I de senere år, takket være den hurtige udvikling af den nye energiindustri, har lasersvejsning hurtigt trængt ind i hele den nye energiindustri på grund af dens hurtige og stabile fordele. Blandt dem tegner lasersvejseudstyr sig for den højeste andel af anvendelser i hele den nye energiindustri.
Lasersvejsninger hurtigt blevet førstevalget i alle samfundslag på grund af sin høje hastighed, store dybde og lille deformation. Fra punktsvejsninger til stumpsvejsninger, opbygnings- og forseglingssvejsninger,lasersvejsninggiver uovertruffen præcision og kontrol. Det spiller en vigtig rolle i industriel produktion og fremstilling, herunder militærindustrien, medicinsk behandling, luftfart, 3C-bildele, mekanisk metalplade, ny energi og andre industrier.
Sammenlignet med andre svejseteknologier har lasersvejsning sine unikke fordele og ulemper.
Fordel:
1. Hurtig hastighed, stor dybde og lille deformation.
2. Svejsning kan udføres ved normal temperatur eller under særlige forhold, og svejseudstyret er simpelt. For eksempel bevæger en laserstråle sig ikke i et elektromagnetisk felt. Lasere kan svejse i vakuum, luft eller visse gasmiljøer og kan svejse materialer, der er gennem glas eller transparente for laserstrålen.
3. Den kan svejse ildfaste materialer som titanium og kvarts, og kan også svejse forskellige materialer med gode resultater.
4. Når laseren er fokuseret, er effekttætheden høj. Billedformatet kan nå 5:1 og kan nå op til 10:1 ved svejsning af højtydende enheder.
5. Mikrosvejsning kan udføres. Når laserstrålen er fokuseret, kan en lille plet opnås, som kan placeres præcist. Den kan anvendes til samling og svejsning af mikro- og små emner for at opnå automatiseret masseproduktion.
6. Den kan svejse svært tilgængelige områder og udføre berøringsfri langdistancesvejsning med stor fleksibilitet. Især i de senere år har YAG-laserbehandlingsteknologien indført optisk fibertransmissionsteknologi, hvilket har gjort det muligt at promovere og anvende lasersvejseteknologi i større grad.
7. Laserstrålen er nem at opdele i tid og rum, og flere stråler kan behandles på flere steder samtidigt, hvilket giver betingelser for mere præcis svejsning.
Defekt:
1. Emnets monteringsnøjagtighed skal være høj, og strålens position på emnet må ikke afvige væsentligt. Dette skyldes, at laserpunktets størrelse efter fokusering er lille, og svejsesømmen er smal, hvilket gør det vanskeligt at tilføje tilsatsmaterialer. Hvis emnets monteringsnøjagtighed eller strålens positioneringsnøjagtighed ikke opfylder kravene, er der en tendens til svejsefejl.
2. Omkostningerne ved lasere og relaterede systemer er høje, og engangsinvesteringen er stor.
Almindelige lasersvejsningsfejli fremstilling af lithiumbatterier
1. Svejseporøsitet
Almindelige defekter ilasersvejsninger porer. Svejsebadet er dybt og smalt. Under lasersvejseprocessen trænger nitrogen ind i smeltebadet udefra. Under metallets afkølings- og størkningsproces falder nitrogenets opløselighed med temperaturen. Når smeltebadet afkøles og begynder at krystallisere, vil opløseligheden falde kraftigt og pludseligt. På dette tidspunkt vil en stor mængde gas udfældes og danne bobler. Hvis boblernes svævehastighed er mindre end metallets krystallisationshastighed, vil der dannes porer.
I lithiumbatteriindustrien oplever vi ofte, at der er særlig stor sandsynlighed for porer under svejsning af den positive elektrode, men sjældent under svejsning af den negative elektrode. Dette skyldes, at den positive elektrode er lavet af aluminium, og den negative elektrode er lavet af kobber. Under svejsning er den flydende aluminium på overfladen blevet kondenseret, før den indre gas løber helt over, hvilket forhindrer gassen i at løbe over og danne store og små huller. Små stomata.
