Pastaraisiais metais, sparčiai vystantis naujosios energetikos pramonei, lazerinis suvirinimas dėl savo greitų ir stabilių privalumų sparčiai įsiskverbė į visą naujosios energetikos pramonę. Iš jų lazerinio suvirinimo įranga sudaro didžiausią dalį pritaikymo visoje naujosios energetikos pramonėje.
Lazerinis suvirinimasdėl didelio greičio, didelio gylio ir mažos deformacijos greitai tapo pirmuoju pasirinkimu visose gyvenimo srityse. Nuo taškinio suvirinimo iki užpakalinių suvirinimo siūlių, suvirinimo ir sandarinimo siūlių.lazerinis suvirinimasužtikrina neprilygstamą tikslumą ir valdymą. Jis atlieka svarbų vaidmenį pramoninėje gamyboje ir apdirbamojoje pramonėje, įskaitant karinę pramonę, medicininę priežiūrą, aviaciją, 3C automobilių dalių, mechaninio lakštinio metalo, naujos energijos ir kitas pramonės šakas.
Palyginti su kitomis suvirinimo technologijomis, lazerinis suvirinimas turi savo privalumų ir trūkumų.
Privalumas:
1. Didelis greitis, didelis gylis ir maža deformacija.
2. Suvirinimas gali būti atliekamas įprastoje temperatūroje arba specialiomis sąlygomis, o suvirinimo įranga yra paprasta. Pavyzdžiui, lazerio spindulys elektromagnetiniame lauke nedreifuoja. Lazeriai gali suvirinti vakuume, ore arba tam tikrose dujų aplinkoje, taip pat gali suvirinti medžiagas, kurios yra per stiklą arba skaidrios lazerio spinduliui.
3. Jis gali suvirinti ugniai atsparias medžiagas, tokias kaip titanas ir kvarcas, taip pat gali gerais rezultatais suvirinti skirtingas medžiagas.
4. Sufokusavus lazerį, 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 tašką ir tiksliai jį išdėstyti. Tai galima taikyti mikro ir mažų ruošinių surinkimui ir suvirinimui, siekiant automatizuotos masinės gamybos.
6. Jis gali suvirinti sunkiai pasiekiamas vietas ir atlikti bekontakčius tolimojo suvirinimo darbus, pasižymint dideliu lankstumu. Ypač pastaraisiais metais YAG lazerinio apdorojimo technologijoje buvo pritaikyta optinio pluošto perdavimo technologija, kuri leido plačiau reklamuoti ir taikyti lazerinio suvirinimo technologiją.
7. Lazerio spindulį lengva padalyti laike ir erdvėje, o kelis spindulius galima apdoroti keliose vietose vienu metu, taip sudarant sąlygas tikslesniam suvirinimui.
Defektas:
1. Ruošinio surinkimo tikslumas turi būti didelis, o spindulio padėtis ant ruošinio negali būti žymiai nukrypta. Taip yra todėl, kad lazerio taško dydis po fokusavimo yra mažas, o suvirinimo siūlė siaura, todėl sunku pridėti užpildo metalo. Jei ruošinio surinkimo tikslumas arba spindulio padėties tikslumas neatitinka reikalavimų, gali atsirasti suvirinimo defektų.
2. Lazerių ir susijusių sistemų kaina yra didelė, o vienkartinė investicija yra didelė.
Dažni lazerinio suvirinimo defektailičio baterijų gamyboje
1. Suvirinimo poringumas
Dažni defektailazerinis suvirinimasyra poros. Suvirinimo išlydyto metalo vonelė yra gili ir siaura. Lazerinio suvirinimo proceso metu azotas iš išorės patenka į išlydyto metalo vonelę. Metalui vėstant ir kietėjant, azoto tirpumas mažėja mažėjant temperatūrai. Kai išlydytas metalas atvėsta ir pradeda kristalizuotis, tirpumas staigiai ir staiga sumažėja. Šiuo metu iškris didelis kiekis dujų, kurios sudarys burbuliukus. Jei burbuliukų plūduriavimo greitis yra mažesnis nei metalo kristalizacijos greitis, susidarys poros.
Ličio baterijų pramonėje dažnai pastebime, kad poros ypač dažnai atsiranda suvirinant teigiamą elektrodą, tačiau retai atsiranda suvirinant neigiamą elektrodą. Taip yra todėl, kad teigiamas elektrodas pagamintas iš aliuminio, o neigiamas elektrodas – iš vario. Suvirinimo metu skystas aliuminis ant paviršiaus kondensuojasi prieš visiškai perpildant vidines dujas, neleisdamas dujoms perpildytis ir susidaryti didelėms bei mažoms skylutėms. Mažos žiotelės.
