Viime vuosina laserhitsaus on nopean kehityksen ansiosta levinnyt nopeasti koko uuteen energiateollisuuteen nopeiden ja vakaiden etujensa ansiosta. Niistä laserhitsauslaitteet muodostavat suurimman osan sovelluksista koko uuteen energiateollisuuteen.
Laserhitsauson nopeasti tullut ensisijainen valinta kaikilla elämänaloilla nopean nopeutensa, suuren syvyytensä ja pienen muodonmuutoksensa ansiosta. Pistehitsauksista puskuhitsauksiin, kasvatus- ja tiivistehitsauksiin,laserhitsaustarjoaa vertaansa vailla olevaa tarkkuutta ja hallintaa. Sillä on tärkeä rooli teollisessa tuotannossa ja valmistuksessa, mukaan lukien sotilasteollisuus, terveydenhuolto, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, 3C-autonosien valmistuksessa, mekaanisten ohutlevyjen valmistuksessa, uudessa energiassa ja muilla teollisuudenaloilla.
Verrattuna muihin hitsaustekniikoihin, laserhitsauksella on omat ainutlaatuiset etunsa ja haittansa.
Etu:
1. Nopea nopeus, suuri syvyys ja pieni muodonmuutos.
2. Hitsausta voidaan suorittaa normaalissa lämpötilassa tai erityisolosuhteissa, ja hitsauslaitteisto on yksinkertainen. Esimerkiksi lasersäde ei ajaudu sähkömagneettisessa kentässä. Laserilla voidaan hitsata tyhjiössä, ilmassa tai tietyissä kaasuympäristöissä, ja sillä voidaan hitsata materiaaleja, jotka ovat lasin läpi tai läpinäkyviä lasersäteelle.
3. Se voi hitsata tulenkestäviä materiaaleja, kuten titaania ja kvartsia, ja se voi myös hitsata erilaisia materiaaleja hyvin tuloksin.
4. Kun laser on tarkennettu, tehotiheys on korkea. Kuvasuhde voi olla 5:1 ja jopa 10:1 suuritehoisia laitteita hitsattaessa.
5. Mikrohitsaus voidaan suorittaa. Kun lasersäde on kohdistettu, voidaan saada pieni piste, joka voidaan sijoittaa tarkasti. Sitä voidaan soveltaa mikro- ja pienten työkappaleiden kokoonpanoon ja hitsaukseen automatisoidun massatuotannon saavuttamiseksi.
6. Se voi hitsata vaikeasti tavoitettavia alueita ja suorittaa kosketuksetonta pitkän matkan hitsausta erittäin joustavasti. Erityisesti viime vuosina YAG-laserkäsittelytekniikka on ottanut käyttöön optisen kuidun siirtotekniikan, mikä on mahdollistanut laserhitsaustekniikan laajemman edistämisen ja soveltamisen.
7. Lasersäde on helppo jakaa ajassa ja paikassa, ja useita säteitä voidaan käsitellä useissa paikoissa samanaikaisesti, mikä tarjoaa edellytykset tarkemmalle hitsaukselle.
Vika:
1. Työkappaleen kokoonpanotarkkuuden on oltava korkea, eikä säteen sijainti työkappaleessa saa poiketa merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että lasersäteen pisteen koko tarkennuksen jälkeen on pieni ja hitsaussauma on kapea, mikä vaikeuttaa lisäainemetallien lisäämistä. Jos työkappaleen kokoonpanotarkkuus tai säteen paikannustarkkuus ei täytä vaatimuksia, hitsausvirheitä voi esiintyä helposti.
