Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, hasil daripada perkembangan pesat industri tenaga baharu, kimpalan laser telah menembusi seluruh industri tenaga baharu dengan pantas kerana kelebihannya yang pantas dan stabil. Antaranya, peralatan kimpalan laser menyumbang kepada kadar aplikasi tertinggi dalam keseluruhan industri tenaga baharu.
Kimpalan lasertelah menjadi pilihan pertama dalam semua lapisan masyarakat dengan pantas kerana kelajuannya yang pantas, kedalaman yang besar, dan ubah bentuk yang kecil. Daripada kimpalan titik hingga kimpalan punggung, kimpalan binaan dan pengedap,kimpalan lasermemberikan ketepatan dan kawalan yang tiada tandingan. Ia memainkan peranan penting dalam pengeluaran dan pembuatan perindustrian, termasuk industri ketenteraan, penjagaan perubatan, aeroangkasa, alat ganti auto 3C, logam lembaran mekanikal, tenaga baharu dan industri lain.
Berbanding dengan teknologi kimpalan lain, kimpalan laser mempunyai kelebihan dan kekurangannya yang unik.
Kelebihan:
1. Kelajuan pantas, kedalaman besar dan ubah bentuk kecil.
2. Kimpalan boleh dilakukan pada suhu biasa atau di bawah keadaan khas, dan peralatan kimpalan adalah mudah. Contohnya, pancaran laser tidak hanyut dalam medan elektromagnet. Laser boleh mengimpal dalam vakum, udara atau persekitaran gas tertentu, dan boleh mengimpal bahan yang menembusi kaca atau lutsinar kepada pancaran laser.
3. Ia boleh mengimpal bahan refraktori seperti titanium dan kuarza, dan juga boleh mengimpal bahan yang berbeza dengan hasil yang baik.
4. Selepas laser difokuskan, ketumpatan kuasa adalah tinggi. Nisbah aspek boleh mencapai 5:1, dan boleh mencapai sehingga 10:1 apabila mengimpal peranti berkuasa tinggi.
5. Kimpalan mikro boleh dilakukan. Selepas pancaran laser difokuskan, satu titik kecil boleh diperolehi dan boleh diletakkan dengan tepat. Ia boleh digunakan untuk pemasangan dan kimpalan bahan kerja mikro dan kecil untuk mencapai pengeluaran besar-besaran automatik.
6. Ia boleh mengimpal kawasan yang sukar dicapai dan melakukan kimpalan jarak jauh tanpa sentuhan, dengan fleksibiliti yang tinggi. Terutamanya dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi pemprosesan laser YAG telah menerima pakai teknologi penghantaran gentian optik, yang telah membolehkan teknologi kimpalan laser dipromosikan dan digunakan secara lebih meluas.
7. Pancaran laser mudah dipecahkan dalam masa dan ruang, dan pelbagai pancaran boleh diproses di pelbagai lokasi secara serentak, menyediakan keadaan untuk kimpalan yang lebih tepat.
Kecacatan:
1. Ketepatan pemasangan bahan kerja diperlukan tinggi, dan kedudukan rasuk pada bahan kerja tidak boleh disimpangkan dengan ketara. Ini kerana saiz titik laser selepas pemfokusan adalah kecil dan jahitan kimpalan sempit, menjadikannya sukar untuk menambah bahan logam pengisi. Jika ketepatan pemasangan bahan kerja atau ketepatan kedudukan rasuk tidak memenuhi keperluan, kecacatan kimpalan mudah berlaku.
2. Kos laser dan sistem berkaitan adalah tinggi, dan pelaburan sekali sahaja adalah besar.
Kecacatan kimpalan laser yang biasadalam pembuatan bateri litium
1. Keliangan kimpalan
Kecacatan biasa dalamkimpalan laseradalah liang. Kolam lebur kimpalan adalah dalam dan sempit. Semasa proses kimpalan laser, nitrogen menyerang kolam lebur dari luar. Semasa proses penyejukan dan pemejalan logam, keterlarutan nitrogen berkurangan dengan penurunan suhu. Apabila logam kolam lebur menyejuk untuk mula menghablur, , keterlarutan akan menurun secara mendadak dan tiba-tiba. Pada masa ini, sejumlah besar gas akan termendak membentuk buih. Jika kelajuan terapung buih kurang daripada kelajuan penghabluran logam, liang akan dihasilkan.
