Ласерско заваривање
Последњих година, захваљујући брзом развоју нове енергетске индустрије, ласерско заваривање је брзо продрло у читаву нову енергетску индустрију због својих брзих и стабилних предности.Међу њима, опрема за ласерско заваривање заузима највећи удео у примени у целој новој енергетској индустрији.
Ласерско заваривање је брзо постало први избор у свим сферама живота због своје велике брзине, велике дубине и мале деформације.Од тачкастих завара до сучеоних завара, надоградњи и заваривања, ласерско заваривање пружа неупоредиву прецизност и контролу.Игра важну улогу у индустријској производњи и производњи, укључујући војну индустрију, медицинску негу, ваздухопловство, 3Ц ауто делове, механичке лимове, нову енергију и друге индустрије.
У поређењу са другим технологијама заваривања, ласерско заваривање има своје јединствене предности и недостатке.
предност:
1. Брза брзина, велика дубина и мала деформација.
2. Заваривање се може изводити на нормалној температури или под посебним условима, а опрема за заваривање је једноставна.На пример, ласерски зрак се не помера у електромагнетном пољу.Ласери могу заварити у вакууму, ваздуху или одређеним гасним окружењима и могу заварити материјале који су кроз стакло или провидни за ласерски зрак.
3. Може заварити ватросталне материјале као што су титанијум и кварц, а такође може заварити различите материјале са добрим резултатима.
4. Након што је ласер фокусиран, густина снаге је висока.Однос ширине и висине може да достигне 5:1, а може да достигне и 10:1 када се заварују уређаји велике снаге.
5. Може се извршити микро заваривање.Након што се ласерски зрак фокусира, може се добити мала тачка која се може прецизно позиционирати.Може се применити на монтажу и заваривање микро и малих радних комада како би се постигла аутоматизована масовна производња.
6. Може заварити тешко доступна подручја и изводити бесконтактно заваривање на велике удаљености, уз велику флексибилност.Нарочито последњих година, ИАГ технологија ласерске обраде усвојила је технологију преноса оптичких влакана, што је омогућило ширу промоцију и примену технологије ласерског заваривања.
7. Ласерски сноп се лако дели у времену и простору, а више снопова се може обрадити на више локација истовремено, обезбеђујући услове за прецизније заваривање.
Дефект:
1. Захтева се да тачност монтаже радног предмета буде висока, а положај греде на радном предмету не може значајно да одступи.То је зато што је величина ласерске тачке након фокусирања мала, а заварени шав је узак, што отежава додавање материјала за пуњење.Ако тачност монтаже радног комада или тачност позиционирања греде не испуњава захтеве, може доћи до дефеката у заваривању.
2. Цена ласера и сродних система је висока, а једнократна инвестиција је велика.
Уобичајени дефекти ласерског заваривања у производњи литијумских батерија
1. Порозност заваривања
Уобичајени дефекти код ласерског заваривања су поре.Растопљени базен за заваривање је дубок и узак.Током процеса ласерског заваривања, азот улази у растопљени базен споља.Током процеса хлађења и очвршћавања метала, растворљивост азота опада са смањењем температуре.Када се растопљени метал базена охлади да би почео да кристалише, растворљивост ће нагло и нагло пасти.У овом тренутку, велика количина гаса ће се таложити и формирати мехуриће.Ако је брзина плутања мехурића мања од брзине кристализације метала, створиће се поре.
У апликацијама у индустрији литијумских батерија, често откривамо да се поре посебно јављају током заваривања позитивне електроде, али ретко се јављају током заваривања негативне електроде.То је зато што је позитивна електрода направљена од алуминијума, а негативна од бакра.Током заваривања, течни алуминијум на површини се кондензовао пре него што се унутрашњи гас потпуно прелије, спречавајући да се гас прелије и формира велике и мале рупе.Мали стомати.
Поред горе наведених узрока пора, поре такође укључују спољашњи ваздух, влагу, површинско уље, итд. Поред тога, правац и угао дувања азота такође ће утицати на формирање пора.
Што се тиче тога како смањити појаву пора заваривања?
Прво, пре заваривања, потребно је благовремено очистити мрље од уља и нечистоће на површини улазних материјала;у производњи литијумских батерија, инспекција улазног материјала је суштински процес.
