Lasersvejsning
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 applikationer i hele den nye energiindustri.
Lasersvejsning er hurtigt blevet det første valg i alle samfundslag på grund af dens hurtige hastighed, store dybde og lille deformation.Fra punktsvejsninger til stumpsvejsninger, opbygnings- og tætningssvejsninger giver lasersvejsning uovertruffen præcision og kontrol.Det spiller en vigtig rolle i industriel produktion og fremstilling, herunder militærindustri, medicinsk pleje, rumfart, 3C bildele, mekaniske metalplader, 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 enkelt.For eksempel driver en laserstråle ikke i et elektromagnetisk felt.Lasere kan svejse i vakuum, luft eller visse gasmiljøer og kan svejse materialer, der er gennem glas eller gennemsigtige for laserstrålen.
3. Den kan svejse ildfaste materialer som titanium og kvarts og kan også svejse uens materialer med gode resultater.
4. Efter at laseren er fokuseret, er effekttætheden høj.Størrelsesforholdet kan nå 5:1 og kan nå op til 10:1 ved svejsning af højeffektenheder.
5. Mikrosvejsning kan udføres.Efter at laserstrålen er fokuseret, kan der opnås en lille plet, som kan placeres nøjagtigt.Det 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 seneste år har YAG laserbehandlingsteknologi vedtaget optisk fibertransmissionsteknologi, hvilket har gjort det muligt at fremme og anvende lasersvejseteknologi mere bredt.
7. Laserstrålen er let at opdele i tid og rum, og flere stråler kan behandles på flere steder samtidigt, hvilket giver betingelser for mere præcis svejsning.
Defekt:
1. Det kræves, at emnets monteringsnøjagtighed er høj, og bjælkens position på emnet kan ikke afviges væsentligt.Dette skyldes, at laserpletstørrelsen efter fokusering er lille, og svejsesømmen er smal, hvilket gør det vanskeligt at tilføje fyldmetalmaterialer.Hvis samlingsnøjagtigheden af emnet eller bjælkens positioneringsnøjagtighed ikke opfylder kravene, er svejsefejl tilbøjelige til at opstå.
2. Omkostningerne til lasere og relaterede systemer er høje, og engangsinvesteringen er stor.
Almindelige lasersvejsedefekter ved fremstilling af lithiumbatterier
1. Svejseporøsitet
Almindelige defekter ved lasersvejsning er porer.Svejsesmeltebassinet er dybt og smalt.Under lasersvejseprocessen invaderer nitrogen den smeltede pool udefra.Under køle- og størkningsprocessen af metallet falder opløseligheden af nitrogen med faldet i temperaturen.Når det smeltede poolmetal afkøles for at begynde at krystallisere, vil opløseligheden falde kraftigt og pludseligt.På dette tidspunkt vil en stor mængde gas udfældes og danne bobler.Hvis boblernes flydehastighed er mindre end metalkrystallisationshastigheden, vil der blive dannet porer.
I applikationer i lithiumbatteriindustrien finder vi ofte, at der er særlig sandsynlighed for, at der opstår porer under svejsningen af den positive elektrode, men sjældent forekommer under svejsningen af den negative elektrode.Det skyldes, at den positive elektrode er lavet af aluminium, og den negative elektrode er lavet af kobber.Under svejsningen er det flydende aluminium på overfladen kondenseret, før den indre gas løber helt over, hvilket forhindrer gassen i at flyde over og danne store og små huller.Lille stomata.
Udover de ovennævnte årsager til porer, omfatter porer også udeluft, fugt, overfladeolie osv. Derudover vil retningen og vinklen for nitrogenblæsning også påvirke poredannelsen.
Hvad angår hvordan man reducerer forekomsten af svejseporer?
Først før svejsning skal oliepletter og urenheder på overfladen af de indkommende materialer renses i tide;i produktionen af lithium-batterier er inspektion af indgående materiale en væsentlig proces.
