Pēdējos gados, pateicoties jaunās enerģijas nozares straujajai attīstībai, lāzera metināšana, pateicoties tās ātrajām un stabilajām priekšrocībām, ir strauji iekļuvusi visā jaunās enerģijas nozarē. Starp tām lāzera metināšanas iekārtas veido vislielāko pielietojumu īpatsvaru visā jaunās enerģijas nozarē.
Lāzera metināšanapateicoties tā lielajam ātrumam, lielajam dziļumam un nelielajai deformācijai, tas ātri kļuva par pirmo izvēli visās dzīves jomās. Sākot ar punktveida metinājumiem un beidzot ar sadurmetinājumiem, uzklāšanas un blīvēšanas metinājumiem,lāzera metināšananodrošina nepārspējamu precizitāti un kontroli. Tam ir svarīga loma rūpnieciskajā ražošanā un ražošanā, tostarp militārajā rūpniecībā, medicīniskajā aprūpē, aviācijā, 3C auto detaļu, mehānisko lokšņu metāla, jaunās enerģijas un citās nozarēs.
Salīdzinot ar citām metināšanas tehnoloģijām, lāzera metināšanai ir savas priekšrocības un trūkumi.
Priekšrocība:
1. Ātrs ātrums, liels dziļums un maza deformācija.
2. Metināšanu var veikt normālā temperatūrā vai īpašos apstākļos, un metināšanas iekārta ir vienkārša. Piemēram, lāzera stars elektromagnētiskajā laukā nepārvietojas. Lāzeri var metināt vakuumā, gaisā vai noteiktās gāzes vidēs, kā arī var metināt materiālus, kas ir cauri stiklam vai caurspīdīgi lāzera staram.
3. Tas var metināt ugunsizturīgus materiālus, piemēram, titānu un kvarcu, kā arī ar labiem rezultātiem metināt atšķirīgus materiālus.
4. Pēc lāzera fokusēšanas jaudas blīvums ir augsts. Malu attiecība var sasniegt 5:1 un pat 10:1, metinot lieljaudas ierīces.
5. Var veikt mikrometināšanu. Pēc lāzera stara fokusēšanas var iegūt nelielu punktu un to precīzi novietot. To var izmantot mikro un mazu sagatavju montāžai un metināšanai, lai panāktu automatizētu masveida ražošanu.
6. Tas var metināt grūti sasniedzamas vietas un veikt bezkontakta metināšanu lielos attālumos ar lielu elastību. Īpaši pēdējos gados YAG lāzera apstrādes tehnoloģija ir ieviesusi optisko šķiedru pārraides tehnoloģiju, kas ir ļāvusi plašāk popularizēt un pielietot lāzera metināšanas tehnoloģiju.
7. Lāzera staru ir viegli sadalīt laikā un telpā, un vairākus starus var apstrādāt vienlaikus vairākās vietās, nodrošinot apstākļus precīzākai metināšanai.
Defekts:
1. Sagataves montāžas precizitātei jābūt augstai, un stara pozīcija uz sagataves nedrīkst būtiski novirzīties. Tas ir tāpēc, ka lāzera punkta izmērs pēc fokusēšanas ir mazs un metinājuma šuve ir šaura, apgrūtinot pildmetāla materiālu pievienošanu. Ja sagataves montāžas precizitāte vai stara pozicionēšanas precizitāte neatbilst prasībām, pastāv metināšanas defektu rašanās risks.
2. Lāzeru un saistīto sistēmu izmaksas ir augstas, un vienreizējie ieguldījumi ir lieli.
Biežākie lāzermetināšanas defektilitija akumulatoru ražošanā
1. Metināšanas porainība
Bieži sastopami defektilāzera metināšanair poras. Metināšanas kausējuma vanna ir dziļa un šaura. Lāzera metināšanas procesa laikā slāpeklis ieplūst kausējuma vannā no ārpuses. Metāla atdzišanas un sacietēšanas procesā slāpekļa šķīdība samazinās līdz ar temperatūras pazemināšanos. Kad kausējuma vanna atdziest un sāk kristalizēties, šķīdība strauji un pēkšņi samazinās. Šajā laikā izgulsnēsies liels daudzums gāzes, veidojot burbuļus. Ja burbuļu peldēšanas ātrums ir mazāks par metāla kristalizācijas ātrumu, veidosies poras.