Dalam aplikasi dalam industri bateri litium, kita sering mendapati bahawa liang pori berkemungkinan besar berlaku semasa kimpalan elektrod positif, tetapi jarang berlaku semasa kimpalan elektrod negatif. Ini kerana elektrod positif diperbuat daripada aluminium dan elektrod negatif diperbuat daripada kuprum. Semasa kimpalan, cecair aluminium di permukaan telah terkondensasi sebelum gas dalaman melimpah sepenuhnya, menghalang gas daripada melimpah dan membentuk lubang besar dan kecil. Stomata kecil.
Selain punca liang pori yang dinyatakan di atas, liang pori juga termasuk udara luar, kelembapan, minyak permukaan, dan sebagainya. Di samping itu, arah dan sudut tiupan nitrogen juga akan mempengaruhi pembentukan liang pori.
Bagaimana pula untuk mengurangkan kejadian liang kimpalan?
Pertama, sebelumkimpalan, kesan minyak dan kekotoran pada permukaan bahan yang masuk perlu dibersihkan tepat pada masanya; dalam pengeluaran bateri litium, pemeriksaan bahan yang masuk merupakan proses penting.
Kedua, aliran gas pelindung harus diselaraskan mengikut faktor seperti kelajuan kimpalan, kuasa, kedudukan, dan sebagainya, dan tidak boleh terlalu besar atau terlalu kecil. Tekanan jubah pelindung harus diselaraskan mengikut faktor seperti kuasa laser dan kedudukan fokus, dan tidak boleh terlalu tinggi atau terlalu rendah. Bentuk muncung jubah pelindung harus diselaraskan mengikut bentuk, arah dan faktor lain kimpalan supaya jubah pelindung dapat menutupi kawasan kimpalan secara sekata.
Ketiga, kawal suhu, kelembapan dan habuk di udara di bengkel. Suhu dan kelembapan ambien akan mempengaruhi kandungan lembapan pada permukaan substrat dan gas pelindung, yang seterusnya akan mempengaruhi penjanaan dan pelepasan wap air di kolam cair. Jika suhu dan kelembapan ambien terlalu tinggi, akan terdapat terlalu banyak kelembapan pada permukaan substrat dan gas pelindung, menghasilkan sejumlah besar wap air, mengakibatkan liang pori. Jika suhu dan kelembapan ambien terlalu rendah, akan terdapat terlalu sedikit kelembapan pada permukaan substrat dan dalam gas pelindung, mengurangkan penjanaan wap air, sekali gus mengurangkan liang pori; biarkan kakitangan kualiti mengesan nilai sasaran suhu, kelembapan dan habuk di stesen kimpalan.
Keempat, kaedah ayunan rasuk digunakan untuk mengurangkan atau menghapuskan liang dalam kimpalan penembusan laser yang mendalam. Disebabkan oleh penambahan ayunan semasa kimpalan, ayunan salingan rasuk ke jahitan kimpalan menyebabkan peleburan semula sebahagian daripada jahitan kimpalan berulang kali, yang memanjangkan masa kediaman logam cecair dalam kolam kimpalan. Pada masa yang sama, pesongan rasuk juga meningkatkan input haba per unit luas. Nisbah kedalaman-ke-lebar kimpalan berkurangan, yang menggalakkan kemunculan gelembung, sekali gus menghapuskan liang. Sebaliknya, ayunan rasuk menyebabkan lubang kecil berayun sewajarnya, yang juga boleh memberikan daya pengadukan untuk kolam kimpalan, meningkatkan perolakan dan pengadukan kolam kimpalan, dan mempunyai kesan yang bermanfaat untuk menghapuskan liang.
Kelima, frekuensi denyut, frekuensi denyut merujuk kepada bilangan denyut yang dipancarkan oleh pancaran laser setiap unit masa, yang akan mempengaruhi input haba dan pengumpulan haba dalam kolam lebur, dan kemudian mempengaruhi medan suhu dan medan aliran dalam kolam lebur. Jika frekuensi denyut terlalu tinggi, ia akan menyebabkan input haba yang berlebihan dalam kolam lebur, menyebabkan suhu kolam lebur menjadi terlalu tinggi, menghasilkan wap logam atau unsur lain yang meruap pada suhu tinggi, mengakibatkan liang. Jika frekuensi denyut terlalu rendah, ia akan menyebabkan pengumpulan haba yang tidak mencukupi dalam kolam lebur, menyebabkan suhu kolam lebur menjadi terlalu rendah, mengurangkan pembubaran dan pelepasan gas, mengakibatkan liang. Secara amnya, frekuensi denyut harus dipilih dalam julat yang munasabah berdasarkan ketebalan substrat dan kuasa laser, dan elakkan terlalu tinggi atau terlalu rendah.