For det andet bør beskyttelsesgasstrømmen justeres i henhold til faktorer som svejsehastighed, effekt, position osv., og den bør hverken være for stor eller for lille.Det beskyttende kappetryk bør justeres i henhold til faktorer som laserstyrke og fokusposition og bør hverken være for højt eller for lavt.Formen på den beskyttende kappe-dyse bør justeres i henhold til formen, retningen og andre faktorer af svejsningen, så den beskyttende kappe jævnt kan dække svejseområdet.
For det tredje skal du kontrollere temperatur, luftfugtighed og støv i luften på værkstedet.Den omgivende temperatur og fugtighed vil påvirke fugtindholdet på overfladen af substratet og beskyttelsesgassen, hvilket igen vil påvirke dannelsen og udslip af vanddamp i den smeltede pool.Hvis den omgivende temperatur og luftfugtighed er for høj, vil der være for meget fugt på overfladen af substratet og beskyttelsesgassen, hvilket genererer en stor mængde vanddamp, hvilket resulterer i porer.Hvis den omgivende temperatur og luftfugtighed er for lav, vil der være for lidt fugt på overfladen af substratet og i beskyttelsesgassen, hvilket reducerer dannelsen af vanddamp og derved reducerer porerne;lad kvalitetspersonalet registrere målværdien for temperatur, luftfugtighed og støv på svejsestationen.
For det fjerde bruges strålesvingmetoden til at reducere eller eliminere porer ved lasersvejsning med dyb penetration.På grund af tilføjelsen af svingning under svejsning forårsager den frem- og tilbagegående udsving af bjælken til svejsesømmen gentagen omsmeltning af en del af svejsesømmen, hvilket forlænger opholdstiden for det flydende metal i svejsebassinet.Samtidig øger bjælkens afbøjning også varmetilførslen pr. arealenhed.Dybde-til-bredde-forholdet af svejsningen er reduceret, hvilket er befordrende for fremkomsten af bobler og derved eliminere porer.På den anden side får bjælkens udsving det lille hul til at svinge i overensstemmelse hermed, hvilket også kan give en omrøringskraft til svejsebadet, øge konvektionen og omrøringen af svejsebadet og have en gavnlig effekt på at fjerne porerne.
For det femte refererer pulsfrekvensen, pulsfrekvensen til antallet af pulser udsendt af laserstrålen pr. tidsenhed, hvilket vil påvirke varmetilførslen og varmeakkumuleringen i den smeltede pool og derefter påvirke temperaturfeltet og flowfeltet i det smeltede pool.Hvis pulsfrekvensen er for høj, vil det føre til overdreven varmetilførsel i smeltebassinet, hvilket medfører at temperaturen i smeltebassinet bliver for høj, hvilket producerer metaldampe 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 det smeltede bassin, hvilket medfører at temperaturen i det smeltede bassin bliver for lav, 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
Det sprøjt, der genereres under svejseprocessen, vil lasersvejsning alvorligt påvirke svejsningens overfladekvalitet og vil forurene og beskadige linsen.Den generelle ydeevne er som følger: efter lasersvejsning er afsluttet, vises mange metalpartikler på overfladen af materialet eller arbejdsemnet og klæber til overfladen af materialet eller emnet.Den mest intuitive ydeevne er, at der ved svejsning i galvanometrets tilstand, efter en periode med brug af galvanometerets beskyttende linse, vil være tætte huller på overfladen, og disse huller er forårsaget af svejsesprøjt.Efter lang tid er det let at blokere for lyset, og der vil være problemer med svejselys, hvilket resulterer i en række problemer som brudsvejsning og virtuel svejsning.
Hvad er årsagerne til sprøjt?
For det første er effekttætheden, jo større effekttætheden, jo lettere er det at generere sprøjt, og sprøjtet er direkte relateret til effekttætheden.Dette er et århundrede gammelt problem.Indtil videre har branchen i hvert fald ikke været i stand til at løse problemet med sprøjt, og kan kun sige, at det er blevet en smule reduceret.I lithiumbatteriindustrien er sprøjt den største synder ved batterikortslutning, men det har ikke været i stand til at løse årsagen.Effekten af sprøjt på batteriet kan kun reduceres ud fra et beskyttelsessynspunkt.For eksempel tilføjes en cirkel af støvfjernelsesporte og beskyttelsesdæksler rundt om svejsedelen, og rækker af luftknive tilføjes i cirkler for at forhindre stød eller endda beskadigelse af batteriet.At ødelægge miljøet, produkter og komponenter omkring svejsestationen kan siges at have udtømt midlerne.