Ud over de ovennævnte årsager til porer omfatter porer også udeluft, fugt, overfladeolie osv. Derudover vil retningen og vinklen af nitrogenindblæsningen også påvirke dannelsen af porer.
Hvordan kan man reducere forekomsten af svejseporer?
Først, førsvejsning, oliepletter og urenheder på overfladen af de indgående materialer skal rengøres i tide; i produktionen af lithiumbatterier er inspektion af indgående materialer en vigtig proces.
For det andet bør beskyttelsesgasstrømmen justeres i henhold til faktorer som svejsehastighed, effekt, position osv. og bør hverken være for stor eller for lille. Beskyttelseskappens tryk bør justeres i henhold til faktorer som lasereffekt og fokusposition og bør hverken være for højt eller for lavt. Formen på beskyttelseskappens dyse bør justeres i henhold til svejsningens form, retning og andre faktorer, så beskyttelseskappen kan dække svejseområdet jævnt.
For det tredje, kontroller temperaturen, fugtigheden og støvet i luften i værkstedet. Omgivelsestemperaturen og fugtigheden vil påvirke fugtindholdet på substratets overflade og beskyttelsesgassen, hvilket igen vil påvirke dannelsen og udslipningen af vanddamp i smeltebadet. Hvis omgivelsestemperaturen og fugtigheden er for høj, vil der være for meget fugt på substratets overflade og beskyttelsesgassen, hvilket genererer en stor mængde vanddamp, hvilket resulterer i porer. Hvis omgivelsestemperaturen og fugtigheden er for lav, vil der være for lidt fugt på substratets overflade og i beskyttelsesgassen, hvilket reducerer dannelsen af vanddamp og derved reducerer porerne. Lad kvalitetspersonalet måle målværdien for temperatur, fugtighed og støv ved svejsestationen.
For det fjerde anvendes strålens svingmetode til at reducere eller eliminere porer i laserdybpenetrationssvejsning. På grund af tilføjelsen af sving under svejsning forårsager strålens frem- og tilbagegående svingning til svejsesømmen gentagen omsmeltning af en del af svejsesømmen, hvilket forlænger opholdstiden for det flydende metal i svejsebadet. Samtidig øger strålens afbøjning også varmetilførslen pr. arealenhed. Forholdet mellem dybde og bredde af svejsningen reduceres, hvilket er befordrende for fremkomsten af bobler, hvorved porer elimineres. På den anden side får strålens svingning det lille hul til at svinge tilsvarende, hvilket også kan give en omrøringskraft til svejsebadet, øge konvektionen og omrøringen af svejsebadet og have en gavnlig effekt på eliminering af porer.
For det femte, pulsfrekvensen. Pulsfrekvensen refererer til antallet af pulser, der udsendes af laserstrålen pr. tidsenhed, hvilket vil påvirke varmetilførslen og varmeakkumuleringen i smeltebadet og derefter påvirke temperaturfeltet og strømningsfeltet i smeltebadet. Hvis pulsfrekvensen er for høj, vil det føre til for stor varmetilførsel i smeltebadet, hvilket forårsager en for høj temperatur i smeltebadet, der producerer metaldamp eller andre elementer, der er flygtige ved høje temperaturer, hvilket resulterer i porer. Hvis pulsfrekvensen er for lav, vil det føre til utilstrækkelig varmeakkumulering i smeltebadet, hvilket forårsager en for lav temperatur i smeltebadet, hvilket reducerer opløsning og udslip af gas, hvilket resulterer i porer. Generelt bør pulsfrekvensen vælges inden for et rimeligt område baseret på substrattykkelse og lasereffekt, og undgå at være for høj eller for lav.
