Последњих година, захваљујући брзом развоју нове енергетске индустрије, ласерско заваривање је брзо продрло у целу нову енергетску индустрију због својих брзих и стабилних предности. Међу њима, опрема за ласерско заваривање чини највећи удео примене у целој новој енергетској индустрији.
Ласерско заваривањебрзо је постао први избор у свим сферама живота због своје велике брзине, велике дубине и мале деформације. Од тачкастих завара до сучеоних завара, наношења и заптивања,ласерско заваривањеПружа ненадмашну прецизност и контролу. Игра важну улогу у индустријској производњи и прерађивању, укључујући војну индустрију, медицинску негу, ваздухопловство, 3C ауто делове, машински лим, нову енергију и друге индустрије.
У поређењу са другим технологијама заваривања, ласерско заваривање има своје јединствене предности и мане.
Предност:
1. Велика 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 лута у електромагнетном пољу. Ласери могу заваривати у вакууму, ваздуху или одређеним гасним срединама и могу заваривати материјале који пролазе кроз стакло или су провидни за ласерски зрак.
3. Може заваривати ватросталне материјале као што су титанијум и кварц, а такође може заваривати и различите материјале са добрим резултатима.
4. Након фокусирања ласера, густина снаге је висока. Однос ширине и висине може достићи 5:1, а може достићи и до 10:1 приликом заваривања уређаја велике снаге.
5. Може се извршити микро заваривање. Након фокусирања ласерског зрака, може се добити мала тачка и прецизно позиционирати. Може се применити на склапање и заваривање микро и малих радних предмета ради постизања аутоматизоване масовне производње.
6. Може заваривати тешко доступна места и обављати бесконтактно заваривање на великим даљинама, са великом флексибилношћу. Посебно последњих година, технологија ласерске обраде YAG 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 обрађивати на више локација истовремено, што пружа услове за прецизније заваривање.
Дефект:
1. Потребна је висока тачност склапања радног предмета, а положај зрака на радном предмету не сме значајно одступати. То је зато што је величина ласерске тачке након фокусирања мала, а заварски шав узак, што отежава додавање додатних метала. Ако тачност склапања радног предмета или тачност позиционирања зрака не испуњавају захтеве, могу се појавити дефекти заваривања.
2. Цена ласера и сродних система је висока, а једнократна инвестиција је велика.
Уобичајени дефекти ласерског заваривањау производњи литијумских батерија
1. Порозност заваривања
Уобичајени недостаци уласерско заваривањесу поре. Растопљени базен за заваривање је дубок и узак. Током процеса ласерског заваривања, азот продире у растопљени базен споља. Током процеса хлађења и очвршћавања метала, растворљивост азота се смањује са смањењем температуре. Када се растопљени метал охлади и почне да кристалише, растворљивост ће нагло и изненада 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 применама у индустрији литијумских батерија, често налазимо да се поре посебно вероватно јављају током заваривања позитивне електроде, али се ретко јављају током заваривања негативне електроде. То је зато што је позитивна електрода направљена од алуминијума, а негативна електрода од бакра. Током заваривања, течни алуминијум на површини се кондензује пре него што унутрашњи гас потпуно прелије, спречавајући преливање гаса и стварање великих и малих рупа. Мале стомате.
Поред горе поменутих узрока пора, поре такође укључују спољашњи ваздух, влагу, површинско уље итд. Поред тога, смер и угао дувања азота такође ће утицати на стварање пора.
Што се тиче тога како смањити појаву пора при заваривању?
Прво, пре негозаваривање, мрље од уља и нечистоће на површини улазних материјала морају се благовремено очистити; у производњи литијумских батерија, инспекција улазног материјала је суштински процес.
Друго, проток заштитног гаса треба подесити у складу са факторима као што су брзина заваривања, снага, положај итд., и не сме бити ни превелик ни премали. Притисак заштитног плашта треба подесити у складу са факторима као што су снага ласера и положај фокуса, и не сме бити ни превисок ни пренизак. Облик млазнице заштитног плашта треба подесити у складу са обликом, правцем и другим факторима завара тако да заштитни плашт може равномерно покрити подручје заваривања.