2. Laserien ja niihin liittyvien järjestelmien kustannukset ovat korkeat ja kertaluonteiset investoinnit ovat suuria.
Yleisiä laserhitsausvirheitälitium-akkujen valmistuksessa
1. Hitsaushuokoisuus
Yleisiä vikojalaserhitsausovat huokosia. Hitsaussula on syvä ja kapea. Laserhitsausprosessin aikana typpi tunkeutuu sulaan altaaseen ulkopuolelta. Metallin jäähtymis- ja jähmettymisprosessin aikana typen liukoisuus vähenee lämpötilan laskiessa. Kun sula metalli jäähtyy ja alkaa kiteytyä, liukoisuus laskee jyrkästi ja äkillisesti. Tällöin saostuu suuri määrä kaasua, joka muodostaa kuplia. Jos kuplien kellumisnopeus on pienempi kuin metallin kiteytymisnopeus, muodostuu huokosia.
Litium-akkuteollisuuden sovelluksissa huomataan usein, että huokosia esiintyy erityisen todennäköisesti positiivisen elektrodin hitsauksen aikana, mutta harvoin negatiivisen elektrodin hitsauksen aikana. Tämä johtuu siitä, että positiivinen elektrodi on valmistettu alumiinista ja negatiivinen elektrodi kuparista. Hitsauksen aikana pinnalla oleva nestemäinen alumiini tiivistyy ennen kuin sisäinen kaasu on täysin ylivuotanut, estäen kaasun ylivuotamisen ja suurten ja pienten reikien muodostumisen. Pienet ilmaraot.
Edellä mainittujen huokosten syiden lisäksi huokosiin kuuluvat myös ulkoilma, kosteus, pintaöljy jne. Lisäksi typpipuhalluksen suunta ja kulma vaikuttavat myös huokosten muodostumiseen.
Entä miten hitsaushuokosten esiintymistä voidaan vähentää?
Ensin, ennenhitsaus, saapuvien materiaalien pinnalla olevat öljytahrat ja epäpuhtaudet on puhdistettava ajoissa; litiumparistojen tuotannossa saapuvien materiaalien tarkastus on olennainen prosessi.
Toiseksi, suojakaasun virtausta tulisi säätää hitsausnopeuden, tehon ja sijainnin kaltaisten tekijöiden mukaan, eikä sen tulisi olla liian suuri eikä liian pieni. Suojakaasun painetta tulisi säätää laserin tehon ja tarkennusasennon kaltaisten tekijöiden mukaan, eikä sen tulisi olla liian korkea eikä liian matala. Suojakaasun suuttimen muotoa tulisi säätää hitsauksen muodon, suunnan ja muiden tekijöiden mukaan, jotta suojakaasu peittää hitsausalueen tasaisesti.
Kolmanneksi, hallitse työpajan ilman lämpötilaa, kosteutta ja pölyä. Ympäristön lämpötila ja kosteus vaikuttavat alustan pinnan ja suojakaasun kosteuspitoisuuteen, mikä puolestaan vaikuttaa vesihöyryn muodostumiseen ja poistumiseen sulasta altaasta. Jos ympäristön lämpötila ja kosteus ovat liian korkeat, alustan pinnalle ja suojakaasuun muodostuu liikaa kosteutta, mikä tuottaa suuren määrän vesihöyryä ja johtaa huokosiin. Jos ympäristön lämpötila ja kosteus ovat liian alhaiset, alustan pinnalle ja suojakaasuun muodostuu liian vähän kosteutta, mikä vähentää vesihöyryn muodostumista ja siten vähentää huokosia. Anna laatuhenkilöstön mitata hitsausaseman lämpötilan, kosteuden ja pölyn tavoitearvot.
