Lasersko zavarivanje
Posljednjih godina, zahvaljujući brzom razvoju nove energetske industrije, lasersko zavarivanje brzo je prodrlo u cijelu novu energetsku industriju zbog svojih brzih i stabilnih prednosti.Među njima, oprema za lasersko zavarivanje ima najveći udio primjena u cijeloj novoj energetskoj industriji.
Lasersko zavarivanje brzo je postalo prvi izbor u svim sferama života zbog velike brzine, velike dubine i male deformacije.Od točkastih zavarivanja do sučeonih zavarivanja, nagomilavanja i brtvljenja zavarivanja, lasersko zavarivanje pruža neusporedivu preciznost i kontrolu.Ima važnu ulogu u industrijskoj proizvodnji i proizvodnji, uključujući vojnu industriju, medicinsku skrb, zrakoplovstvo, 3C autodijelove, mehanički lim, novu energiju i druge industrije.
U usporedbi s drugim tehnologijama zavarivanja, lasersko zavarivanje ima svoje jedinstvene prednosti i nedostatke.
Prednost:
1. Velika brzina, velika dubina i mala deformacija.
2. Zavarivanje se može izvoditi na normalnoj temperaturi ili pod posebnim uvjetima, a oprema za zavarivanje je jednostavna.Na primjer, laserska zraka ne lebdi u elektromagnetskom polju.Laseri mogu zavarivati u vakuumu, zraku ili određenim plinskim okruženjima i mogu zavarivati materijale koji su kroz staklo ili prozirni za lasersku zraku.
3. Može zavarivati vatrostalne materijale kao što su titan i kvarc, a također može zavarivati različite materijale s dobrim rezultatima.
4. Nakon što se laser fokusira, gustoća snage je visoka.Omjer širine i visine može doseći 5:1, a može doseći i do 10:1 pri zavarivanju uređaja velike snage.
5. Može se izvesti mikro zavarivanje.Nakon što se laserska zraka fokusira, može se dobiti mala točka koja se može točno postaviti.Može se primijeniti na sastavljanje i zavarivanje mikro i malih izradaka kako bi se postigla automatizirana masovna proizvodnja.
6. Može zavarivati teško dostupna područja i izvoditi beskontaktno zavarivanje na velikim udaljenostima, uz veliku fleksibilnost.Pogotovo posljednjih godina, YAG laserska tehnologija obrade usvojila je tehnologiju prijenosa optičkih vlakana, što je omogućilo širu promociju i primjenu tehnologije laserskog zavarivanja.
7. Lasersku zraku lako je podijeliti u vremenu i prostoru, a više zraka se može obrađivati na više mjesta istovremeno, čime se stvaraju uvjeti za preciznije zavarivanje.
Mana:
1. Točnost montaže izratka mora biti visoka, a položaj grede na izratku ne može se značajno odstupiti.To je zato što je veličina laserske točke nakon fokusiranja mala, a zavareni šav uzak, što otežava dodavanje materijala za punjenje.Ako točnost montaže izratka ili točnost pozicioniranja grede ne zadovoljavaju zahtjeve, sklone su pojave grešaka u zavarivanju.
2. Cijena lasera i srodnih sustava je visoka, a jednokratna investicija velika.
Uobičajeni nedostaci laserskog zavarivanja u proizvodnji litijskih baterija
1. Poroznost zavarivanja
Česti nedostaci kod laserskog zavarivanja su pore.Bazen za zavarivanje je dubok i uzak.Tijekom procesa laserskog zavarivanja, dušik ulazi u rastaljenu posudu izvana.Tijekom procesa hlađenja i skrućivanja metala, topivost dušika opada s padom temperature.Kada se rastaljeni metal ohladi i počne kristalizirati, topljivost će naglo i iznenada pasti.Tada će se istaložiti velika količina plina i stvoriti mjehuriće.Ako je brzina plutanja mjehurića manja od brzine kristalizacije metala, stvorit će se pore.