Svejsehuller (lasersvejsning)
2. Svejsesprøjt
Sprøjt, der genereres under svejseprocessen, lasersvejsning, vil alvorligt påvirke svejseoverfladekvaliteten og vil forurene og beskadige linsen. Den generelle ydeevne er som følger: Efter lasersvejsningen er færdig, vil mange metalpartikler opstå på overfladen af materialet eller emnet, som klæber til overfladen af materialet eller emnet. Den mest intuitive ydeevne er, at når der svejses i galvanometertilstand, efter en periode med brug af galvanometerets beskyttelseslinse, vil der være tætte huller på overfladen, og disse huller er forårsaget af svejsesprøjt. Efter lang tid er det let at blokere lyset, og der vil være problemer med svejselyset, hvilket resulterer i en række problemer såsom brudt svejsning og virtuel svejsning.
Hvad er årsagerne til stænk?
For det første, jo større effekttætheden er, desto lettere er det at generere sprøjt, og sprøjtet er direkte relateret til effekttætheden. Dette er et århundrede gammelt problem. I hvert fald indtil videre har industrien ikke været i stand til at løse problemet med sprøjt, og kan kun sige, at det er blevet reduceret en smule. I litiumbatteriindustrien er sprøjt den største synder i batterikortslutninger, men den har ikke været i stand til at løse den grundlæggende årsag. Sprøjtets påvirkning af batteriet kan kun reduceres ud fra et beskyttelsessynspunkt. For eksempel tilføjes en cirkel af støvfjernelsesporte og beskyttelsesdæksler omkring svejsedelen, og rækker af luftknive tilføjes i cirkler for at forhindre sprøjtpåvirkning eller endda skade på batteriet. Ødelæggelse af miljøet, produkter og komponenter omkring svejsestationen kan siges at have udtømt midlerne.
Hvad angår løsningen af sprøjteproblemet, kan man kun sige, at reduktion af svejseenergien hjælper med at reducere sprøjtedannelse. Reduktion af svejsehastigheden kan også hjælpe, hvis indtrængningen er utilstrækkelig. Men i nogle særlige proceskrav har det ringe effekt. Det er den samme proces, forskellige maskiner og forskellige materialepartier har helt forskellige svejseeffekter. Derfor er der en uskreven regel i den nye energiindustri, ét sæt svejseparametre for ét stykke udstyr.
For det andet, hvis overfladen af det bearbejdede materiale eller emnet ikke rengøres, vil oliepletter eller forurenende stoffer også forårsage alvorlige stænk. På nuværende tidspunkt er det nemmeste at rengøre overfladen af det bearbejdede materiale.
3. Høj reflektivitet ved lasersvejsning
Generelt set refererer høj refleksion til det faktum, at behandlingsmaterialet har en lille resistivitet, en relativt glat overflade og en lav absorptionshastighed for nær-infrarøde lasere, hvilket fører til en stor mængde laseremission, og fordi de fleste lasere anvendes i vertikale stillinger. På grund af materialets eller den lille hældning vender det returnerende laserlys tilbage til udgangshovedet, og selv en del af det returnerende lys kobles ind i den energioverførende fiber og transmitteres tilbage langs fiberen til laserens inderside, hvilket får kernekomponenterne inde i laseren til at forblive ved høj temperatur.
Når reflektiviteten er for høj under lasersvejsning, kan følgende løsninger anvendes:
3.1 Brug antirefleksbelægning eller behandl materialets overflade: Belægning af svejsematerialets overflade med en antirefleksbelægning kan effektivt reducere laserens reflektionsevne. Denne belægning er normalt et specielt optisk materiale med lav reflektionsevne, der absorberer laserenergi i stedet for at reflektere den tilbage. I nogle processer, såsom strømaftagersvejsning, blød forbindelse osv., kan overfladen også præges.
