Lasersveising
De siste årene, takket være den raske utviklingen av den nye energiindustrien, har lasersveising raskt penetrert hele den nye energiindustrien på grunn av dens raske og stabile fordeler.Blant dem står lasersveiseutstyr for den høyeste andelen bruksområder i hele den nye energiindustrien.
Lasersveising har raskt blitt førstevalget i alle samfunnslag på grunn av sin høye hastighet, store dybde og små deformasjoner.Fra punktsveising til stumpsveising, oppbygging og tetningssveising, lasersveising gir uovertruffen presisjon og kontroll.Det spiller en viktig rolle i industriell produksjon og produksjon, inkludert militær industri, medisinsk behandling, romfart, 3C bildeler, mekaniske metallplater, ny energi og andre industrier.
Sammenlignet med andre sveiseteknologier har lasersveising sine unike fordeler og ulemper.
Fordel:
1. Rask hastighet, stor dybde og liten deformasjon.
2. Sveising kan utføres ved normal temperatur eller under spesielle forhold, og sveiseutstyret er enkelt.For eksempel driver ikke en laserstråle i et elektromagnetisk felt.Lasere kan sveise i vakuum, luft eller visse gassmiljøer, og kan sveise materialer som er gjennom glass eller transparente for laserstrålen.
3. Den kan sveise ildfaste materialer som titan og kvarts, og kan også sveise forskjellige materialer med godt resultat.
4. Etter at laseren er fokusert, er effekttettheten høy.Sideforholdet kan nå 5:1, og kan nå opptil 10:1 ved sveising av høyeffektsenheter.
5. Mikrosveising kan utføres.Etter at laserstrålen er fokusert, kan en liten flekk oppnås og kan plasseres nøyaktig.Den kan brukes på montering og sveising av mikro og små arbeidsstykker for å oppnå automatisert masseproduksjon.
6. Den kan sveise vanskelig tilgjengelige områder og utføre berøringsfri langdistansesveising, med stor fleksibilitet.Spesielt de siste årene har YAG laserbehandlingsteknologi tatt i bruk optisk fiberoverføringsteknologi, noe som har gjort det mulig for lasersveiseteknologi å bli mer utbredt fremmet og brukt.
7. Laserstrålen er lett å dele i tid og rom, og flere stråler kan behandles på flere steder samtidig, noe som gir forutsetninger for mer presis sveising.
Defekt:
1. Arbeidsstykkets monteringsnøyaktighet må være høy, og bjelkens posisjon på arbeidsstykket kan ikke avvikes vesentlig.Dette er fordi laserpunktstørrelsen etter fokusering er liten og sveisesømmen er smal, noe som gjør det vanskelig å legge til fyllmetallmaterialer.Hvis monteringsnøyaktigheten til arbeidsstykket eller posisjoneringsnøyaktigheten til bjelken ikke oppfyller kravene, er det sannsynlig at sveisefeil oppstår.
2. Kostnaden for lasere og relaterte systemer er høy, og engangsinvesteringen er stor.
Vanlige lasersveisefeil ved produksjon av litiumbatterier
1. Sveiseporøsitet
Vanlige feil ved lasersveising er porer.Sveisebassenget er dypt og smalt.Under lasersveiseprosessen invaderer nitrogen det smeltede bassenget fra utsiden.Under avkjølings- og størkningsprosessen av metallet avtar løseligheten av nitrogen med temperaturnedgangen.Når det smeltede bassengmetallet avkjøles for å begynne å krystallisere, vil løseligheten synke kraftig og plutselig.På dette tidspunktet vil en stor mengde gass felle ut og danne bobler.Hvis flytehastigheten til boblene er mindre enn metallkrystalliseringshastigheten, vil det dannes porer.