U primjenama u industriji litijevih baterija, često nalazimo da je osobito vjerojatno da će se pore pojaviti tijekom zavarivanja pozitivne elektrode, ali se rijetko pojavljuju tijekom zavarivanja negativne elektrode.To je zato što je pozitivna elektroda izrađena od aluminija, a negativna elektroda od bakra.Tijekom zavarivanja, tekući aluminij na površini se kondenzirao prije nego se unutarnji plin potpuno prelije, sprječavajući prelijevanje plina i stvaranje velikih i malih rupa.Mala stomata.
Uz gore navedene uzroke pora, pore također uključuju vanjski zrak, vlagu, površinsko ulje itd. Osim toga, smjer i kut puhanja dušika također će utjecati na stvaranje pora.
Što se tiče toga kako smanjiti pojavu zavarenih pora?
Prvo, prije zavarivanja potrebno je na vrijeme očistiti mrlje od ulja i nečistoće na površini ulaznih materijala;u proizvodnji litijevih baterija, inspekcija ulaznog materijala bitan je proces.
Drugo, protok zaštitnog plina treba prilagoditi čimbenicima kao što su brzina zavarivanja, snaga, položaj itd., i ne smije biti ni prevelik ni premalen.Pritisak zaštitnog plašta treba prilagoditi u skladu s faktorima kao što su snaga lasera i položaj fokusa i ne smije biti ni previsok ni prenizak.Oblik mlaznice zaštitnog plašta treba prilagoditi prema obliku, smjeru i drugim čimbenicima zavara tako da zaštitni plašt može ravnomjerno prekriti područje zavarivanja.
Treće, kontrolirajte temperaturu, vlažnost i prašinu u zraku u radionici.Temperatura i vlažnost okoline utjecat će na sadržaj vlage na površini podloge i zaštitni plin, što će zauzvrat utjecati na stvaranje i izlazak vodene pare u rastaljenu bazenu.Ako su temperatura i vlažnost okoline previsoke, bit će previše vlage na površini podloge i zaštitnog plina, stvarajući veliku količinu vodene pare, što rezultira porama.Ako su temperatura i vlažnost okoline preniske, bit će premalo vlage na površini podloge iu zaštitnom plinu, smanjujući stvaranje vodene pare, a time i smanjenje pora;neka kvalitetno osoblje otkrije ciljnu vrijednost temperature, vlažnosti i prašine na stanici za zavarivanje.
Četvrto, metoda ljuljačke zrake koristi se za smanjenje ili uklanjanje pora u laserskom zavarivanju dubokim prodiranjem.Zbog dodavanja njihanja tijekom zavarivanja, klipno njihanje grede prema zavarenom šavu uzrokuje ponovno taljenje dijela zavarenog šava, što produljuje vrijeme zadržavanja tekućeg metala u zavarivačkoj posudi.U isto vrijeme, otklon grede također povećava unos topline po jedinici površine.Smanjuje se omjer dubine i širine zavara, što pogoduje nastanku mjehurića, čime se eliminiraju pore.S druge strane, njihanje grede uzrokuje odgovarajuće njihanje male rupe, što također može pružiti silu miješanja za bazen za zavarivanje, povećati konvekciju i miješanje bazena za zavarivanje i imati blagotvoran učinak na uklanjanje pora.
Peto, frekvencija pulsa, frekvencija pulsa odnosi se na broj impulsa koje emitira laserska zraka po jedinici vremena, što će utjecati na unos topline i akumulaciju topline u bazenu rastaljene tvari, a zatim utjecati na temperaturno polje i polje protoka u rastaljenoj posudi. bazen.Ako je frekvencija impulsa previsoka, to će dovesti do prekomjernog unosa topline u bazen rastaline, uzrokujući previsoku temperaturu bazena rastaline, proizvodeći metalnu paru ili druge elemente koji su hlapljivi na visokim temperaturama, što rezultira porama.Ako je frekvencija impulsa preniska, to će dovesti do nedovoljne akumulacije topline u bazenu rastaline, uzrokujući da temperatura bazena rastaline bude preniska, smanjujući otapanje i izlazak plina, što rezultira porama.Općenito govoreći, frekvenciju pulsa treba odabrati unutar razumnog raspona na temelju debljine supstrata i snage lasera te izbjegavati da bude previsoka ili preniska.