Друго, проток заштитног гаса треба да се подеси према факторима као што су брзина заваривања, снага, положај, итд., и не би требало да буде ни превелик ни премали.Притисак заштитног плашта треба да се подеси у складу са факторима као што су снага ласера и положај фокуса, и не би требало да буде ни превисок ни пренизак.Облик млазнице заштитног плашта треба прилагодити према облику, правцу и другим факторима завара тако да заштитни плашт може равномерно да покрије подручје заваривања.
Треће, контролишите температуру, влажност и прашину у ваздуху у радионици.Температура и влажност околине ће утицати на садржај влаге на површини подлоге и на заштитни гас, што ће заузврат утицати на стварање и избацивање водене паре у растопљеном базену.Ако су температура и влажност околине превисоке, биће превише влаге на површини подлоге и заштитног гаса, стварајући велику количину водене паре, што резултира порама.Ако су температура и влажност околине прениске, биће премало влаге на површини подлоге иу заштитном гасу, смањујући стварање водене паре, чиме се смањују поре;нека квалитетно особље детектује циљну вредност температуре, влажности и прашине на станици за заваривање.
Четврто, метода замаха снопа се користи за смањење или уклањање пора код ласерског заваривања дубоког продирања.Због додавања замаха при заваривању, повратни замах греде у заварени шав изазива поновљено претапање дела завареног шава, чиме се продужава време задржавања течног метала у базену за заваривање.Истовремено, отклон снопа такође повећава унос топлоте по јединици површине.Однос дубине и ширине шава је смањен, што је погодно за појаву мехурића, чиме се елиминишу поре.С друге стране, замах снопа доводи до тога да се мала рупа замахне, што такође може да обезбеди силу мешања за заваривачки базен, повећа конвекцију и мешање базена за заваривање и има благотворно дејство на елиминисање пора.
Пето, фреквенција импулса, фреквенција импулса се односи на број импулса које емитује ласерски сноп у јединици времена, што ће утицати на унос топлоте и акумулацију топлоте у растопљеном базену, а затим утицати на температурно поље и поље протока у растопљеном базен.Ако је фреквенција импулса превисока, то ће довести до прекомерног уноса топлоте у растопљени базен, узрокујући да температура растопљеног базена буде превисока, производећи металну пару или друге елементе који су испарљиви на високим температурама, што доводи до пора.Ако је фреквенција импулса прениска, то ће довести до недовољне акумулације топлоте у растопљеном базену, узрокујући да температура растопљеног базена буде прениска, смањујући растварање и излазак гаса, што резултира порама.Уопштено говорећи, фреквенцију импулса треба изабрати у разумном опсегу на основу дебљине подлоге и снаге ласера, и избегавати да буде превисока или прениска.
Рупе за заваривање (ласерско заваривање)
2. Прскање завара
Прскање које се ствара током процеса заваривања, ласерско заваривање ће озбиљно утицати на квалитет површине завара и загадити и оштетити сочиво.Опште перформансе су следеће: након што је ласерско заваривање завршено, многе металне честице се појављују на површини материјала или радног предмета и пријањају на површину материјала или радног предмета.Најинтуитивнија изведба је да када заварите у режиму галванометра, након периода употребе заштитног сочива галванометра, на површини ће се појавити густе рупице, а ове рупице су узроковане прскањем заваривања.После дужег времена, лако је блокирати светло, а биће и проблема са светлом за заваривање, што ће резултирати низом проблема као што су покварено заваривање и виртуелно заваривање.
Који су узроци прскања?
Прво, густина снаге, што је већа густина снаге, лакше је генерисати прскање, а прскање је директно повезано са густином снаге.Ово је вековни проблем.Индустрија бар до сада није успела да реши проблем прскања и може само рећи да је мало смањен.У индустрији литијумских батерија, прскање је највећи кривац кратког споја батерије, али није успело да реши основни узрок.Утицај прскања на батерију може се смањити само са становишта заштите.На пример, круг отвора за уклањање прашине и заштитни поклопци се додају око дела заваривања, а редови ваздушних ножева се додају у кругове како би се спречило прскање или чак оштећење батерије.Може се рећи да је уништавање животне средине, производа и компоненти око станице за заваривање исцрпило средства.
Што се тиче решавања проблема прскања, може се само рећи да смањење енергије заваривања помаже у смањењу прскања.Смањење брзине заваривања такође може помоћи ако пенетрација није довољна.Али у неким посебним захтевима процеса, то има мало ефекта.То је исти процес, различите машине и различите серије материјала имају потпуно различите ефекте заваривања.Дакле, у новој енергетској индустрији постоји неписано правило, један сет параметара заваривања за један комад опреме.
