinimo siūlės centras gali nuskęsti ir susidaryti įdubimai bei duobės.Tokiu atveju energijos tankis turi būti atitinkamai sumažintas, kad būtų išvengta lydalo baseino žlugimo.
Kitoje situacijoje suvirinimo tarpas tiesiog formuoja įgriuvimą, nesukeldamas perforacijos.Tai neabejotinai yra įrangos tinkamumo presui problema.
Tinkamas defektų, kurie gali atsirasti lazerinio suvirinimo metu, ir įvairių defektų priežasčių supratimas leidžia tikslingiau spręsti bet kokias neįprastas suvirinimo problemas.
6. Suvirinimo įtrūkimai
Įtrūkimai, atsirandantys nepertraukiamo suvirinimo lazeriu metu, daugiausia yra šiluminiai įtrūkimai, tokie kaip kristalų įtrūkimai ir suskystinimo įtrūkimai.Pagrindinė šių įtrūkimų priežastis yra didelės susitraukimo jėgos, kurias sukuria suvirinimo siūlė, kol ji visiškai nesustingsta.
Taip pat yra šios priežastys, dėl kurių atsiranda įtrūkimų suvirinant lazeriu:
1. Neprotinga suvirinimo siūlės konstrukcija: netinkamai suprojektavus suvirinimo siūlės geometriją ir dydį, gali susidaryti suvirinimo įtempių koncentracija ir atsirasti įtrūkimų.Sprendimas yra optimizuoti suvirinimo siūlės konstrukciją, kad būtų išvengta suvirinimo įtempių koncentracijos.Galite naudoti atitinkamas ofsetines siūles, keisti suvirinimo formą ir pan.
2. Suvirinimo parametrų neatitikimas: netinkamai parinkus suvirinimo parametrus, tokius kaip per didelis suvirinimo greitis, per didelė galia ir pan., gali atsirasti netolygių temperatūros pokyčių suvirinimo srityje, dėl ko gali atsirasti didelis suvirinimo įtempis ir įtrūkimai.Sprendimas – pritaikyti suvirinimo parametrus, kad jie atitiktų konkrečią medžiagą ir suvirinimo sąlygas.
3. Blogas suvirinimo paviršiaus paruošimas: Jei prieš suvirinimą tinkamai nenuvalysite ir neapdorosite suvirinimo paviršiaus, pvz., nepašalinsite oksidų, riebalų ir pan., tai turės įtakos suvirinimo kokybei ir stiprumui, todėl gali lengvai atsirasti įtrūkimų.Sprendimas – tinkamai nuvalyti ir iš anksto apdoroti suvirinimo paviršių, kad suvirinimo srityje esantys nešvarumai ir teršalai būtų veiksmingai išvalomi.
4. Neteisinga suvirinimo šilumos tiekimo kontrolė: Prastai suvirinimo metu valdant šilumos srautą, pvz., per aukšta temperatūra suvirinimo metu, netinkamas suvirinimo sluoksnio aušinimo greitis ir kt., suvirinimo srities struktūra pasikeis, todėl gali atsirasti įtrūkimų. .Sprendimas yra kontroliuoti temperatūrą ir aušinimo greitį suvirinimo metu, kad būtų išvengta perkaitimo ir greito aušinimo.
5. Nepakankamas įtempių sumažinimas: Nepakankamas įtempių mažinimo apdorojimas po suvirinimo lems nepakankamą įtempių sumažinimą suvirintoje vietoje, dėl to lengvai atsiras įtrūkimai.Sprendimas – po suvirinimo atlikti atitinkamą streso mažinimo apdorojimą, pvz., terminį apdorojimą arba apdorojimą vibracija (pagrindinė priežastis).
Kalbant apie ličio baterijų gamybos procesą, kokie procesai dažniau sukelia įtrūkimus?
Paprastai sandarinimo suvirinimo metu gali atsirasti įtrūkimų, pvz., suvirinant cilindrinius plieninius arba aliuminio korpusus, suvirinant kvadratinius aliuminio korpusus ir tt Be to, modulio pakavimo proceso metu srovės kolektoriaus suvirinimas taip pat yra linkęs. į įtrūkimus.
Žinoma, šiems įtrūkimams sumažinti ar pašalinti galime panaudoti ir užpildo vielą, išankstinį pašildymą ar kitus būdus.
Paskelbimo laikas: 2023-09-01