Треће, контролишите температуру, влажност и прашину у ваздуху у радионици. Температура и влажност околине утицаће на садржај влаге на површини подлоге и заштитног гаса, што ће заузврат утицати на стварање и излазак водене паре у растопљеном резервоару. Ако су температура и влажност околине превисоке, биће превише влаге на површини подлоге и заштитног гаса, стварајући велику количину водене паре, што доводи до пора. Ако су температура и влажност околине прениске, биће премало влаге на површини подлоге и у заштитном гасу, смањујући стварање водене паре, чиме се смањују поре; дозволите особљу за квалитет да открије циљану вредност температуре, влажности и прашине на станици за заваривање.
Четврто, метода замаха снопа се користи за смањење или елиминисање пора код ласерског дубоког продирања заваривања. Због додавања замаха током заваривања, осцилациони замах снопа на заварени шав узрокује поновљено топљење дела завареног шава, што продужава време задржавања течног метала у базену за заваривање. Истовремено, скретање снопа такође повећава унос топлоте по јединици површине. Однос дубине и ширине завара се смањује, што погодује појави мехурића, чиме се елиминишу поре. С друге стране, замах снопа узрокује да се мали отвор сходно томе замахује, што такође може обезбедити силу мешања базена за заваривање, повећати конвекцију и мешање базена за заваривање и имати благотворан ефекат на елиминисање пора.
Пето, фреквенција импулса, фреквенција импулса се односи на број импулса које емитује ласерски сноп по 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 базену. Ако је фреквенција импулса превисока, то ће довести до прекомерног уноса топлоте у растопљени базен, узрокујући да температура растопљеног базена буде превисока, стварајући металну пару или друге елементе који су испарљиви на високим температурама, што резултира порама. 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. Генерално говорећи, фреквенцију импулса треба изабрати у разумном опсегу на основу дебљине подлоге и снаге ласера, и избегавати да буде превисока или прениска.
Заваривање рупа (ласерско заваривање)
2. Прскање завара
Прскање које се ствара током процеса заваривања, ласерског заваривања, озбиљно ће утицати на квалитет површине завара и загадиће и оштетити сочиво. Опште перформансе су следеће: након завршетка ласерског заваривања, многе металне честице се појављују на површини материјала или радног предмета и лепе се за површину материјала или радног предмета. Најистакнутија перформанса је да ће се приликом заваривања у режиму галванометра, након одређеног периода коришћења заштитног сочива галванометра, на површини појавити густе јаме, а ове јаме су узроковане прскањем заваривања. Након дужег времена, лако је блокирати светлост и доћи ће до проблема са светлошћу заваривања, што ће резултирати низом проблема као што су прекинуто 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 проблем стар век. Барем до сада, индустрија није успела да реши проблем прскања и може се само рећи да је мало смањен. У индустрији литијумских батерија, прскање је највећи кривац за кратки спој батерија, али није успела да реши основни узрок. Утицај прскања на батерију може се смањити само са становишта заштите. На пример, око дела за заваривање се додају кругови отвора за уклањање прашине и заштитни поклопци, а редови ваздушних ножева се додају у круговима како би се спречио удар прскања или чак оштећење батерије. Уништавање животне средине, производа и компоненти око станице за заваривање може се рећи да је исцрпело средства.
Што се тиче решавања проблема прскања, може се рећи само да смањење енергије заваривања помаже у смањењу прскања. Смањење брзине заваривања такође може помоћи ако је пенетрација недовољна. Али код неких посебних захтева процеса, то има мали ефекат. То је исти процес, различите машине и различите серије материјала имају потпуно различите ефекте заваривања. Стога, у новој енергетској индустрији постоји неписано правило, један сет параметара заваривања за један комад опреме.