Lubang kimpalan (kimpalan laser)
2. Percikan kimpalan
Percikan yang dihasilkan semasa proses kimpalan, kimpalan laser akan menjejaskan kualiti permukaan kimpalan dengan serius, dan akan mencemarkan serta merosakkan kanta. Prestasi umum adalah seperti berikut: selepas kimpalan laser selesai, banyak zarah logam muncul di permukaan bahan atau bahan kerja dan melekat pada permukaan bahan atau bahan kerja. Prestasi yang paling intuitif ialah apabila kimpalan dalam mod galvanometer, selepas tempoh penggunaan kanta pelindung galvanometer, akan terdapat lubang yang padat di permukaan, dan lubang ini disebabkan oleh percikan kimpalan. Selepas masa yang lama, cahaya mudah disekat, dan akan terdapat masalah dengan cahaya kimpalan, mengakibatkan beberapa masalah seperti kimpalan pecah dan kimpalan maya.
Apakah punca-punca percikan air?
Pertama, ketumpatan kuasa, semakin besar ketumpatan kuasa, semakin mudah untuk menghasilkan percikan, dan percikan itu berkaitan secara langsung dengan ketumpatan kuasa. Ini adalah masalah yang telah berabad-abad lamanya. Sekurang-kurangnya setakat ini, industri ini tidak dapat menyelesaikan masalah percikan, dan hanya boleh mengatakan bahawa ia telah sedikit berkurangan. Dalam industri bateri litium, percikan adalah punca terbesar litar pintas bateri, tetapi ia belum dapat menyelesaikan punca utama. Kesan percikan pada bateri hanya boleh dikurangkan dari sudut pandangan perlindungan. Contohnya, bulatan port penyingkiran habuk dan penutup pelindung ditambah di sekeliling bahagian kimpalan, dan deretan pisau udara ditambah dalam bulatan untuk mengelakkan kesan percikan atau kerosakan pada bateri. Memusnahkan alam sekitar, produk dan komponen di sekitar stesen kimpalan boleh dikatakan telah menghabiskan cara.
Bagi menyelesaikan masalah percikan, hanya boleh dikatakan bahawa mengurangkan tenaga kimpalan membantu mengurangkan percikan. Mengurangkan kelajuan kimpalan juga boleh membantu jika penembusan tidak mencukupi. Tetapi dalam beberapa keperluan proses khas, ia mempunyai sedikit kesan. Ia adalah proses yang sama, mesin yang berbeza dan kelompok bahan yang berbeza mempunyai kesan kimpalan yang sama sekali berbeza. Oleh itu, terdapat peraturan tidak bertulis dalam industri tenaga baharu, satu set parameter kimpalan untuk satu peralatan.
Kedua, jika permukaan bahan atau benda kerja yang diproses tidak dibersihkan, kesan minyak atau bahan pencemar juga akan menyebabkan percikan yang serius. Pada masa ini, perkara yang paling mudah ialah membersihkan permukaan bahan yang diproses.
3. Pemantulan tinggi kimpalan laser
Secara amnya, pantulan tinggi merujuk kepada fakta bahawa bahan pemprosesan mempunyai kerintangan yang kecil, permukaan yang agak licin, dan kadar penyerapan yang rendah untuk laser inframerah dekat, yang membawa kepada sejumlah besar pancaran laser, dan kerana kebanyakan laser digunakan secara menegak. Disebabkan oleh bahan atau sedikit kecondongan, cahaya laser yang kembali memasuki semula kepala output, dan sebahagian daripada cahaya yang kembali digandingkan ke dalam gentian pemancar tenaga, dan dihantar kembali di sepanjang gentian ke bahagian dalam laser, menjadikan komponen teras di dalam laser terus berada pada suhu yang tinggi.
Apabila kebolehpantulan terlalu tinggi semasa kimpalan laser, penyelesaian berikut boleh diambil:
3.1 Gunakan salutan anti-pantulan atau rawat permukaan bahan: menyalut permukaan bahan kimpalan dengan salutan anti-pantulan dapat mengurangkan pantulan laser dengan berkesan. Salutan ini biasanya merupakan bahan optik khas dengan pantulan rendah yang menyerap tenaga laser dan bukannya memantulkannya kembali. Dalam beberapa proses, seperti kimpalan pengumpul arus, sambungan lembut, dan sebagainya, permukaan juga boleh dicetak timbul.
3.2 Laraskan sudut kimpalan: Dengan melaraskan sudut kimpalan, pancaran laser boleh sampai ke bahan kimpalan pada sudut yang lebih sesuai dan mengurangkan kejadian pantulan. Biasanya, pancaran laser yang sampai secara serenjang ke permukaan bahan yang hendak dikimpal adalah cara yang baik untuk mengurangkan pantulan.