Litija akumulatoru rūpniecībā bieži vien poras rodas īpaši bieži pozitīvā elektroda metināšanas laikā, bet negatīvā elektroda metināšanas laikā tās rodas reti. Tas ir tāpēc, ka pozitīvais elektrods ir izgatavots no alumīnija, bet negatīvais elektrods - no vara. Metināšanas laikā šķidrais alumīnijs uz virsmas kondensējas, pirms iekšējā gāze pilnībā izplūst, novēršot gāzes pārplūšanu un lielu un mazu caurumu veidošanos. Mazas atvārsnītes.
Papildus iepriekšminētajiem poru cēloņiem, poras ietver arī āra gaisu, mitrumu, virsmas eļļu utt. Turklāt slāpekļa pūšanas virziens un leņķis ietekmēs arī poru veidošanos.
Kā samazināt metināšanas poru rašanos?
Pirmkārt, pirmsmetināšana, eļļas traipi un piemaisījumi uz ienākošo materiālu virsmas ir jātīra savlaicīgi; litija bateriju ražošanā ienākošo materiālu pārbaude ir būtisks process.
Otrkārt, aizsarggāzes plūsma jāpielāgo atbilstoši tādiem faktoriem kā metināšanas ātrums, jauda, pozīcija utt., un tai nevajadzētu būt ne pārāk lielai, ne pārāk mazai. Aizsargapvalka spiediens jāpielāgo atbilstoši tādiem faktoriem kā lāzera jauda un fokusa pozīcija, un tas nedrīkst būt ne pārāk augsts, ne pārāk zems. Aizsargapvalka sprauslas forma jāpielāgo atbilstoši metinājuma formai, virzienam un citiem faktoriem, lai aizsargapvalks varētu vienmērīgi nosegt metināšanas laukumu.
Treškārt, kontrolējiet temperatūru, mitrumu un putekļu daudzumu darbnīcas gaisā. Apkārtējās vides temperatūra un mitrums ietekmēs mitruma saturu uz pamatnes virsmas un aizsarggāzes, kas savukārt ietekmēs ūdens tvaiku veidošanos un izplūšanu izkausētajā vannā. Ja apkārtējās vides temperatūra un mitrums ir pārāk augsti, uz pamatnes virsmas un aizsarggāzes būs pārāk daudz mitruma, radot lielu daudzumu ūdens tvaiku un veidojot poras. Ja apkārtējās vides temperatūra un mitrums ir pārāk zemi, uz pamatnes virsmas un aizsarggāzē būs pārāk maz mitruma, samazinot ūdens tvaiku veidošanos un tādējādi samazinot poras; ļaujiet kvalitātes personālam noteikt temperatūras, mitruma un putekļu mērķa vērtības metināšanas stacijā.
Ceturtkārt, stara šūpošanās metode tiek izmantota, lai samazinātu vai likvidētu poras lāzera dziļās iespiešanās metināšanā. Šūpošanās pievienošanas dēļ metināšanas laikā stara virzuļveida kustība pret metinājuma šuvi izraisa daļas metinājuma šuves atkārtotu pārkausēšanu, kas pagarina šķidrā metāla uzturēšanās laiku metināšanas vannā. Vienlaikus stara novirze palielina arī siltuma ievadi uz laukuma vienību. Metinājuma dziļuma un platuma attiecība samazinās, kas veicina burbuļu veidošanos, tādējādi likvidējot poras. No otras puses, stara šūpošanās izraisa arī mazā cauruma šūpošanos, kas var arī nodrošināt metināšanas vannas maisīšanas spēku, palielināt metināšanas vannas konvekciju un maisīšanu, kā arī labvēlīgi ietekmēt poru likvidēšanu.