I applikasjoner i litiumbatteriindustrien finner vi ofte at porer er spesielt sannsynlige for å oppstå under sveising av den positive elektroden, men sjelden forekommer under sveising av den negative elektroden.Dette er fordi den positive elektroden er laget av aluminium og den negative elektroden er laget av kobber.Under sveising har det flytende aluminiumet på overflaten kondensert før den indre gassen renner helt over, og hindrer gassen i å renne over og danner store og små hull.Små stomata.
I tillegg til årsakene til porene nevnt ovenfor, omfatter porene også uteluft, fuktighet, overflateolje osv. I tillegg vil retningen og vinkelen på nitrogenblåsingen også påvirke poredannelsen.
Når det gjelder hvordan man kan redusere forekomsten av sveiseporer?
Først, før sveising, må oljeflekker og urenheter på overflaten av de innkommende materialene rengjøres i tide;ved produksjon av litiumbatterier er inspeksjon av innkommende materiale en viktig prosess.
For det andre bør beskyttelsesgassstrømmen justeres i henhold til faktorer som sveisehastighet, kraft, posisjon osv., og bør verken være for stor eller for liten.Det beskyttende kappetrykket bør justeres i henhold til faktorer som laserkraft og fokusposisjon, og bør verken være for høyt eller for lavt.Formen på munnstykket for beskyttelseskappen bør justeres i henhold til formen, retningen og andre faktorer for sveisen, slik at beskyttelseskappen jevnt kan dekke sveiseområdet.
For det tredje, kontroller temperatur, fuktighet og støv i luften i verkstedet.Omgivelsestemperaturen og fuktigheten vil påvirke fuktighetsinnholdet på overflaten av underlaget og beskyttelsesgassen, som igjen vil påvirke generering og utslipp av vanndamp i smeltebassenget.Hvis omgivelsestemperaturen og luftfuktigheten er for høy, vil det være for mye fuktighet på overflaten av underlaget og beskyttelsesgassen, noe som genererer en stor mengde vanndamp, noe som resulterer i porer.Hvis omgivelsestemperaturen og luftfuktigheten er for lav, vil det være for lite fuktighet på overflaten av underlaget og i dekkgassen, noe som reduserer dannelsen av vanndamp og reduserer dermed porene;la kvalitetspersonellet oppdage målverdien for temperatur, fuktighet og støv på sveisestasjonen.
For det fjerde brukes strålesvingmetoden for å redusere eller eliminere porene ved lasersveising med dyp penetrering.På grunn av tillegg av sving under sveising, forårsaker den frem- og tilbakegående svingningen av bjelken til sveisesømmen gjentatt omsmelting av en del av sveisesømmen, noe som forlenger oppholdstiden til det flytende metallet i sveisebassenget.Samtidig øker avbøyningen av bjelken også varmetilførselen per arealenhet.Dybde-til-bredde-forholdet til sveisen reduseres, noe som bidrar til oppkomsten av bobler, og eliminerer dermed porene.På den annen side får bjelkens svingning det lille hullet til å svinge tilsvarende, noe som også kan gi en rørekraft for sveisebassenget, øke konveksjonen og omrøringen i sveisebassenget og ha en gunstig effekt på å fjerne porene.
For det femte refererer pulsfrekvensen, pulsfrekvensen til antall pulser som sendes ut av laserstrålen per tidsenhet, som vil påvirke varmetilførselen og varmeakkumuleringen i det smeltede bassenget, og deretter påvirke temperaturfeltet og strømningsfeltet i smeltet. basseng.Hvis pulsfrekvensen er for høy, vil det føre til overdreven varmetilførsel i smeltebassenget, noe som fører til at temperaturen i smeltebassenget blir for høy, og produserer metalldamp eller andre elementer som er flyktige ved høye temperaturer, noe som resulterer i porer.Hvis pulsfrekvensen er for lav, vil det føre til utilstrekkelig varmeakkumulering i smeltebassenget, noe som fører til at temperaturen i smeltebassenget blir for lav, noe som reduserer oppløsning og utslipp av gass, noe som resulterer i porer.Generelt sett bør pulsfrekvensen velges innenfor et rimelig område basert på substrattykkelse og lasereffekt, og unngå å være for høy eller for lav.