Neljänneksi, säteen heilahdusmenetelmää käytetään huokosten vähentämiseen tai poistamiseen lasersyvähitsauksessa. Hitsauksen aikana tapahtuvan heilahduksen vuoksi säteen edestakainen heilahdus hitsaussaumaan aiheuttaa osan hitsaussaumasta toistuvan uudelleensulatuksen, mikä pidentää sulan metallin viipymäaikaa hitsaussulassa. Samalla säteen taipuma lisää myös lämmöntuontia pinta-alayksikköä kohti. Hitsaussuunnassa syvyys-leveyssuhde pienenee, mikä edistää kuplien muodostumista ja siten poistaa huokoset. Toisaalta säteen heilahdus saa pienen reiän heilahtamaan vastaavasti, mikä voi myös tarjota sekoitusvoiman hitsaussulaan, lisätä hitsaussulan konvektiota ja sekoittumista sekä vaikuttaa myönteisesti huokosten poistamiseen.
Viidenneksi, pulssitaajuus, pulssitaajuus viittaa lasersäteen lähettämien pulssien määrään aikayksikköä kohden, mikä vaikuttaa lämmöntuontiin ja lämmön kertymiseen sulassa altaassa ja edelleen sulan lämpötilakenttään ja virtauskenttään. Jos pulssitaajuus on liian korkea, se johtaa liialliseen lämmöntuontiin sulassa altaassa, mikä aiheuttaa sulan altaan lämpötilan liian korkeaksi, jolloin muodostuu metallihöyryä tai muita korkeissa lämpötiloissa haihtuvia alkuaineita, mikä johtaa huokosten muodostumiseen. Jos pulssitaajuus on liian matala, se johtaa riittämättömään lämmön kertymiseen sulassa altaassa, mikä aiheuttaa sulan altaan lämpötilan liian alhaiseksi, mikä vähentää kaasun liukenemista ja poistumista, mikä johtaa huokosten muodostumiseen. Yleisesti ottaen pulssitaajuus tulisi valita kohtuulliselta alueelta alustan paksuuden ja laserin tehon perusteella, ja välttää liian korkeaa tai liian matalaa taajuusaluetta.
Reikien hitsaus (laserhitsaus)
2. Hitsausroiskeet
Laserhitsauksen aikana syntyvä roiske vaikuttaa vakavasti hitsauksen pinnan laatuun ja saastuttaa ja vahingoittaa linssiä. Yleinen suorituskyky on seuraava: laserhitsauksen jälkeen materiaalin tai työkappaleen pinnalle ilmestyy paljon metallihiukkasia, jotka tarttuvat materiaalin tai työkappaleen pintaan. Intuitiivisin suorituskyky on se, että galvanometritilassa hitsattaessa galvanometrin suojalinssin käytön jälkeen pinnalle muodostuu tiheitä kuoppia, jotka johtuvat hitsausroiskeista. Pitkän ajan kuluttua valo estyy helposti, ja hitsausvalon kanssa ilmenee ongelmia, mikä johtaa useisiin ongelmiin, kuten hitsauksen katkeamiseen ja virtuaalihitsaukseen.
Mitkä ovat roiskumisen syyt?
Ensinnäkin tehotiheys. Mitä suurempi tehotiheys, sitä helpompi roiskeita syntyy, ja roiskeiden määrä liittyy suoraan tehotiheyteen. Tämä on vuosisadan vanha ongelma. Ainakin toistaiseksi teollisuus ei ole pystynyt ratkaisemaan roiskeongelmaa, ja voi vain sanoa, että se on vähentynyt hieman. Litiumakkuteollisuudessa roiskeet ovat suurin akun oikosulun aiheuttaja, mutta ne eivät ole pystyneet ratkaisemaan sen perimmäistä syytä. Roiskeiden vaikutusta akkuun voidaan vähentää vain suojauksen näkökulmasta. Esimerkiksi hitsausosan ympärille on lisätty pölynpoistoporttien ja suojakansien ympyrä, ja ympyröihin on lisätty ilmaveitsirivejä roiskeiden vaikutuksen tai jopa akun vaurioitumisen estämiseksi. Hitsausaseman ympäristön, tuotteiden ja komponenttien tuhoaminen on jo loppuun käytetty keinot.