Piektkārt, impulsa frekvence. Impulsa frekvence attiecas uz lāzera stara izstaroto impulsu skaitu laika vienībā, kas ietekmē siltuma ievadi un siltuma akumulāciju izkausētajā masā, un pēc tam ietekmē temperatūras lauku un plūsmas lauku izkausētajā masā. Ja impulsa frekvence ir pārāk augsta, tas novedīs pie pārmērīgas siltuma ievades izkausētajā masā, izraisot pārāk augstu masas temperatūru, radot metāla tvaikus vai citus elementus, kas augstā temperatūrā ir gaistoši, kā rezultātā veidojas poras. Ja impulsa frekvence ir pārāk zema, tas novedīs pie nepietiekamas siltuma akumulācijas izkausētajā masā, izraisot pārāk zemu masas temperatūru, samazinot gāzu izšķīšanu un noplūdi, kā rezultātā veidojas poras. Parasti impulsa frekvence jāizvēlas saprātīgā diapazonā, pamatojoties uz substrāta biezumu un lāzera jaudu, un jāizvairās no pārāk augstas vai pārāk zemas frekvences.
Metināšanas caurumi (lāzera metināšana)
2. Metināšanas šļakatas
Lāzera metināšanas procesā radušās šļakatas nopietni ietekmēs metinājuma virsmas kvalitāti, piesārņos un sabojās lēcu. Vispārējais darbības princips ir šāds: pēc lāzera metināšanas pabeigšanas uz materiāla vai sagataves virsmas parādās daudzas metāla daļiņas, kas pielīp pie materiāla vai sagataves virsmas. Visintuitīvākā darbība ir tāda, ka, metinot galvanometra režīmā, pēc galvanometra aizsarglēcas lietošanas perioda uz virsmas veidojas blīvas bedres, un šīs bedres izraisa metināšanas šļakatas. Pēc ilga laika gaismu ir viegli bloķēt, un rodas problēmas ar metināšanas gaismu, kā rezultātā rodas virkne problēmu, piemēram, metināšanas pārtraukumi un virtuāla metināšana.
Kādi ir šļakatu cēloņi?
Pirmkārt, jaudas blīvums, jo lielāks jaudas blīvums, jo vieglāk ir radīt šļakatas, un šļakatas ir tieši saistītas ar jaudas blīvumu. Šī ir gadsimtu sena problēma. Vismaz līdz šim nozare nav spējusi atrisināt šļakatu problēmu un var tikai teikt, ka tā ir nedaudz samazinājusies. Litija akumulatoru nozarē šļakatas ir lielākais akumulatora īsslēguma vaininieks, taču tā nav spējusi atrisināt galveno cēloni. Šļakatu ietekmi uz akumulatoru var samazināt tikai no aizsardzības viedokļa. Piemēram, ap metināšanas daļu tiek pievienots putekļu nosūkšanas portu un aizsargapvalku aplis, un apļos tiek pievienotas gaisa nažu rindas, lai novērstu šļakatu ietekmi vai pat akumulatora bojājumus. Var teikt, ka vides, produktu un komponentu iznīcināšana ap metināšanas staciju ir izsmēlusi visus līdzekļus.
Runājot par šļakatu problēmas risināšanu, var teikt tikai to, ka metināšanas enerģijas samazināšana palīdz samazināt šļakatas. Metināšanas ātruma samazināšana var arī palīdzēt, ja iespiešanās ir nepietiekama. Taču dažās īpašās procesa prasībās tam ir maza ietekme. Tas ir viens un tas pats process, dažādām iekārtām un dažādām materiālu partijām ir pilnīgi atšķirīga metināšanas iedarbība. Tāpēc jaunajā enerģijas nozarē pastāv nerakstīts likums - viens metināšanas parametru kopums vienai iekārtai.
Otrkārt, ja apstrādātā materiāla vai sagataves virsma netiek notīrīta, eļļas traipi vai piesārņotāji var izraisīt arī nopietnus šļakatu rašanos. Šajā laikā visvieglāk ir notīrīt apstrādātā materiāla virsmu.