Rupe za zavarivanje (lasersko zavarivanje)
2. Prskanje zavara
Prskanje koje nastaje tijekom procesa zavarivanja, laserskog zavarivanja ozbiljno će utjecati na kvalitetu površine zavara te će zagaditi i oštetiti leću.Opća izvedba je sljedeća: nakon završetka laserskog zavarivanja, mnoge metalne čestice pojavljuju se na površini materijala ili izratka i prianjaju na površinu materijala ili izratka.Najintuitivnija izvedba je da će se kod zavarivanja u načinu rada galvanometra, nakon razdoblja korištenja zaštitne leće galvanometra, na površini pojaviti guste rupe, a te su rupe uzrokovane prskanjem od zavarivanja.Nakon dugo vremena, lako je blokirati svjetlo, a bit će i problema sa svjetlom za zavarivanje, što će rezultirati nizom problema kao što su prekinuto zavarivanje i virtualno zavarivanje.
Koji su uzroci prskanja?
Prvo, gustoća snage, što je veća gustoća snage, to je lakše generirati prskanje, a prskanje je izravno povezano s gustoćom snage.Ovo je stoljetni problem.Industrija barem do sada nije uspjela riješiti problem prskanja i može samo reći da je neznatno smanjen.U industriji litijevih baterija, prskanje je najveći krivac za kratki spoj baterije, ali nije uspjelo riješiti glavni uzrok.Utjecaj prskanja na bateriju može se smanjiti samo sa stajališta zaštite.Na primjer, krug otvora za uklanjanje prašine i zaštitni poklopci dodani su oko dijela za zavarivanje, a nizovi zračnih noževa dodani su u krugove kako bi se spriječio udar prskanja ili čak oštećenje baterije.Može se reći da su uništavanjem okoliša, proizvoda i komponenti oko stanice za zavarivanje iscrpljena sredstva.
Što se tiče rješavanja problema prskanja, može se samo reći da smanjenje energije zavarivanja pomaže u smanjenju prskanja.Smanjenje brzine zavarivanja također može pomoći ako je penetracija nedovoljna.Ali u nekim posebnim zahtjevima procesa, to ima mali učinak.To je isti proces, različiti strojevi i različite serije materijala imaju potpuno različite učinke zavarivanja.Stoga u novoj energetskoj industriji postoji nepisano pravilo, jedan skup parametara zavarivanja za jedan komad opreme.
Drugo, ako se površina obrađenog materijala ili obratka ne očisti, mrlje od ulja ili zagađivači također će uzrokovati ozbiljno prskanje.U ovom trenutku najlakše je očistiti površinu obrađenog materijala.
3. Visoka refleksija laserskog zavarivanja
Općenito govoreći, visoka refleksija odnosi se na činjenicu da materijal za obradu ima malu otpornost, relativno glatku površinu i nisku stopu apsorpcije za bliske infracrvene lasere, što dovodi do velike količine laserske emisije, i zato što se većina lasera koristi okomito Zbog materijala ili malog nagiba, povratna laserska svjetlost ponovno ulazi u izlaznu glavu, pa čak i dio povratne svjetlosti spojen je u vlakno za prijenos energije i prenosi se natrag duž vlakna u unutrašnjost lasera, zbog čega komponente jezgre unutar lasera nastavljaju biti na visokoj temperaturi.
Kada je reflektivnost previsoka tijekom laserskog zavarivanja, mogu se poduzeti sljedeća rješenja:
3.1 Koristite antirefleksni premaz ili tretirajte površinu materijala: premazivanje površine materijala za zavarivanje antirefleksnim premazom može učinkovito smanjiti refleksiju lasera.Ovaj premaz obično je poseban optički materijal niske refleksije koji apsorbira energiju lasera umjesto da je reflektira natrag.U nekim postupcima, kao što je zavarivanje kolektora struje, meko spajanje itd., površina može biti i reljefna.
3.2 Podešavanje kuta zavarivanja: podešavanjem kuta zavarivanja, laserska zraka može upasti na materijal za zavarivanje pod prikladnijim kutom i smanjiti pojavu refleksije.Uobičajeno, padanje laserske zrake okomito na površinu materijala za zavarivanje dobar je način za smanjenje refleksije.