Roiskeongelman ratkaisemiseksi voidaan vain sanoa, että hitsausenergian vähentäminen auttaa vähentämään roiskeita. Hitsausnopeuden vähentäminen voi myös auttaa, jos tunkeuma on riittämätön. Mutta joissakin erityisissä prosessivaatimuksissa sillä on vain vähän vaikutusta. Kyseessä on sama prosessi, eri koneilla ja eri materiaalierillä on täysin erilaiset hitsausvaikutukset. Siksi uudessa energiateollisuudessa on kirjoittamaton sääntö: yhdet hitsausparametrit yhdelle laitteelle.
Toiseksi, jos käsitellyn materiaalin tai työkappaleen pintaa ei puhdisteta, öljytahrat tai epäpuhtaudet voivat myös aiheuttaa vakavia roiskeita. Tässä vaiheessa helpoin tapa on puhdistaa käsitellyn materiaalin pinta.
3. Laserhitsauksen korkea heijastavuus
Yleisesti ottaen korkea heijastuvuus viittaa siihen, että prosessointimateriaalilla on pieni resistiivisyys, suhteellisen sileä pinta ja alhainen absorptionopeus lähi-infrapunalasereissa, mikä johtaa suureen lasersäteilyyn. Koska useimpia lasereita käytetään pystysuunnassa, materiaalin tai pienen kallistuskulman vuoksi palaava laservalo palaa lähtöpäähän, ja jopa osa palaavasta valosta kytkeytyy energiaa siirtävään kuituun ja välittyy takaisin kuitua pitkin laserin sisäpuolelle, jolloin laserin sisällä olevat ydinkomponentit pysyvät korkeissa lämpötiloissa.
Kun heijastavuus on liian korkea laserhitsauksen aikana, voidaan tehdä seuraavat ratkaisut:
3.1 Käytä heijastamatonta pinnoitetta tai käsittele materiaalin pinta: Hitsausmateriaalin pinnan pinnoittaminen heijastamattomalla pinnoitteella voi tehokkaasti vähentää laserin heijastavuutta. Tämä pinnoite on yleensä erityinen optinen materiaali, jolla on alhainen heijastavuus ja joka absorboi laserenergiaa sen sijaan, että se heijastaisi sen takaisin. Joissakin prosesseissa, kuten virankerääjähitsauksessa, pehmeässä liitoksessa jne., pinta voidaan myös kohokuvioida.
3.2 Hitsauskulman säätö: Hitsauskulmaa säätämällä lasersäde voidaan kohdistaa hitsausmateriaaliin sopivammassa kulmassa ja vähentää heijastusten esiintymistä. Yleensä lasersäteen suuntaaminen kohtisuoraan hitsattavan materiaalin pintaan nähden on hyvä tapa vähentää heijastuksia.
3.3 Lisäabsorbenttiaineen lisääminen: Hitsausprosessin aikana hitsiin lisätään tietty määrä lisäabsorbenttia, kuten jauhetta tai nestettä. Nämä absorbentit absorboivat laserenergiaa ja vähentävät heijastavuutta. Sopiva absorbentti on valittava tiettyjen hitsausmateriaalien ja käyttötilanteiden perusteella. Litiumakkuteollisuudessa tämä on epätodennäköistä.
3.4 Käytä optista kuitua laserin lähettämiseen: Jos mahdollista, optista kuitua voidaan käyttää laserin lähettämiseen hitsauskohtaan heijastavuuden vähentämiseksi. Optiset kuidut voivat ohjata lasersäteen hitsausalueelle, jotta vältetään suora altistuminen hitsausmateriaalin pinnalle ja vähennetään heijastusten esiintymistä.
3.5 Laserparametrien säätäminen: Säätämällä parametreja, kuten laserin tehoa, polttoväliä ja polttovälin halkaisijaa, voidaan hallita laserenergian jakautumista ja vähentää heijastuksia. Joidenkin heijastavien materiaalien kohdalla laserin tehon vähentäminen voi olla tehokas tapa vähentää heijastuksia.