Be aukščiau paminėtų porų susidarymo priežasčių, poras taip pat sudaro lauko oras, drėgmė, paviršiniai riebalai ir kt. Be to, azoto pūtimo kryptis ir kampas taip pat turės įtakos porų susidarymui.
O kaip sumažinti suvirinimo porų atsiradimą?
Pirma, priešsuvirinimas, naftos dėmes ir priemaišas ant gaunamų medžiagų paviršiaus reikia laiku išvalyti; gaminant ličio baterijas, gaunamų medžiagų patikrinimas yra esminis procesas.
Antra, apsauginių dujų srautas turėtų būti reguliuojamas atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip suvirinimo greitis, galia, padėtis ir kt., ir neturėtų būti nei per didelis, nei per mažas. Apsauginio gaubto slėgis turėtų būti reguliuojamas atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip lazerio galia ir fokusavimo padėtis, ir neturėtų būti nei per didelis, nei per mažas. Apsauginio gaubto antgalio forma turėtų būti reguliuojama atsižvelgiant į suvirinimo formą, kryptį ir kitus veiksnius, kad apsauginis gaubtas galėtų tolygiai padengti suvirinimo plotą.
Trečia, dirbtuvėse kontroliuokite oro temperatūrą, drėgmę ir dulkių kiekį. Aplinkos temperatūra ir drėgmė turės įtakos drėgmės kiekiui pagrindo paviršiuje ir apsauginėse dujose, o tai savo ruožtu turės įtakos vandens garų susidarymui ir išleidimui išlydyto metalo vonelės. Jei aplinkos temperatūra ir drėgmė yra per aukštos, pagrindo paviršiuje ir apsauginėse dujose bus per daug drėgmės, todėl susidarys didelis vandens garų kiekis ir susidarys poros. Jei aplinkos temperatūra ir drėgmė yra per žemos, pagrindo paviršiuje ir apsauginėse dujose bus per mažai drėgmės, todėl sumažės vandens garų susidarymas ir poros; leiskite kokybės personalui nustatyti tikslinę temperatūros, drėgmės ir dulkių vertę suvirinimo stotyje.
Ketvirta, lazerinio gilaus įsiskverbimo suvirinimo metu poroms sumažinti arba pašalinti naudojamas spindulio svyravimo metodas. Dėl suvirinimo metu pridedamo svyravimo, spindulio svyravimas į suvirinimo siūlę sukelia pakartotinį dalies suvirinimo siūlės perlydymą, o tai pailgina skysto metalo buvimo laiką suvirinimo vonelėje. Tuo pačiu metu spindulio deformacija taip pat padidina šilumos tiekimą ploto vienetui. Sumažėja suvirinimo siūlės gylio ir pločio santykis, o tai skatina burbuliukų atsiradimą, taip pašalinant poras. Kita vertus, spindulio svyravimas atitinkamai padidina mažos skylutės svyravimą, o tai taip pat gali sukelti suvirinimo vonelės maišymo jėgą, padidinti suvirinimo vonelės konvekciją ir maišymą, taip pat teigiamai paveikti porų pašalinimą.
Penkta, impulsų dažnis. Impulsų dažnis reiškia lazerio spindulio skleidžiamų impulsų skaičių per laiko vienetą, kuris turės įtakos šilumos tiekimui ir šilumos kaupimuisi išlydytoje vonelėje, o vėliau – temperatūros laukui ir srauto laukui išlydytoje vonelėje. Jei impulsų dažnis per didelis, išlydytoje vonelėje bus tiekiama per daug šilumos, todėl išlydytos vonios temperatūra bus per aukšta, susidarys metalo garai ar kiti aukštoje temperatūroje lakūs elementai, dėl kurių susidarys poros. Jei impulsų dažnis per mažas, išlydytoje vonelėje nebus kaupiama pakankamai šilumos, todėl išlydytos vonios temperatūra bus per žema, sumažės dujų tirpimas ir išsiskyrimas, dėl kurio susidarys poros. Apskritai impulsų dažnis turėtų būti parinktas pagrįstame diapazone, atsižvelgiant į pagrindo storį ir lazerio galią, ir vengti per didelio ar per mažo dažnio.