Друго, ако се површина обрађеног материјала или радног комада не очисти, мрље од уља или загађивачи такође ће изазвати озбиљне прскање.У овом тренутку, најлакше је очистити површину обрађеног материјала.
3. Висока рефлексивност ласерског заваривања
Уопштено говорећи, висока рефлексија се односи на чињеницу да материјал за обраду има малу отпорност, релативно глатку површину и ниску стопу апсорпције за близу инфрацрвене ласере, што доводи до велике количине ласерске емисије и зато што се користи већина ласера у вертикали Због материјала или малог нагиба, повратна ласерска светлост поново улази у излазну главу, па чак и део повратне светлости се спаја у влакно које преноси енергију и преноси се назад дуж влакна ка унутра ласера, чинећи да основне компоненте унутар ласера и даље буду на високој температури.
Када је рефлективност превисока током ласерског заваривања, могу се предузети следећа решења:
3.1 Користите премаз против рефлексије или третирајте површину материјала: премазивање површине материјала за заваривање антирефлексним премазом може ефикасно смањити рефлективност ласера.Овај премаз је обично посебан оптички материјал са ниском рефлексијом који апсорбује ласерску енергију уместо да је рефлектује назад.У неким процесима, као што је заваривање струјног колектора, мекана веза, итд., површина може бити и рељефна.
3.2 Подесите угао заваривања: Подешавањем угла заваривања, ласерски зрак може падати на материјал за заваривање под одговарајућим углом и смањити појаву рефлексије.Нормално, да ласерски сноп пада окомито на површину материјала који се завари је добар начин за смањење рефлексије.
3.3 Додавање помоћног упијача: Током процеса заваривања, одређена количина помоћног упијача, као што је прах или течност, се додаје у завар.Ови апсорбери апсорбују ласерску енергију и смањују рефлексију.Одговарајући упијајући материјал треба изабрати на основу специфичних материјала за заваривање и сценарија примене.У индустрији литијумских батерија, ово је мало вероватно.
3.4 Користите оптичко влакно за пренос ласера: Ако је могуће, оптичко влакно се може користити за пренос ласера до положаја заваривања како би се смањила рефлексивност.Оптичка влакна могу усмерити ласерски сноп до подручја заваривања како би се избегло директно излагање површини материјала за заваривање и смањила појава рефлексије.
3.5 Подешавање параметара ласера: Подешавањем параметара као што су снага ласера, жижна даљина и жижни пречник, може се контролисати дистрибуција ласерске енергије и смањити рефлексије.За неке рефлектирајуће материјале, смањење снаге ласера може бити ефикасан начин за смањење рефлексије.
3.6 Користите разделник снопа: Разделник снопа може да усмери део ласерске енергије у уређај за апсорпцију, чиме се смањује појава рефлексије.Уређаји за раздвајање снопа обично се састоје од оптичких компоненти и апсорбера, а избором одговарајућих компоненти и подешавањем распореда уређаја може се постићи нижа рефлексивност.
4. Подрезивање заваривањем
У процесу производње литијумских батерија, који процеси ће највероватније изазвати поткопавање?Зашто долази до поткопавања?Хајде да га анализирамо.
Подрезивање, генерално сировине за заваривање нису добро комбиноване једна са другом, размак је превелик или се појављује жлеб, дубина и ширина су у основи веће од 0,5 мм, укупна дужина је већа од 10% дужине шава, или већа од стандарда процеса производа захтевану дужину.
У целом процесу производње литијумских батерија, већа је вероватноћа да ће се десити подрезивање, а оно се генерално дистрибуира у заваривању пред-заваривања и заваривања цилиндричне покривне плоче и заваривања пред-заваривања и заваривања квадратне алуминијумске покривне плоче.Главни разлог је тај што заптивна покривна плоча треба да сарађује са омотачем за заваривање, процес усклађивања између заптивне покривне плоче и шкољке је склон превеликим празнинама заваривања, жљебовима, колапсу итд., тако да је посебно склона подрезима .
Дакле, шта узрокује поткопавање?