3.3 Dodavanje pomoćnog upijača: Tijekom procesa zavarivanja, u zavar se dodaje određena količina pomoćnog upijača, poput praha ili tekućine.Ovi apsorberi apsorbiraju lasersku energiju i smanjuju refleksiju.Odgovarajući apsorbent treba odabrati na temelju specifičnih materijala za zavarivanje i scenarija primjene.U industriji litijevih baterija to je malo vjerojatno.
3.4 Koristite optičko vlakno za prijenos lasera: Ako je moguće, optičko vlakno se može koristiti za prijenos lasera do mjesta zavarivanja kako bi se smanjila refleksija.Optička vlakna mogu voditi lasersku zraku do područja zavarivanja kako bi se izbjeglo izravno izlaganje površini materijala za zavarivanje i smanjila pojava refleksije.
3.5 Podešavanje parametara lasera: Podešavanjem parametara kao što su snaga lasera, žarišna duljina i žarišni promjer, može se kontrolirati raspodjela laserske energije i smanjiti refleksije.Za neke reflektirajuće materijale smanjenje snage lasera može biti učinkovit način za smanjenje refleksije.
3.6 Koristite razdjelnik zrake: Razdjelnik zrake može usmjeriti dio laserske energije u apsorpcijski uređaj, čime se smanjuje pojava refleksije.Uređaji za dijeljenje snopa obično se sastoje od optičkih komponenti i apsorbera, a odabirom odgovarajućih komponenti i prilagodbom rasporeda uređaja može se postići manja refleksija.
4. Zavarivanje podrezivanja
U procesu proizvodnje litijskih baterija, koji će procesi vjerojatnije uzrokovati niže cijene?Zašto dolazi do potkopavanja?Analizirajmo to.
Podrezano, općenito sirovine za zavarivanje nisu dobro spojene jedna s drugom, razmak je prevelik ili se pojavljuje utor, dubina i širina su u osnovi veće od 0,5 mm, ukupna duljina je veća od 10% duljine zavara, ili veća od standarda procesa proizvoda tražene duljine.
U cijelom procesu proizvodnje litijskih baterija vjerojatnije je da će doći do potkopavanja, a općenito se distribuira u prethodnom zavarivanju i zavarivanju cilindrične pokrovne ploče i prethodnom zavarivanju i zavarivanju četvrtaste aluminijske pokrovne ploče.Glavni razlog je taj što brtvena pokrivna ploča mora surađivati s ljuskom za zavarivanje, proces usklađivanja između brtvene pokrivne ploče i ljuske sklon je prekomjernim zavarenim razmacima, utorima, kolapsu itd., tako da je posebno sklon podrezivanju .
Dakle, što uzrokuje potkopavanje?
Ako je brzina zavarivanja previsoka, tekući metal iza male rupice usmjerene prema središtu zavara neće imati vremena za redistribuciju, što će rezultirati skrućivanjem i podrezivanjem s obje strane zavara.S obzirom na gornju situaciju, moramo optimizirati parametre zavarivanja.Pojednostavljeno rečeno, radi se o ponovljenim eksperimentima za provjeru različitih parametara i nastavi s DOE dok se ne pronađu odgovarajući parametri.
2. Prekomjerni zavareni razmaci, žljebovi, kolapsi itd. materijala za zavarivanje će smanjiti količinu rastaljenog metala koji ispunjava praznine, povećavajući vjerojatnost da će doći do podrezivanja.Ovo je pitanje opreme i sirovina.Zadovoljavaju li sirovine za zavarivanje zahtjeve ulaznog materijala našeg procesa, zadovoljava li točnost opreme zahtjeve, itd. Uobičajena je praksa neprestano mučiti i tući dobavljače i ljude zadužene za opremu.
3. Ako energija padne prebrzo na kraju laserskog zavarivanja, mala rupa bi se mogla urušiti, što bi rezultiralo lokalnim podrezivanjem.Pravilno usklađivanje snage i brzine može učinkovito spriječiti stvaranje podreza.Kao što kaže stara izreka, ponovite eksperimente, provjerite razne parametre i nastavite s DOE dok ne pronađete prave parametre.