Sveisehull (lasersveising)
2. Sveisesprut
Sprut som genereres under sveiseprosessen, vil lasersveising alvorlig påvirke overflatekvaliteten til sveisen, og vil forurense og skade linsen.Den generelle ytelsen er som følger: etter at lasersveisingen er fullført, vises mange metallpartikler på overflaten av materialet eller arbeidsstykket og fester seg til overflaten av materialet eller arbeidsstykket.Den mest intuitive ytelsen er at ved sveising i galvanometermodus, etter en periode med bruk av beskyttelseslinsen til galvanometeret, vil det være tette groper på overflaten, og disse gropene er forårsaket av sveisesprut.Etter lang tid er det lett å blokkere lyset, og det vil oppstå problemer med sveiselys, noe som resulterer i en rekke problemer som knust sveising og virtuell sveising.
Hva er årsakene til sprut?
For det første er krafttettheten, jo større effekttettheten, jo lettere er det å generere sprut, og sprutet er direkte relatert til effekttettheten.Dette er et hundre år gammelt problem.Næringen har i hvert fall så langt ikke klart å løse problemet med sprut, og kan bare si at det har blitt litt redusert.I litiumbatteriindustrien er sprut den største årsaken til batterikortslutning, men det har ikke klart å løse årsaken.Effekten av sprut på batteriet kan bare reduseres fra et beskyttelsessynspunkt.For eksempel legges en sirkel av støvfjerningsporter og beskyttelsesdeksler rundt sveisedelen, og rader med luftkniver legges til i sirkler for å forhindre støt eller til og med skade på batteriet.Å ødelegge miljøet, produkter og komponenter rundt sveisestasjonen kan sies å ha uttømt midlene.
Når det gjelder å løse sprutproblemet, kan det bare sies at reduksjon av sveiseenergien bidrar til å redusere sprut.Å redusere sveisehastigheten kan også hjelpe hvis penetrasjonen er utilstrekkelig.Men i noen spesielle prosesskrav har det liten effekt.Det er samme prosess, forskjellige maskiner og forskjellige partier av materialer har helt forskjellige sveiseeffekter.Derfor er det en uskreven regel i den nye energiindustrien, ett sett med sveiseparametere for ett utstyr.
For det andre, hvis overflaten til det behandlede materialet eller arbeidsstykket ikke er rengjort, vil oljeflekker eller forurensninger også forårsake alvorlige sprut.På dette tidspunktet er det enkleste å rengjøre overflaten av det behandlede materialet.
3. Høy reflektivitet av lasersveising
Generelt sett refererer høy refleksjon til det faktum at prosesseringsmaterialet har en liten resistivitet, en relativt jevn overflate og en lav absorpsjonshastighet for nær-infrarøde lasere, noe som fører til en stor mengde laseremisjon, og fordi de fleste lasere brukes vertikalt På grunn av materialet eller en liten helning, går det returnerende laserlyset inn i utgangshodet igjen, og til og med en del av det returnerende lyset kobles inn i den energioverførende fiberen og sendes tilbake langs fiberen til innsiden av laseren, noe som gjør at kjernekomponentene inne i laseren fortsetter å ha høy temperatur.
Når reflektiviteten er for høy under lasersveising, kan følgende løsninger tas:
3.1 Bruk antirefleksbelegg eller behandle overflaten av materialet: å belegge overflaten av sveisematerialet med et antirefleksjonsbelegg kan effektivt redusere laserens reflektivitet.Dette belegget er vanligvis et spesielt optisk materiale med lav reflektivitet som absorberer laserenergi i stedet for å reflektere den tilbake.I noen prosesser, som strømkollektorsveising, myk kobling osv., kan overflaten også preges.