Ако је брзина заваривања пребрза, течни метал иза мале рупе која је усмерена ка центру завара неће имати времена да се прерасподели, што ће резултирати очвршћавањем и подрезивањем на обе стране вара.С обзиром на горњу ситуацију, потребно је да оптимизујемо параметре заваривања.Поједностављено речено, понављају се експерименти да се верификују различити параметри, и наставите да радите ДОЕ док се не пронађу одговарајући параметри.
2. Прекомерни зазори у заваривању, жљебови, колапси, итд. материјала за заваривање ће смањити количину растопљеног метала који испуњава празнине, чинећи подрезивање вероватнијим.Ово је питање опреме и сировина.Да ли сировине за заваривање испуњавају захтеве за улазним материјалима нашег процеса, да ли тачност опреме испуњава захтеве итд. Уобичајена пракса је да се стално муче и туку добављачи и људи који су задужени за опрему.
3. Ако енергија пребрзо опадне на крају ласерског заваривања, мала рупа може да се сруши, што резултира локалним подрезивањем.Правилно усклађивање снаге и брзине може ефикасно спречити стварање подреза.Као што стара изрека каже, поновите експерименте, проверите различите параметре и наставите са ДОЕ док не пронађете праве параметре.
5. Колапс центра заваривања
Ако је брзина заваривања мала, растопљени базен ће бити већи и шири, повећавајући количину растопљеног метала.Ово може отежати одржавање површинске напетости.Када растопљени метал постане претежак, средина вара може потонути и формирати удубљења и удубљења.У овом случају, густину енергије треба на одговарајући начин смањити како би се спречило колапс талине.
У другој ситуацији, размак заваривања само формира колапс без изазивања перфорације.Ово је несумњиво проблем пресовања опреме.
Правилно разумевање дефекта који се могу јавити током ласерског заваривања и узрока различитих дефеката омогућава циљанији приступ решавању било каквих абнормалних проблема заваривања.
6. Заварите пукотине
Пукотине које се појављују током континуираног ласерског заваривања су углавном термичке пукотине, као што су кристалне пукотине и пукотине од течења.Главни узрок ових пукотина су велике силе скупљања које ствара завар пре него што се потпуно очврсне.
Постоје и следећи разлози за настанак пукотина у ласерском заваривању:
1. Неразуман дизајн завара: Неправилан дизајн геометрије и величине шава може изазвати концентрацију напона заваривања и на тај начин изазвати пукотине.Решење је оптимизација дизајна заваривања како би се избегла концентрација напона заваривања.Можете користити одговарајуће офсет заваре, променити облик завара итд.
2. Неусклађеност параметара заваривања: Неправилан избор параметара заваривања, као што су пребрза брзина заваривања, превелика снага, итд., може довести до неуједначених температурних промена у области заваривања, што резултира великим напоном заваривања и пуцањем.Решење је да се параметри заваривања подесе тако да одговарају специфичном материјалу и условима заваривања.
3. Лоша припрема површине заваривања: Неуспех да се правилно очисти и претходно третира површина заваривања пре заваривања, као што је уклањање оксида, масти итд., Утицаће на квалитет и чврстоћу завара и лако ће довести до пукотина.Решење је у адекватном чишћењу и претходној обради површине заваривања како би се осигурало да се нечистоће и загађивачи у зони заваривања ефикасно третирају.
4. Неправилна контрола уноса топлоте заваривања: Лоша контрола уноса топлоте током заваривања, као што је превисока температура током заваривања, неправилна брзина хлађења слоја за заваривање, итд., довешће до промена у структури подручја заваривања, што доводи до пукотина. .Решење је да се контролише температура и брзина хлађења током заваривања како би се избегло прегревање и брзо хлађење.
5. Недовољно ослобађање од напрезања: Недовољно смањење напрезања након заваривања ће резултирати недовољним растерећењем напона у завареном подручју, што ће лако довести до пукотина.Решење је да се изврши одговарајући третман за ублажавање напрезања након заваривања, као што је топлотна обрада или третман вибрацијама (главни разлог).
Што се тиче процеса производње литијумских батерија, који процеси ће највероватније изазвати пукотине?
Генерално, пукотине су склоне настанку током заваривања заптивања, као што је заваривање цилиндричних челичних шкољки или алуминијумских шкољки, заваривање квадратних алуминијумских шкољки, итд. Поред тога, током процеса паковања модула, заваривање струјног колектора је такође подложно до пукотина.
Наравно, можемо користити и жицу за пуњење, предгревање или друге методе да смањимо или елиминишемо ове пукотине.
Време поста: 01.09.2023