5. Kolaps središta zavara
Ako je brzina zavarivanja spora, bazen rastaljenog metala bit će veći i širi, povećavajući količinu rastaljenog metala.To može otežati održavanje površinske napetosti.Kada rastaljeni metal postane pretežak, središte zavara može utonuti i formirati udubljenja i jamice.U ovom slučaju, gustoću energije treba odgovarajuće smanjiti kako bi se spriječilo kolaps bazena taline.
U drugoj situaciji, razmak za zavarivanje samo stvara kolaps bez uzroka perforacije.Ovo je nedvojbeno problem prianjanja opreme.
Ispravno razumijevanje nedostataka koji se mogu pojaviti tijekom laserskog zavarivanja i uzroka različitih nedostataka omogućuje ciljaniji pristup rješavanju bilo kakvih nenormalnih problema zavarivanja.
6. Pukotine zavara
Pukotine koje se pojavljuju tijekom kontinuiranog laserskog zavarivanja uglavnom su toplinske pukotine, kao što su kristalne pukotine i pukotine ukapljivanja.Glavni uzrok ovih pukotina su velike sile skupljanja koje stvara zavar prije nego što se potpuno skrutne.
Postoje i sljedeći razlozi za pukotine kod laserskog zavarivanja:
1. Nerazuman dizajn zavara: Neodgovarajući dizajn geometrije i veličine zavara može uzrokovati koncentraciju naprezanja zavarivanja, što uzrokuje pukotine.Rješenje je optimizirati dizajn zavara kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja pri zavarivanju.Možete koristiti odgovarajuće pomaknute zavare, promijeniti oblik zavara itd.
2. Neusklađenost parametara zavarivanja: Nepravilan odabir parametara zavarivanja, kao što je prebrza brzina zavarivanja, previsoka snaga itd., može dovesti do nejednakih promjena temperature u području zavarivanja, što rezultira velikim naprezanjem zavarivanja i pukotinama.Rješenje je prilagoditi parametre zavarivanja kako bi odgovarali specifičnom materijalu i uvjetima zavarivanja.
3. Loša priprema površine za zavarivanje: Neispravno čišćenje i prethodna obrada površine za zavarivanje prije zavarivanja, kao što je uklanjanje oksida, masti itd., utjecat će na kvalitetu i čvrstoću zavara i lako će dovesti do pukotina.Rješenje je u odgovarajućem čišćenju i prethodnoj obradi površine za zavarivanje kako bi se osiguralo da se nečistoće i kontaminanti u području zavarivanja učinkovito tretiraju.
4. Nepravilna kontrola unosa topline zavarivanja: Loša kontrola unosa topline tijekom zavarivanja, kao što je previsoka temperatura tijekom zavarivanja, nepravilna brzina hlađenja sloja zavarivanja itd., dovest će do promjena u strukturi područja zavarivanja, što će rezultirati pukotinama .Rješenje je kontrolirati temperaturu i brzinu hlađenja tijekom zavarivanja kako bi se izbjeglo pregrijavanje i brzo hlađenje.
5. Nedovoljno smanjenje naprezanja: Nedovoljan tretman za ublažavanje naprezanja nakon zavarivanja rezultirat će nedovoljnim rasterećenjem naprezanja u zavarenom području, što će lako dovesti do pukotina.Rješenje je provesti odgovarajući tretman za smanjenje naprezanja nakon zavarivanja, kao što je toplinska obrada ili obrada vibracijama (glavni razlog).
Što se tiče procesa proizvodnje litijevih baterija, koji će procesi vjerojatnije uzrokovati pukotine?
Općenito, pukotine su sklone pojavi tijekom zavarivanja za brtvljenje, kao što je zavarivanje za zavarivanje cilindričnih čeličnih ljuski ili aluminijskih ljuski, zavarivanje za zavarivanje kvadratnih aluminijskih ljuski, itd. Osim toga, tijekom procesa pakiranja modula, zavarivanje kolektora struje također je sklono do pukotina.
Naravno, također možemo koristiti žicu za punjenje, predgrijavanje ili druge metode za smanjenje ili uklanjanje ovih pukotina.
Vrijeme objave: 1. rujna 2023