Suvirinimo skylės (lazerinis suvirinimas)
2. Suvirinimo purslai
Lazerinio suvirinimo metu susidarantys taškeliai smarkiai paveiks suvirinimo paviršiaus kokybę, užterš ir pažeis lęšį. Bendras veikimas yra toks: baigus lazerinį suvirinimą, ant medžiagos ar ruošinio paviršiaus atsiranda daug metalo dalelių, kurios prilimpa prie medžiagos ar ruošinio paviršiaus. Intuityviausias veikimas yra tas, kad suvirinant galvanometro režimu, po tam tikro laiko naudojant galvanometro apsauginį lęšį, paviršiuje atsiranda tankios duobės, kurias sukelia suvirinimo taškeliai. Po ilgo laiko šviesą lengva užblokuoti, todėl kyla problemų dėl suvirinimo šviesos, todėl kyla daugybė problemų, tokių kaip suvirinimo plyšimas ir virtualus suvirinimas.
Kokios yra purslų priežastys?
Pirma, galios tankis – kuo didesnis galios tankis, tuo lengviau susidaryti taškymams, o taškymasis yra tiesiogiai susijęs su galios tankiu. Tai šimtmečio senumo problema. Bent jau iki šiol pramonė negalėjo išspręsti taškymosi problemos ir gali tik pasakyti, kad ji šiek tiek sumažėjo. Ličio baterijų pramonėje taškymasis yra didžiausias baterijų trumpojo jungimo kaltininkas, tačiau nepavyko išspręsti pagrindinės priežasties. Tišklausymo poveikį baterijai galima sumažinti tik apsaugos požiūriu. Pavyzdžiui, aplink suvirinimo dalį pridedamas dulkių šalinimo angų ir apsauginių dangčių ratas, o apskritimais pridedamos oro peilių eilės, kad būtų išvengta taškymosi poveikio ar net baterijos pažeidimo. Galima sakyti, kad sunaikinus aplinką, gaminius ir komponentus aplink suvirinimo stotį, priemonės buvo išnaudotos.
Kalbant apie taškymosi problemos sprendimą, galima tik pasakyti, kad suvirinimo energijos sumažinimas padeda sumažinti taškymąsi. Suvirinimo greičio sumažinimas taip pat gali padėti, jei prasiskverbimas yra nepakankamas. Tačiau esant kai kuriems specialiems proceso reikalavimams, tai mažai veikia. Tai tas pats procesas, skirtingos mašinos ir skirtingos medžiagų partijos turi visiškai skirtingus suvirinimo efektus. Todėl naujoje energetikos pramonėje galioja nerašyta taisyklė – vienas suvirinimo parametrų rinkinys vienam įrangos vienetui.
Antra, jei apdirbamos medžiagos ar ruošinio paviršius nėra valomas, alyvos dėmės ar teršalai taip pat sukels rimtus taškymus. Šiuo metu lengviausia nuvalyti apdirbtos medžiagos paviršių.
3. Didelis lazerinio suvirinimo atspindėjimas
Apskritai kalbant, didelis atspindys reiškia, kad apdorojimo medžiaga turi mažą varžą, santykinai lygų paviršių ir mažą artimojo infraraudonojo spinduliavimo lazerių sugerties greitį, dėl ko susidaro didelis lazerio spinduliavimas, ir kadangi dauguma lazerių naudojami vertikaliai. Dėl medžiagos ar nedidelio polinkio grįžtanti lazerio šviesa vėl patenka į išvesties galvutę, o dalis grįžtančios šviesos yra sujungta su energiją perduodančiu pluoštu ir perduodama atgal išilgai pluošto į lazerio vidų, todėl lazerio viduje esantys pagrindiniai komponentai ir toliau išlieka aukštoje temperatūroje.
Kai lazerinio suvirinimo metu atspindėjimas yra per didelis, galima imtis šių sprendimų:
3.1 Naudokite antirefleksinę dangą arba apdorokite medžiagos paviršių: padengus suvirinimo medžiagos paviršių antirefleksine danga, galima efektyviai sumažinti lazerio atspindį. Ši danga paprastai yra speciali optinė medžiaga, pasižyminti mažu atspindžiu, kuri sugeria lazerio energiją, o ne ją atspindi. Kai kuriuose procesuose, tokiuose kaip suvirinimas srovės kolektoriumi, minkštasis sujungimas ir kt., paviršius taip pat gali būti įspaustas.