3.2 Juster sveisevinkelen: Ved å justere sveisevinkelen kan laserstrålen falle inn på sveisematerialet i en mer passende vinkel og redusere forekomsten av refleksjon.Normalt er det å ha laserstrålen innfallende vinkelrett på overflaten av materialet som skal sveises en god måte å redusere refleksjoner.
3.3 Tilsetting av hjelpeabsorbent: Under sveiseprosessen tilsettes en viss mengde hjelpeabsorbent, som pulver eller væske, til sveisen.Disse absorberne absorberer laserenergi og reduserer reflektiviteten.Den passende absorbenten må velges basert på de spesifikke sveisematerialene og bruksscenarioene.I litiumbatteriindustrien er dette usannsynlig.
3.4 Bruk optisk fiber til å overføre laser: Hvis mulig kan optisk fiber brukes til å overføre laser til sveiseposisjonen for å redusere reflektiviteten.Optiske fibre kan lede laserstrålen til sveiseområdet for å unngå direkte eksponering for overflaten av sveisematerialet og redusere forekomsten av refleksjoner.
3.5 Justering av laserparametere: Ved å justere parametere som laserstyrke, brennvidde og brennvidde, kan fordelingen av laserenergi kontrolleres og refleksjoner kan reduseres.For enkelte reflekterende materialer kan reduksjon av laserkraft være en effektiv måte å redusere refleksjoner på.
3.6 Bruk en stråledeler: En stråledeler kan lede deler av laserenergien inn i absorpsjonsanordningen, og dermed redusere forekomsten av refleksjoner.Strålesplittende enheter består vanligvis av optiske komponenter og absorbere, og ved å velge passende komponenter og justere utformingen av enheten kan lavere reflektivitet oppnås.
4. Sveiseunderskjæring
I produksjonsprosessen for litiumbatteri, hvilke prosesser er mer sannsynlig å forårsake underbud?Hvorfor oppstår underbud?La oss analysere det.
Underskjæring, vanligvis er sveiseråmaterialene ikke godt kombinert med hverandre, gapet er for stort eller sporet vises, dybden og bredden er i utgangspunktet større enn 0,5 mm, den totale lengden er større enn 10 % av sveiselengden, eller større enn produktprosessstandarden den forespurte lengden.
I hele produksjonsprosessen for litiumbatterier er det mer sannsynlig at underskjæring oppstår, og det er generelt fordelt i forseglingsforsveising og sveising av den sylindriske dekkplaten og forseglingsforsveising og sveising av den firkantede aluminiumskalldekselplaten.Hovedårsaken er at tetningsdekselplaten må samarbeide med skallet til sveising, matchingsprosessen mellom forseglingsdekselplaten og skallet er utsatt for store sveisegap, spor, kollaps, etc., så den er spesielt utsatt for underskjæringer .
Så hva forårsaker underbud?
Hvis sveisehastigheten er for høy, vil det flytende metallet bak det lille hullet som peker mot midten av sveisen ikke ha tid til å omfordeles, noe som resulterer i størkning og underskjæring på begge sider av sveisen.I lys av situasjonen ovenfor, må vi optimalisere sveiseparametrene.For å si det enkelt, er det gjentatte eksperimenter for å verifisere ulike parametere, og fortsette å gjøre DOE til de riktige parameterne er funnet.
2. For store sveisegap, spor, kollaps osv. av sveisematerialer vil redusere mengden smeltet metall som fyller hullene, noe som øker sannsynligheten for underskjæringer.Dette er et spørsmål om utstyr og råvarer.Om sveiseråvarene oppfyller innkommende materialkrav i vår prosess, om utstyrets nøyaktighet oppfyller kravene osv. Normal praksis er å konstant torturere og slå leverandørene og de som har ansvaret for utstyret.