3.3 Menambah penyerap tambahan: Semasa proses kimpalan, sejumlah penyerap tambahan, seperti serbuk atau cecair, ditambah pada kimpalan. Penyerap ini menyerap tenaga laser dan mengurangkan pemantulan. Penyerap yang sesuai perlu dipilih berdasarkan bahan kimpalan tertentu dan senario aplikasi. Dalam industri bateri litium, ini tidak mungkin berlaku.
3.4 Gunakan gentian optik untuk menghantar laser: Jika boleh, gentian optik boleh digunakan untuk menghantar laser ke kedudukan kimpalan bagi mengurangkan pemantulan. Gentian optik boleh membimbing pancaran laser ke kawasan kimpalan bagi mengelakkan pendedahan langsung kepada permukaan bahan kimpalan dan mengurangkan kejadian pantulan.
3.5 Melaraskan parameter laser: Dengan melaraskan parameter seperti kuasa laser, panjang fokus dan diameter fokus, taburan tenaga laser dapat dikawal dan pantulan dapat dikurangkan. Bagi sesetengah bahan pantulan, mengurangkan kuasa laser mungkin merupakan cara yang berkesan untuk mengurangkan pantulan.
3.6 Gunakan pembahagi pancaran: Pembahagi pancaran boleh membimbing sebahagian daripada tenaga laser ke dalam peranti penyerapan, sekali gus mengurangkan kejadian pantulan. Peranti pembahagi pancaran biasanya terdiri daripada komponen optik dan penyerap, dan dengan memilih komponen yang sesuai dan melaraskan susun atur peranti, pantulan yang lebih rendah boleh dicapai.
4. Kimpalan bawah
Dalam proses pembuatan bateri litium, proses yang manakah lebih berkemungkinan menyebabkan pemotongan bawah? Mengapakah pemotongan bawah berlaku? Mari kita analisisnya.
Potongan bawah, secara amnya bahan mentah kimpalan tidak digabungkan dengan baik antara satu sama lain, jurangnya terlalu besar atau alurnya muncul, kedalaman dan lebarnya pada asasnya lebih besar daripada 0.5mm, jumlah panjang lebih besar daripada 10% daripada panjang kimpalan, atau lebih besar daripada panjang yang diminta oleh piawaian proses produk.
Dalam keseluruhan proses pembuatan bateri litium, pemotongan bawah lebih cenderung berlaku, dan ia secara amnya diagihkan dalam pra-kimpalan dan kimpalan pengedap plat penutup silinder dan pra-kimpalan dan kimpalan pengedap plat penutup cangkerang aluminium segi empat sama. Sebab utamanya ialah plat penutup pengedap perlu bekerjasama dengan cangkerang untuk Kimpalan, proses pemadanan antara plat penutup pengedap dan cangkerang terdedah kepada jurang kimpalan yang berlebihan, alur, keruntuhan, dan sebagainya, jadi ia amat terdedah kepada pemotongan bawah.
Jadi apa yang menyebabkan pemotongan bawah?
Jika kelajuan kimpalan terlalu pantas, logam cecair di belakang lubang kecil yang menghala ke tengah kimpalan tidak akan mempunyai masa untuk diagihkan semula, mengakibatkan pemejalan dan pemotongan bawah pada kedua-dua belah kimpalan. Memandangkan situasi di atas, kita perlu mengoptimumkan parameter kimpalan. Secara ringkasnya, ia adalah eksperimen berulang untuk mengesahkan pelbagai parameter, dan terus melakukan DOE sehingga parameter yang sesuai ditemui.
2. Jurang kimpalan, alur, runtuhan, dan sebagainya yang berlebihan pada bahan kimpalan akan mengurangkan jumlah logam lebur yang mengisi jurang, menjadikan pemotongan lebih berkemungkinan berlaku. Ini adalah persoalan peralatan dan bahan mentah. Sama ada bahan mentah kimpalan memenuhi keperluan bahan yang masuk dalam proses kami, sama ada ketepatan peralatan memenuhi keperluan, dan sebagainya. Amalan biasa adalah untuk sentiasa menyeksa dan memukul pembekal dan orang yang bertanggungjawab ke atas peralatan tersebut.
3. Jika tenaga jatuh terlalu cepat pada akhir kimpalan laser, lubang kecil itu mungkin runtuh, mengakibatkan pemotongan bawah setempat. Padanan kuasa dan kelajuan yang betul dapat mencegah pembentukan pemotongan bawah dengan berkesan. Seperti kata pepatah lama, ulangi eksperimen, sahkan pelbagai parameter, dan teruskan DOE sehingga anda menemui parameter yang betul.