Hvad angår løsningen af sprøjtproblemet, kan det kun siges, at reduktion af svejseenergien hjælper med at reducere sprøjt.Reduktion af svejsehastigheden kan også hjælpe, hvis penetrationen er utilstrækkelig.Men i nogle specielle proceskrav har det ringe effekt.Det er den samme proces, forskellige maskiner og forskellige partier af materialer 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 behandlede materiale eller arbejdsemne ikke renses, vil oliepletter eller forurenende stoffer også forårsage alvorlige stænk.På dette tidspunkt er det nemmeste at rense overfladen af det forarbejdede materiale.
3. Høj reflektivitet af lasersvejsning
Generelt refererer høj refleksion til det faktum, at bearbejdningsmaterialet 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 lodret På grund af materialet eller en lille hældning kommer det tilbagevendende laserlys ind i outputhovedet igen, og selv en del af det returnerende lys kobles ind i den energitransmitterende fiber og transmitteres tilbage langs fiberen til indersiden af laseren, hvilket gør, at kernekomponenterne inde i laseren fortsætter med at have høj temperatur.
Når reflektionsevnen er for høj under lasersvejsning, kan følgende løsninger tages:
3.1 Brug antirefleksbelægning eller behandl materialets overflade: belægning af overfladen af svejsematerialet med en antirefleksbelægning kan effektivt reducere laserens reflektionsevne.Denne belægning er normalt et specielt optisk materiale med lav reflektivitet, der absorberer laserenergi i stedet for at reflektere den tilbage.I nogle processer, såsom strømaftagersvejsning, blød forbindelse osv., kan overfladen også være præget.
3.2 Juster svejsevinklen: Ved at justere svejsevinklen kan laserstrålen falde ind på svejsematerialet i en mere passende vinkel og reducere forekomsten af refleksion.Normalt er laserstrålen indfaldende vinkelret på overfladen af det materiale, der skal svejses, en god måde at reducere refleksioner på.
3.3 Tilføjelse af hjælpeabsorbent: Under svejseprocessen tilsættes en vis mængde hjælpeabsorbent, såsom pulver eller væske, til svejsningen.Disse absorbere absorberer laserenergi og reducerer reflektionsevnen.Den passende absorbent skal vælges baseret på de specifikke svejsematerialer og anvendelsesscenarier.I lithiumbatteriindustrien er dette usandsynligt.
3.4 Brug 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 laserstyrke, brændvidde og brændvidde 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 absorptionsanordningen og derved reducere forekomsten af refleksioner.Stråleopdelingsanordninger består normalt af optiske komponenter og absorbere, og ved at vælge passende komponenter og justere indretningens layout kan der opnås lavere reflektivitet.
4. Svejseunderskæring
Hvilke processer er mere tilbøjelige til at forårsage underbud i fremstillingsprocessen for lithiumbatterier?Hvorfor opstår der underbud?Lad os analysere det.
Underskæring, generelt er svejseråmaterialerne ikke godt kombineret med hinanden, mellemrummet er for stort, eller rillen vises, dybden og bredden er grundlæggende større end 0,5 mm, den samlede længde er større end 10 % af svejselængden, eller større end produktprocesstandarden den ønskede længde.
I hele fremstillingsprocessen for lithiumbatterier er der større sandsynlighed for, at underskæring forekommer, og det er generelt fordelt i tætningsforsvejsning og svejsning af den cylindriske dækplade og tætningsforsvejsning og svejsning af den firkantede aluminiumsskaldækplade.Hovedårsagen er, at tætningsdækpladen skal samarbejde med skallen til svejsning, matchningsprocessen mellem tætningsdækpladen og skallen er tilbøjelig til for store svejsespalter, riller, kollaps osv., så den er særligt udsat for 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 nå at omfordele, hvilket resulterer i størkning og underskæring på begge sider af svejsningen.I lyset af ovenstående situation er vi nødt til at optimere svejseparametrene.For at sige det enkelt er det gentagne eksperimenter for at verificere forskellige parametre og fortsætte med at udføre DOE, indtil de passende parametre er fundet.