Друго, ако се површина обрађеног материјала или радног предмета не очисти, мрље од уља или загађивача ће такође изазвати озбиљна прскања. У овом тренутку, најлакше је очистити површину обрађеног материјала.
3. Висока рефлективност ласерског заваривања
Генерално говорећи, висока рефлексија се односи на чињеницу да материјал за обраду има малу отпорност, релативно глатку површину и ниску стопу апсорпције за блиске инфрацрвене ласере, што доводи до велике количине ласерске емисије, а пошто се већина ласера користи вертикално. Због материјала или малог нагиба, повратна ласерска светлост поново улази у излазну главу, па чак и део повратне светлости се спаја са влакном које преноси енергију и преноси се назад дуж влакна у унутрашњост 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 антирефлексни премаз или третирајте површину материјала: премазивање површине материјала за заваривање антирефлексним премазом може ефикасно смањити рефлексију 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 су заваривање струјним колектором, меко спајање итд., површина може бити и рељефна.
3.2 Подешавање угла заваривања: Подешавањем угла заваривања, ласерски зрак може падати на материјал за заваривање под одговарајућим углом и смањити појаву рефлексије. Обично је добар начин за смањење рефлексије да ласерски зрак пада нормално на површину материјала који се заварује.
3.3 Додавање помоћног апсорбента: Током процеса заваривања, одређена количина помоћног апсорбента, као што је прах или течност, додаје се завару. Ови апсорбери апсорбују ласерску енергију и смањују рефлективност. Одговарајући апсорбент треба одабрати на основу специфичних материјала за заваривање и сценарија примене. У индустрији литијумских батерија, ово је мало вероватно.
3.4 Користите оптичка влакна за пренос ласера: Ако је могуће, оптичка влакна се могу користити за пренос ласера до места заваривања како би се смањила рефлексија. Оптичка влакна могу водити ласерски зрак до подручја заваривања како би се избегло директно излагање површини материјала за заваривање и смањила појава рефлексија.
3.5 Подешавање параметара ласера: Подешавањем параметара као што су снага ласера, жижна даљина и жижни пречник, може се контролисати расподела ласерске енергије и смањити рефлексије. За неке рефлектујуће материјале, смањење снаге ласера може бити ефикасан начин за смањење рефлексија.
3.6 Користите разделник снопа: Разделник снопа може да усмери део ласерске енергије у уређај за апсорпцију, чиме се смањује појава рефлексија. Уређаји за раздвајање снопа обично се састоје од оптичких компоненти и апсорбера, а одабиром одговарајућих компоненти и подешавањем распореда уређаја може се постићи нижа рефлективност.
4. Заваривање подреза
У процесу производње литијумских батерија, који процеси чешће узрокују потцењивање? Зашто долази до потцењивања? Хајде да то анализирамо.
Подрезано, генерално, сировине за заваривање нису добро комбиноване једне са другима, 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 завара или већа од стандардне дужине процеса производа.
У целом процесу производње литијумских батерија, подрезивање је вероватније, и генерално се дистрибуира у претходном заваривању и заваривању заптивања цилиндричне поклопне плоче и претходном заваривању и заваривању заптивања квадратне алуминијумске поклопне плоче. Главни разлог је тај што поклопна плоча заптивања мора да сарађује са љуском приликом заваривања, процес подударања између поклопне плоче заптивања и љуске је склон прекомерним заваривачким размацима, жлебовима, колапсу итд., па је посебно склоно подрезивању.
Па шта узрокује потцењивање?
Ако је брзина заваривања превелика, течни метал иза мале рупе која показује ка центру завара неће имати времена да се прерасподели, што ће резултирати очвршћавањем и подрезивањем са обе стране завара. С обзиром на горе наведену ситуацију, потребно је оптимизовати параметре заваривања. Једноставно речено, понављају се експерименти ради провере различитих параметара и наставља се са DOE (диференцијалном анализом електричне енергије) док се не пронађу одговарајући параметри.