3.2 Suvirinimo kampo reguliavimas: Reguliuojant suvirinimo kampą, lazerio spindulys gali kristi ant suvirinamos medžiagos tinkamesniu kampu ir sumažinti atspindžių atsiradimą. Paprastai geras būdas sumažinti atspindžius yra lazerio spindulio kritimas statmenai suvirinamos medžiagos paviršiui.
3.3 Pagalbinio absorbento pridėjimas: Suvirinimo proceso metu į suvirinimo siūlę pridedamas tam tikras kiekis pagalbinio absorbento, pavyzdžiui, miltelių arba skysčio. Šie absorbentai sugeria lazerio energiją ir sumažina atspindėjimą. Tinkamą absorbentą reikia pasirinkti atsižvelgiant į konkrečias suvirinimo medžiagas ir taikymo scenarijus. Ličio baterijų pramonėje tai mažai tikėtina.
3.4 Lazerio perdavimas naudojant optinį pluoštą: Jei įmanoma, lazerio spindulį į suvirinimo vietą galima perduoti optiniu pluoštu, kad sumažėtų atspindys. Optiniai pluoštai gali nukreipti lazerio spindulį į suvirinimo vietą, kad būtų išvengta tiesioginio sąlyčio su suvirinimo medžiagos paviršiumi ir sumažintas atspindžių atsiradimas.
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 sumažinimas gali būti veiksmingas būdas sumažinti atspindžius.
3.6 Naudokite spindulio daliklį: spindulio daliklis gali nukreipti dalį lazerio energijos į sugerties įtaisą, taip sumažindamas atspindžių atsiradimą. Spindulio dalymo įtaisai paprastai susideda iš optinių komponentų ir sugėriklių, o parinkus tinkamus komponentus ir pakoregavus įtaiso išdėstymą, galima pasiekti mažesnį atspindėjimą.
4. Suvirinimo įpjova
Ličio baterijų gamybos procese, kurie procesai dažniau sukelia nupjovimą? Kodėl tai įvyksta? Paanalizuokime.
Įpjovimas, paprastai suvirinimo žaliavos 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 ilgio arba didesnis nei pageidaujamas gaminio proceso standartas.
Visame ličio baterijų gamybos procese dažniau pasitaiko įpjovimų, kurie paprastai pasireiškia cilindrinės dangtelio plokštės sandarinimo išankstinio suvirinimo ir suvirinimo metu bei kvadratinės aliuminio korpuso dangtelio plokštės sandarinimo išankstinio suvirinimo ir suvirinimo metu. Pagrindinė priežastis yra ta, kad sandarinimo dangtelis turi sąveikauti su korpusu, kad būtų galima jį suvirinti, o sandarinimo dangtelio ir korpuso sujungimo procese gali atsirasti per didelių suvirinimo tarpų, griovelių, įtrūkimų ir pan., todėl ypač dažnai pasitaiko įpjovimų.
Taigi, kas sukelia nuvertinimą?
Jei suvirinimo greitis per didelis, skystas metalas už mažos skylutės, nukreiptos į suvirinimo siūlės centrą, nespės persiskirstyti, todėl sukietės ir abiejose suvirinimo siūlės pusėse atsiras įpjovimų. Atsižvelgiant į šią situaciją, reikia optimizuoti suvirinimo parametrus. Paprastai tariant, tai yra pakartotiniai eksperimentai, siekiant patikrinti įvairius parametrus, ir tęsti suvirinimo efekto analizę, kol bus rasti tinkami parametrai.
2. Per dideli suvirinimo siūlių tarpai, grioveliai, įtrūkimai ir pan. sumažina išlydyto metalo, užpildančio tarpus, kiekį, todėl padidėja įpjovimų tikimybė. Tai įrangos ir žaliavų klausimas. Ar suvirinimo žaliavos atitinka mūsų procesui keliamus medžiagų reikalavimus, ar įrangos tikslumas atitinka reikalavimus ir pan. Įprasta praktika – nuolat kankinti ir mušti tiekėjus ir už įrangą atsakingus asmenis.
3. Jei lazerinio suvirinimo pabaigoje energija sumažėja per greitai, maža skylutė gali įgriūti ir susidaryti vietinis įpjovimas. Tinkamas galios ir greičio suderinimas gali veiksmingai užkirsti kelią įpjovimų susidarymui. Kaip sakoma sename posakyje, kartokite eksperimentus, patikrinkite įvairius parametrus ir tęskite DOE, kol rasite tinkamus parametrus.