2. For store svejsehuller, riller, kollaps osv. af svejsematerialer vil reducere mængden af smeltet metal, der fylder hullerne, hvilket øger sandsynligheden for underskæringer.Det er et spørgsmål om udstyr og råvarer.Om svejseråvarerne opfylder de indgående materialekrav i vores proces, om udstyrets nøjagtighed opfylder kravene osv. Den normale praksis er konstant at torturere og tæve leverandørerne og de personer, der har ansvaret for udstyret.
3. Hvis energien falder for hurtigt ved afslutningen af lasersvejsningen, kan det lille hul falde sammen, hvilket resulterer i lokal underskæring.Den korrekte afstemning af kraft 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. Svejsecenterkollaps
Hvis svejsehastigheden er langsom, vil den smeltede pool blive 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 dyk og fordybninger.I dette tilfælde skal energitætheden reduceres passende for at forhindre, at smeltebassinet kollapser.
I en anden situation danner svejsegabet blot et sammenbrud uden at forårsage perforering.Dette er utvivlsomt et problem med udstyrspressepasning.
En ordentlig forståelse af de defekter, der kan opstå under lasersvejsning, og årsagerne til forskellige defekter giver mulighed for en mere målrettet tilgang til at løse eventuelle unormale svejseproblemer.
6. Svejserevner
De revner, der opstår under kontinuerlig lasersvejsning, er hovedsageligt termiske revner, såsom krystalrevner og væskedannelsesrevner.Hovedårsagen til disse revner er de store krympekræfter, der genereres af svejsningen, før den størkner helt.
Der er også følgende årsager til revner ved lasersvejsning:
1. Urimeligt svejsedesign: Ukorrekt design af svejsningens geometri og størrelse kan forårsage koncentration af svejsespænding og derved forårsage revner.Løsningen er at optimere svejsedesignet for at undgå svejsespændingskoncentration.Du kan bruge passende offset 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 svejsebelastninger og revner.Løsningen er at justere svejseparametrene, så de passer til det specifikke materiale og svejseforholdene.
3. Dårlig forberedelse af svejseoverfladen: Manglende rengøring og forbehandling af svejseoverfladen før svejsning, såsom fjernelse af oxider, fedt osv., vil påvirke kvaliteten og styrken af svejsningen og let føre til revner.Løsningen er at rense og forbehandle svejseoverfladen tilstrækkeligt for at sikre, at urenheder og urenheder i svejseområdet behandles effektivt.
4. Forkert kontrol af svejsevarmetilførsel: Dårlig styring af varmetilførsel under svejsning, såsom for høj temperatur under svejsning, forkert afkølingshastighed af svejselaget osv., vil føre til ændringer i strukturen af svejseområdet, hvilket resulterer i revner .Løsningen er at kontrollere temperaturen og afkølingshastigheden under svejsning for at undgå overophedning og hurtig afkøling.
5. Utilstrækkelig afspænding: Utilstrækkelig afspændingsbehandling efter svejsning vil resultere i utilstrækkelig afspænding i det svejsede område, hvilket let vil føre til revner.Løsningen er at udføre passende afspændingsbehandling efter svejsning, såsom varmebehandling eller vibrationsbehandling (hovedårsagen).
Hvad angår fremstillingsprocessen for lithiumbatterier, hvilke processer er mere tilbøjelige til at forårsage revner?
Generelt er revner tilbøjelige til at opstå under tætningssvejsning, såsom tætningssvejsning af cylindriske stålskaller eller aluminiumsskaller, tætningssvejsning af firkantede aluminiumsskaller osv. Derudover er svejsningen af strømaftageren også tilbøjelig under modulpakningsprocessen til revner.
Vi kan naturligvis også bruge sparteltråd, forvarmning eller andre metoder til at reducere eller fjerne disse revner.
Indlægstid: 01-09-2023