2. Прекомерни завари, жлебови, урушавања итд. материјала за заваривање смањиће количину растопљеног метала који попуњава зазоре, што ће повећати вероватноћу појаве подрезања. Ово је питање опреме и сировина. Да ли сировине за заваривање испуњавају захтеве за улазним материјалом нашег процеса, да ли тачност опреме испуњава захтеве итд. Уобичајена пракса је стално мучење и пребијање добављача и људи задужених за опрему.
3. Ако енергија пребрзо падне на крају ласерског заваривања, мала рупа може да се уруши, што резултира локалним подрезивањем. Правилно усклађивање снаге и брзине може ефикасно спречити стварање подрезивања. Као што стара изрека каже, поновите експерименте, проверите различите параметре и наставите са DOE док не пронађете праве параметре.
5. Урушавање центра завара
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, центар завара може потонути и формирати удубљења и јаме. У овом случају, густину енергије треба на одговарајући начин смањити како би се спречило урушавање растопљеног базена.
У другој ситуацији, заварски размак само формира колапс без изазивања перфорације. Ово је несумњиво проблем пресовања опреме.
Правилно разумевање дефеката који се могу јавити током ласерског заваривања и узрока различитих дефеката омогућава циљанији приступ решавању било каквих абнормалних проблема са заваривањем.
6. Пукотине у завару
Пукотине које се јављају током континуираног ласерског заваривања су углавном термичке пукотине, као што су кристалне пукотине и пукотине услед ликвифакције. Главни узрок ових пукотина су велике силе скупљања које ствара завар пре него што се потпуно стврдне.
Такође постоје следећи разлози за пукотине код ласерског заваривања:
1. Неразумно дизајнирање завара: Неправилно пројектовање геометрије и величине завара може проузроковати концентрацију напона заваривања, што може изазвати пукотине. Решење је оптимизација дизајна завара како би се избегла концентрација напона заваривања. Можете користити одговарајуће офсетне заваре, променити облик завара итд.
2. Неусклађеност параметара заваривања: Неправилан избор параметара заваривања, као што су превелика брзина заваривања, превелика снага итд., може довести до неравномерних промена температуре у подручју заваривања, што резултира великим напрезањем и пукотинама при заваривању. Решење је подешавање параметара заваривања како би одговарали специфичном материјалу и условима заваривања.
3. Лоша припрема површине за заваривање: Неправилно чишћење и претходна обрада површине за заваривање пре заваривања, као што је уклањање оксида, масти итд., утицаће на квалитет и чврстоћу завара и лако довести до пуцања. Решење је адекватно чишћење и претходна обрада површине за заваривање како би се осигурало да се нечистоће и загађивачи у подручју заваривања ефикасно третирају.
4. Неправилна контрола уноса топлоте при заваривању: Лоша контрола уноса топлоте током заваривања, као што је прекомерна температура током заваривања, неправилна брзина хлађења слоја заваривања итд., довешће до промена у структури подручја заваривања, што резултира пукотинама. Решење је контрола температуре и брзине хлађења током заваривања како би се избегло прегревање и брзо хлађење.
5. Недовољно отпуштање напона: Недовољна обрада за отпуштање напона након заваривања резултираће недовољним отпуштањем напона у завареном подручју, што ће лако довести до пукотина. Решење је извршити одговарајућу обраду за отпуштање напона након заваривања, као што је термичка обрада или обрада вибрацијама (главни разлог).
Што се тиче процеса производње литијумских батерија, који процеси чешће изазивају пукотине?
Генерално, пукотине су склоне појави током заваривања, као што је заваривање цилиндричних челичних љуски или алуминијумских љуски, заваривање квадратних алуминијумских љуски итд. Поред тога, током процеса паковања модула, заваривање струјног колектора је такође склоно пуцању.
Наравно, можемо користити и жицу за пуњење, претходно загревање или друге методе да бисмо смањили или елиминисали ове пукотине.
Време објаве: 01.09.2023.