3.2 Juster svejsevinklen: Ved at justere svejsevinklen kan laserstrålen ramme svejsematerialet i en mere passende vinkel og reducere forekomsten af refleksioner. Normalt er det en god måde at reducere refleksioner, hvis laserstrålen rammer vinkelret på overfladen af det materiale, der skal svejses.
3.3 Tilsætning af hjælpeabsorberende materiale: Under svejseprocessen tilsættes en vis mængde hjælpeabsorberende materiale, såsom pulver eller væske, til svejsningen. Disse absorbere absorberer laserenergi og reducerer reflektiviteten. Det passende absorberende materiale skal vælges ud fra de specifikke svejsematerialer og anvendelsesscenarier. I litiumbatteriindustrien er dette usandsynligt.
3.4 Brug af optisk fiber til at transmittere laser: Hvis det er muligt, kan optisk fiber bruges til at transmittere laser til svejsepositionen for at reducere reflektionsevnen. Optiske fibre kan lede laserstrålen til svejseområdet for at undgå direkte eksponering for svejsematerialets overflade og reducere forekomsten af refleksioner.
3.5 Justering af laserparametre: Ved at justere parametre som lasereffekt, brændvidde og brændviddediameter kan fordelingen af laserenergi kontrolleres, og refleksioner kan reduceres. For nogle reflekterende materialer kan reduktion af lasereffekt være en effektiv måde at reducere refleksioner på.
3.6 Brug en stråledeler: En stråledeler kan lede en del af laserenergien ind i absorptionsenheden og derved reducere forekomsten af refleksioner. Stråledelende enheder består normalt af optiske komponenter og absorbere, og ved at vælge passende komponenter og justere enhedens layout kan der opnås lavere reflektivitet.
4. Svejseunderskæring
Hvilke processer i fremstillingsprocessen for lithiumbatterier er mere tilbøjelige til at forårsage underbud? Hvorfor forekommer underbud? Lad os analysere det.
Underskæring, generelt er svejseråmaterialerne ikke godt kombineret med hinanden, mellemrummet er for stort eller der opstår riller, dybden og bredden er grundlæggende større end 0,5 mm, den samlede længde er større end 10 % af svejselængden eller større end den ønskede længde i produktprocesstandarden.
I hele fremstillingsprocessen for lithiumbatterier er der større sandsynlighed for underskæring, og det er generelt fordelt i forseglingen før svejsning og svejsning af den cylindriske dækplade og forseglingen før svejsning og svejsning af den firkantede aluminiumsdækplade. Hovedårsagen er, at forseglingen af dækpladen skal samarbejde med skallen for at svejse, og matchningsprocessen mellem forseglingen af dækpladen og skallen er tilbøjelig til at have for store svejsehuller, riller, kollaps osv., så den er særligt tilbøjelig til underskæringer.
Så hvad forårsager underbud?
Hvis svejsehastigheden er for høj, vil det flydende metal bag det lille hul, der peger mod midten af svejsningen, ikke have tid til at fordele sig igen, hvilket resulterer i størkning og underskæring på begge sider af svejsningen. I lyset af ovenstående situation er vi nødt til at optimere svejseparametrene. Kort sagt gentages eksperimenter for at verificere forskellige parametre og fortsættes med at udføre DOE, indtil de passende parametre er fundet.
2. For store svejsespalter, riller, kollaps osv. i svejsematerialer vil reducere mængden af smeltet metal, der fylder hullerne, hvilket gør det mere sandsynligt, at der opstår underskæringer. Dette er et spørgsmål om udstyr og råmaterialer. Om svejseråmaterialerne opfylder kravene til de indgående materialer i vores proces, om udstyrets nøjagtighed opfylder kravene osv. Normal praksis er konstant at torturere og slå leverandørerne og de personer, der er ansvarlige for udstyret.