3.6 Käytä säteenjakajaa: Säteenjakaja voi ohjata osan lasersäteilystä absorptiolaitteeseen, mikä vähentää heijastusten esiintymistä. Säteenjakolaitteet koostuvat yleensä optisista komponenteista ja absorboivista materiaaleista, ja valitsemalla sopivat komponentit ja säätämällä laitteen asettelua voidaan saavuttaa alhaisempi heijastavuus.
4. Hitsausleikkaus
Mitkä litiumakkujen valmistusprosessissa todennäköisemmin aiheuttavat alittavaa lämpöä? Miksi alittavaa lämpöä esiintyy? Analysoidaanpa sitä.
Alileikkaus, yleensä hitsausraaka-aineet eivät ole hyvin yhteensopivia, rako on liian suuri tai ura näkyy, syvyys ja leveys ovat pohjimmiltaan yli 0,5 mm, kokonaispituus on yli 10 % hitsauspituudesta tai suurempi kuin tuoteprosessin standardissa vaadittu pituus.
Koko litium-akun valmistusprosessissa alihitsausta esiintyy todennäköisemmin, ja se jakautuu yleensä lieriömäisen peitelevyn tiivistyshitsauksen ja neliömäisen alumiinikuoren peitelevyn tiivistyshitsauksen ja hitsauksen välillä. Tärkein syy on se, että tiivistyslevyn on sovitettava yhteen kuoren kanssa hitsausta varten. Tiivistyslevyn ja kuoren yhteensovitusprosessi on altis liiallisille hitsausväleille, uriin, romahduksille jne., joten se on erityisen altis alihitsauksille.
Mikä sitten aiheuttaa alittavuuden?
Jos hitsausnopeus on liian suuri, hitsin keskelle osoittavan pienen reiän takana olevalla sulalla metallilla ei ole aikaa jakautua uudelleen, mikä johtaa jähmettymiseen ja alihitsaukseen hitsin molemmilla puolilla. Edellä mainitun tilanteen vuoksi meidän on optimoitava hitsausparametrit. Yksinkertaisesti sanottuna kyse on toistuvista kokeista eri parametrien varmistamiseksi ja DOE-menetelmän suorittamisesta, kunnes sopivat parametrit on löydetty.
2. Liian suuret hitsausraot, urat, hitsausmateriaalien romahdukset jne. vähentävät rakoja täyttävän sulan metallin määrää, mikä lisää alihitsausten todennäköisyyttä. Tämä on laitteisto- ja raaka-ainekysymys. Täyttävätkö hitsausraaka-aineet prosessimme saapuvien materiaalien vaatimukset, täyttääkö laitteiden tarkkuus vaatimukset jne. Normaali käytäntö on jatkuvasti kiduttaa ja hakata toimittajia ja laitteiden vastuuhenkilöitä.
3. Jos energia laskee liian nopeasti laserhitsauksen lopussa, pieni reikä voi romahtaa, mikä johtaa paikalliseen alihitsaukseen. Tehon ja nopeuden oikea sovitus voi tehokkaasti estää alihitsausten muodostumisen. Kuten vanha sanonta kuuluu, toista kokeet, tarkista eri parametrit ja jatka DOE-menetelmää, kunnes löydät oikeat parametrit.
5. Hitsauskeskuksen romahdus
Jos hitsausnopeus on hidas, sula allas kasvaa ja levenee, mikä lisää sulan metallin määrää. Tämä voi vaikeuttaa pintajännityksen ylläpitämistä. Kun sulasta metallista tulee liian raskasta, hitsin keskusta voi vajota ja muodostaa painaumia ja kuoppia. Tässä tapauksessa energiatiheyttä on pienennettävä asianmukaisesti sulan altaan romahtamisen estämiseksi.