5. Keruntuhan pusat kimpalan
Jika kelajuan kimpalan perlahan, kolam lebur akan menjadi lebih besar dan lebih luas, lalu meningkatkan jumlah logam lebur. Ini boleh menyukarkan pengekalan tegangan permukaan. Apabila logam lebur menjadi terlalu berat, bahagian tengah kimpalan mungkin tenggelam dan membentuk lekukan dan lubang. Dalam kes ini, ketumpatan tenaga perlu dikurangkan dengan sewajarnya untuk mengelakkan keruntuhan kolam lebur.
Dalam situasi lain, jurang kimpalan hanya membentuk keruntuhan tanpa menyebabkan perforasi. Ini tidak syak lagi merupakan masalah padanan tekan peralatan.
Pemahaman yang betul tentang kecacatan yang boleh berlaku semasa kimpalan laser dan punca kecacatan yang berbeza membolehkan pendekatan yang lebih disasarkan untuk menyelesaikan sebarang masalah kimpalan yang tidak normal.
6. Kimpalan retakan
Retakan yang muncul semasa kimpalan laser berterusan terutamanya adalah retakan terma, seperti retakan kristal dan retakan pencairan. Punca utama retakan ini ialah daya pengecutan besar yang dihasilkan oleh kimpalan sebelum ia memejal sepenuhnya.
Terdapat juga sebab-sebab berikut untuk retakan dalam kimpalan laser:
1. Reka bentuk kimpalan yang tidak munasabah: Reka bentuk geometri dan saiz kimpalan yang tidak betul boleh menyebabkan kepekatan tegasan kimpalan, sekali gus menyebabkan retakan. Penyelesaiannya adalah untuk mengoptimumkan reka bentuk kimpalan bagi mengelakkan kepekatan tegasan kimpalan. Anda boleh menggunakan kimpalan ofset yang sesuai, mengubah bentuk kimpalan, dsb.
2. Ketidakpadanan parameter kimpalan: Pemilihan parameter kimpalan yang tidak betul, seperti kelajuan kimpalan yang terlalu pantas, kuasa yang terlalu tinggi, dan sebagainya, boleh menyebabkan perubahan suhu yang tidak sekata di kawasan kimpalan, mengakibatkan tekanan kimpalan yang besar dan retakan. Penyelesaiannya adalah dengan melaraskan parameter kimpalan agar sepadan dengan bahan dan keadaan kimpalan tertentu.
3. Penyediaan permukaan kimpalan yang lemah: Kegagalan untuk membersihkan dan merawat permukaan kimpalan dengan betul sebelum kimpalan, seperti membuang oksida, gris, dan sebagainya, akan menjejaskan kualiti dan kekuatan kimpalan dan mudah menyebabkan retakan. Penyelesaiannya adalah dengan membersihkan dan merawat permukaan kimpalan dengan secukupnya untuk memastikan kekotoran dan bahan cemar di kawasan kimpalan dirawat dengan berkesan.
4. Kawalan input haba kimpalan yang tidak betul: Kawalan input haba yang lemah semasa kimpalan, seperti suhu yang berlebihan semasa kimpalan, kadar penyejukan lapisan kimpalan yang tidak betul, dan sebagainya, akan menyebabkan perubahan dalam struktur kawasan kimpalan, mengakibatkan retakan. Penyelesaiannya adalah untuk mengawal suhu dan kadar penyejukan semasa kimpalan untuk mengelakkan terlalu panas dan penyejukan yang cepat.
5. Kelegaan tekanan yang tidak mencukupi: Rawatan kelegaan tekanan yang tidak mencukupi selepas kimpalan akan mengakibatkan kelegaan tekanan yang tidak mencukupi di kawasan kimpalan, yang akan mudah menyebabkan retakan. Penyelesaiannya adalah dengan melakukan rawatan kelegaan tekanan yang sesuai selepas kimpalan, seperti rawatan haba atau rawatan getaran (sebab utama).
Bagi proses pembuatan bateri litium, proses manakah yang lebih berkemungkinan menyebabkan keretakan?
Secara amnya, retakan mudah berlaku semasa kimpalan pengedap, seperti kimpalan pengedap cangkerang keluli silinder atau cangkerang aluminium, kimpalan pengedap cangkerang aluminium segi empat sama, dan sebagainya. Di samping itu, semasa proses pembungkusan modul, kimpalan pengumpul arus juga mudah berlaku retakan.
Sudah tentu, kita juga boleh menggunakan dawai pengisi, pemanasan awal atau kaedah lain untuk mengurangkan atau menghapuskan retakan ini.
Masa siaran: 01-Sep-2023