3. Hvis energien faller for raskt på slutten av lasersveisingen, kan det lille hullet kollapse, noe som resulterer i lokal underskjæring.Riktig matching av kraft og hastighet kan effektivt forhindre dannelse av underskjæringer.Som det gamle ordtaket sier, gjenta eksperimenter, verifiser ulike parametere, og fortsett DOE til du finner de riktige parameterne.
5. Sammenfall av sveisesenter
Hvis sveisehastigheten er lav, vil smeltebassenget bli større og bredere, noe som øker mengden smeltet metall.Dette kan gjøre det vanskelig å opprettholde overflatespenningen.Når det smeltede metallet blir for tungt, kan midten av sveisen synke og danne fordypninger og groper.I dette tilfellet må energitettheten reduseres passende for å forhindre at smeltebassenget kollapser.
I en annen situasjon danner sveisegapet bare en kollaps uten å forårsake perforering.Dette er utvilsomt et problem med presspasning av utstyr.
En riktig forståelse av defektene som kan oppstå under lasersveising og årsakene til forskjellige defekter gir mulighet for en mer målrettet tilnærming for å løse eventuelle unormale sveiseproblemer.
6. Sveisesprekker
Sprekkene som oppstår ved kontinuerlig lasersveising er hovedsakelig termiske sprekker, som krystallsprekker og flytende sprekker.Hovedårsaken til disse sprekkene er de store krympekreftene som genereres av sveisen før den stivner helt.
Det er også følgende årsaker til sprekker i lasersveising:
1. Urimelig sveisedesign: Feil utforming av sveisens geometri og størrelse kan forårsake sveisespenningskonsentrasjon, og dermed forårsake sprekker.Løsningen er å optimalisere sveisedesignet for å unngå sveisespenningskonsentrasjon.Du kan bruke passende forskyvningssveiser, endre sveiseformen osv.
2. Misforhold mellom sveiseparametere: Feil valg av sveiseparametere, som for høy sveisehastighet, for høy effekt, etc., kan føre til ujevne temperaturendringer i sveiseområdet, noe som resulterer i store sveisespenninger og sprekker.Løsningen er å justere sveiseparametrene for å matche det spesifikke materialet og sveiseforholdene.
3. Dårlig forberedelse av sveiseoverflaten: Unnlatelse av å rengjøre og forbehandle sveiseoverflaten på riktig måte før sveising, som fjerning av oksider, fett etc., vil påvirke kvaliteten og styrken til sveisen og lett føre til sprekker.Løsningen er å rengjøre og forbehandle sveiseoverflaten tilstrekkelig for å sikre at urenheter og forurensninger i sveiseområdet blir effektivt behandlet.
4. Feil kontroll av sveisevarmetilførsel: Dårlig kontroll av varmetilførsel under sveising, slik som for høy temperatur under sveising, feil kjølehastighet av sveiselaget, etc., vil føre til endringer i strukturen til sveiseområdet, som resulterer i sprekker .Løsningen er å kontrollere temperaturen og kjølehastigheten under sveising for å unngå overoppheting og rask avkjøling.
5. Utilstrekkelig spenningsavlastning: Utilstrekkelig avspenningsbehandling etter sveising vil resultere i utilstrekkelig spenningsavlastning i det sveisede området, noe som lett vil føre til sprekker.Løsningen er å utføre passende avspenningsbehandling etter sveising, for eksempel varmebehandling eller vibrasjonsbehandling (hovedårsak).
Når det gjelder produksjonsprosessen av litiumbatterier, hvilke prosesser er mer sannsynlig å forårsake sprekker?
Vanligvis oppstår sprekker under forseglingssveising, som forseglingssveising av sylindriske stålskall eller aluminiumskall, forseglingssveising av firkantede aluminiumskall osv. I tillegg, under modulpakkingsprosessen, er sveisingen av strømkollektoren også utsatt. til sprekker.
Vi kan selvfølgelig også bruke fylltråd, forvarming eller andre metoder for å redusere eller eliminere disse sprekkene.
Innleggstid: Sep-01-2023