Toisessa tilanteessa hitsausrako vain painuu kokoon aiheuttamatta reikiintymistä. Tämä on epäilemättä laitteen puristussovitusongelma.
Laserhitsauksessa mahdollisesti esiintyvien vikojen ja erilaisten vikojen syiden asianmukainen ymmärtäminen mahdollistaa kohdennetumman lähestymistavan epänormaalien hitsausongelmien ratkaisemiseksi.
6. Hitsaussaumojen halkeamat
Jatkuvan laserhitsauksen aikana syntyvät halkeamat ovat pääasiassa lämpöhalkeamia, kuten kidehalkeamia ja nesteytymishalkeamia. Näiden halkeamien pääasiallinen syy on hitsauksen ennen sen täydellistä jähmettymistä syntyvät suuret kutistumisvoimat.
Laserhitsauksen halkeamille on myös seuraavia syitä:
1. Kohtuuton hitsaussuunnittelu: Hitsauksen geometrian ja koon virheellinen suunnittelu voi aiheuttaa hitsausjännitysten keskittymistä ja siten halkeamia. Ratkaisu on optimoida hitsaussuunnittelu hitsausjännitysten keskittymisen välttämiseksi. Voit käyttää sopivia offset-hitsauksia, muuttaa hitsausliitoksen muotoa jne.
2. Hitsausparametrien epäsuhta: Hitsausparametrien virheellinen valinta, kuten liian suuri hitsausnopeus tai liian suuri teho, voi johtaa epätasaisiin lämpötilan muutoksiin hitsausalueella, mikä johtaa suureen hitsausjännitykseen ja halkeamiin. Ratkaisu on säätää hitsausparametreja vastaamaan tiettyä materiaalia ja hitsausolosuhteita.
3. Hitsauspinnan huono valmistelu: Hitsauspinnan asianmukainen puhdistamatta ja esikäsittelemättä jättäminen ennen hitsausta, kuten oksidien, rasvan jne. poistaminen, vaikuttaa hitsauksen laatuun ja lujuuteen ja johtaa helposti halkeamiin. Ratkaisu on puhdistaa ja esikäsitellä hitsauspinta riittävästi, jotta hitsausalueen epäpuhtaudet ja kontaminantit käsitellään tehokkaasti.
4. Hitsauslämmöntuonnin virheellinen hallinta: Hitsauslämmöntuonnin huono hallinta, kuten liian korkea lämpötila hitsauksen aikana, hitsauskerroksen virheellinen jäähdytysnopeus jne., johtaa hitsausalueen rakenteen muutoksiin, mikä johtaa halkeamiin. Ratkaisu on säätää lämpötilaa ja jäähdytysnopeutta hitsauksen aikana ylikuumenemisen ja nopean jäähtymisen välttämiseksi.
5. Riittämätön jännityksenpoisto: Riittämätön jännityksenpoistokäsittely hitsauksen jälkeen johtaa riittämättömään jännityksenpoistoon hitsatussa kohdassa, mikä johtaa helposti halkeamiin. Ratkaisuna on suorittaa asianmukainen jännityksenpoistokäsittely hitsauksen jälkeen, kuten lämpökäsittely tai tärinäkäsittely (pääasiallinen syy).
Mitkä litiumparistojen valmistusprosessit todennäköisemmin aiheuttavat halkeamia?
Yleensä halkeamia esiintyy helposti tiivistyshitsauksen aikana, kuten sylinterimäisten teräs- tai alumiinikuorien tiivistyshitsauksessa, neliömäisten alumiinikuorien tiivistyshitsauksessa jne. Lisäksi moduulien pakkausprosessin aikana myös virrankollektorin hitsaus on altis halkeamille.
Voimme tietenkin käyttää myös täytelankaa, esilämmitystä tai muita menetelmiä näiden halkeamien vähentämiseksi tai poistamiseksi.
Julkaisun aika: 1. syyskuuta 2023