5. Suvirinimo centro griūtis
Jei suvirinimo greitis mažas, išlydyto metalo vonelė bus didesnė ir platesnė, todėl padidės išlydyto metalo kiekis. Dėl to gali būti sunku išlaikyti paviršiaus įtempimą. Kai išlydytas metalas tampa per sunkus, suvirinimo siūlės centras gali įgrimti ir susidaryti įdubimai bei duobutės. Tokiu atveju energijos tankį reikia atitinkamai sumažinti, kad išlydyto metalo vonelė nesugriūtų.
Kitu atveju suvirinimo tarpas tiesiog suyra nesukeldamas perforacijos. Tai neabejotinai yra įrangos presavimo problema.
Tinkamas lazerinio suvirinimo metu galinčių atsirasti defektų ir skirtingų defektų priežasčių supratimas leidžia taikyti tikslingesnį požiūrį sprendžiant bet kokias neįprastas suvirinimo problemas.
6. Suvirinimo įtrūkimai
Nuolatinio lazerinio suvirinimo metu atsirandantys įtrūkimai daugiausia yra terminiai įtrūkimai, tokie kaip kristaliniai įtrūkimai ir suskystėjimo įtrūkimai. Pagrindinė šių įtrūkimų priežastis yra didelės susitraukimo jėgos, kurias sukelia suvirinimas prieš jam visiškai sukietėjant.
Taip pat yra šios lazerinio suvirinimo įtrūkimų priežastys:
1. Netinkamas suvirinimo projektas: netinkamas suvirinimo geometrijos ir dydžio projektas gali sukelti suvirinimo įtempių koncentraciją, dėl kurios gali atsirasti įtrūkimų. Sprendimas – optimizuoti suvirinimo projektą, kad būtų išvengta suvirinimo įtempių koncentracijos. Galite naudoti tinkamus poslinkio suvirinimo siūles, keisti suvirinimo formą ir pan.
2. Suvirinimo parametrų neatitikimas: Netinkamas suvirinimo parametrų pasirinkimas, pvz., per didelis suvirinimo greitis, per didelė galia ir kt., gali sukelti netolygius temperatūros pokyčius suvirinimo srityje, dėl to gali atsirasti didelis suvirinimo įtempis ir įtrūkimai. Sprendimas – pritaikyti suvirinimo parametrus prie konkrečios medžiagos ir suvirinimo sąlygų.
3. Prastas suvirinimo paviršiaus paruošimas: netinkamas suvirinimo paviršiaus valymas ir išankstinis apdorojimas prieš suvirinimą, pvz., oksidų, riebalų ir kt. pašalinimas, turės įtakos suvirinimo kokybei ir stiprumui bei lengvai sukels įtrūkimų. Sprendimas – tinkamai išvalyti ir iš anksto apdoroti suvirinimo paviršių, kad būtų užtikrintas veiksmingas priemaišų ir teršalų pašalinimas suvirinimo vietoje.
4. Netinkamas suvirinimo šilumos tiekimo valdymas: Netinkamas šilumos tiekimo valdymas suvirinimo metu, pvz., per aukšta temperatūra suvirinimo metu, netinkamas suvirinimo sluoksnio aušinimo greitis ir kt., sukels suvirinimo vietos struktūros pokyčius, dėl kurių atsiras įtrūkimų. Sprendimas – kontroliuoti temperatūrą ir aušinimo greitį suvirinimo metu, kad būtų išvengta perkaitimo ir per greito aušinimo.
5. Nepakankamas įtempių mažinimas: Nepakankamas įtempių mažinimas po suvirinimo sukels nepakankamą įtempių mažinimą suvirinimo vietoje, todėl lengvai atsiras įtrūkimų. Sprendimas – atlikti tinkamą įtempių mažinimo apdorojimą po suvirinimo, pvz., terminį apdorojimą arba vibracinį apdorojimą (pagrindinė priežastis).
Kalbant apie ličio baterijų gamybos procesą, kurie procesai dažniau sukelia įtrūkimus?
Paprastai įtrūkimai linkę atsirasti sandarinimo suvirinimo metu, pavyzdžiui, cilindrinių plieninių arba aliuminio korpusų sandarinimo suvirinimo, kvadratinių aliuminio korpusų sandarinimo suvirinimo ir kt. Be to, modulio pakavimo proceso metu srovės kolektoriaus suvirinimo metu taip pat gali atsirasti įtrūkimų.
Žinoma, šiems įtrūkimams sumažinti arba pašalinti taip pat galime naudoti užpildo vielą, išankstinį pašildymą ar kitus metodus.
Įrašo laikas: 2023 m. rugsėjo 1 d.