3. Hvis energien falder for hurtigt ved afslutningen af lasersvejsningen, kan det lille hul kollapse, hvilket resulterer i lokal underskæring. Den korrekte afstemning af effekt og hastighed kan effektivt forhindre dannelsen af underskæringer. Som det gamle ordsprog siger, gentag eksperimenter, verificer forskellige parametre, og fortsæt DOE, indtil du finder de rigtige parametre.
5. Kollaps af svejsecentret
Hvis svejsehastigheden er lav, vil smeltebadet være større og bredere, hvilket øger mængden af smeltet metal. Dette kan gøre det vanskeligt at opretholde overfladespændingen. Når det smeltede metal bliver for tungt, kan midten af svejsningen synke og danne fordybninger og huller. I dette tilfælde skal energitætheden reduceres passende for at forhindre kollaps af smeltebadet.
I en anden situation kollapser svejsespalten blot uden at forårsage perforering. Dette er utvivlsomt et problem med udstyrets prespasning.
En ordentlig forståelse af de defekter, der kan opstå under lasersvejsning, og årsagerne til forskellige defekter, muliggør en mere målrettet tilgang til at løse eventuelle unormale svejseproblemer.
6. Svejsereevner
De revner, der opstår under kontinuerlig lasersvejsning, er primært termiske revner, såsom krystalrevner og fortætningsrevner. Hovedårsagen til disse revner er de store krympekræfter, der genereres af svejsningen, før den størkner fuldstændigt.
Der er også følgende årsager til revner ved lasersvejsning:
1. Urimelig svejsedesign: Forkert design af svejsningens geometri og størrelse kan forårsage svejsespændingskoncentration og dermed revner. Løsningen er at optimere svejsedesignet for at undgå svejsespændingskoncentration. Du kan bruge passende forskudte svejsninger, ændre svejseformen osv.
2. Uoverensstemmelse mellem svejseparametre: Forkert valg af svejseparametre, såsom for høj svejsehastighed, for høj effekt osv., kan føre til ujævne temperaturændringer i svejseområdet, hvilket resulterer i store svejsespændinger og revner. Løsningen er at justere svejseparametrene, så de passer til det specifikke materiale og svejseforholdene.
3. Dårlig forberedelse af svejsefladen: Manglende korrekt rengøring og forbehandling af svejsefladen før svejsning, såsom fjernelse af oxider, fedt osv., vil påvirke svejsningens kvalitet og styrke og let føre til revner. Løsningen er at rengøre og forbehandle svejsefladen tilstrækkeligt for at sikre, at urenheder og forurenende stoffer i svejseområdet behandles effektivt.
4. Forkert kontrol af svejsevarmetilførsel: Dårlig kontrol af varmetilførsel under svejsning, såsom for høj temperatur under svejsning, forkert afkølingshastighed for svejselaget osv., vil føre til ændringer i svejseområdets struktur, hvilket resulterer i revner. Løsningen er at kontrollere temperaturen og afkølingshastigheden under svejsning for at undgå overophedning og hurtig afkøling.
5. Utilstrækkelig spændingsaflastning: Utilstrækkelig spændingsaflastning efter svejsning vil resultere i utilstrækkelig spændingsaflastning i det svejsede område, hvilket let kan føre til revner. Løsningen er at udføre passende spændingsaflastning efter svejsning, såsom varmebehandling eller vibrationsbehandling (hovedårsag).
Hvad angår fremstillingsprocessen for lithiumbatterier, hvilke processer er mere tilbøjelige til at forårsage revner?
Generelt er der en tendens til revner under forsegling af svejsning, såsom forsegling af cylindriske stålskaller eller aluminiumsskaller, forsegling af firkantede aluminiumsskaller osv. Derudover er svejsningen af strømaftageren også tilbøjelig til revner under modulemballeringsprocessen.
Vi kan selvfølgelig også bruge svejsetråd, forvarmning eller andre metoder til at reducere eller eliminere disse revner.
Opslagstidspunkt: 1. september 2023