3. Lāzera metināšanas augsta atstarošanas spēja
Vispārīgi runājot, augsta atstarošanās nozīmē, ka apstrādes materiālam ir maza pretestība, relatīvi gluda virsma un zems absorbcijas ātrums tuvā infrasarkanā starojuma lāzeriem, kas rada lielu lāzera emisiju, un tāpēc, ka lielākā daļa lāzeru tiek izmantoti vertikāli. Materiāla vai neliela slīpuma dēļ atgrieztā lāzera gaisma atkal nonāk izejas galviņā, un pat daļa atgrieztās gaismas tiek savienota ar enerģiju pārraidošo šķiedru un tiek pārraidīta atpakaļ pa šķiedru lāzera iekšpusē, tādējādi lāzera iekšpusē esošie galvenie komponenti turpina būt augstā temperatūrā.
Ja lāzera metināšanas laikā atstarošanas spēja ir pārāk augsta, var izmantot šādus risinājumus:
3.1 Izmantojiet pretatstarojošu pārklājumu vai apstrādājiet materiāla virsmu: metināšanas materiāla virsmas pārklāšana ar pretatstarojošu pārklājumu var efektīvi samazināt lāzera atstarošanos. Šis pārklājums parasti ir īpašs optiskais materiāls ar zemu atstarošanos, kas absorbē lāzera enerģiju, nevis atstaro to atpakaļ. Dažos procesos, piemēram, metināšanā ar strāvas kolektoru, mīkstajā savienošanā utt., virsmu var arī reljefot.
3.2 Metināšanas leņķa regulēšana: Pielāgojot metināšanas leņķi, lāzera stars var krist uz metināšanas materiālu atbilstošākā leņķī un samazināt atstarošanās rašanos. Parasti labs veids, kā samazināt atstarošanos, ir lāzera stara krišana perpendikulāri metināmā materiāla virsmai.
3.3 Palīgabsorbenta pievienošana: Metināšanas procesa laikā metinājumam pievieno noteiktu daudzumu palīgabsorbenta, piemēram, pulvera vai šķidruma. Šie absorbētāji absorbē lāzera enerģiju un samazina atstarošanos. Atbilstošais absorbents jāizvēlas, pamatojoties uz konkrētiem metināšanas materiāliem un lietošanas scenārijiem. Litija akumulatoru nozarē tas ir maz ticams.
3.4 Optiskās šķiedras izmantošana lāzera pārraidei: Ja iespējams, lāzera pārraidei uz metināšanas pozīciju var izmantot optisko šķiedru, lai samazinātu atstarošanos. Optiskās šķiedras var vadīt lāzera staru uz metināšanas zonu, lai izvairītos no tiešas iedarbības uz metināšanas materiāla virsmu un samazinātu atstarošanos.
3.5 Lāzera parametru regulēšana: Pielāgojot tādus parametrus kā lāzera jauda, fokusa attālums un fokusa diametrs, var kontrolēt lāzera enerģijas sadalījumu un samazināt atstarojumus. Dažiem atstarojošiem materiāliem lāzera jaudas samazināšana var būt efektīvs veids, kā samazināt atstarojumus.
3.6 Izmantojiet stara sadalītāju: Stara sadalītājs var novadīt daļu lāzera enerģijas absorbcijas ierīcē, tādējādi samazinot atstarojumu rašanos. Stara sadalīšanas ierīces parasti sastāv no optiskiem komponentiem un absorbētājiem, un, izvēloties atbilstošus komponentus un pielāgojot ierīces izkārtojumu, var panākt zemāku atstarošanos.
4. Metināšanas apakšgriezums
Kuri litija akumulatoru ražošanas procesā procesi, visticamāk, izraisīs cenu kritumu? Kāpēc notiek cenu kritums? Analizēsim to.
Zem griezuma metināšanas izejmateriāli parasti nav labi savienoti viens ar otru, atstarpe ir pārāk liela vai parādās rieva, dziļums un platums būtībā ir lielāki par 0,5 mm, kopējais garums ir lielāks par 10% no metinājuma garuma vai lielāks par produkta procesa standartā norādīto garumu.
Visā litija akumulatora ražošanas procesā zemākas temperatūras veidošanās ir biežāka, un tā parasti rodas cilindriskās pārsega plāksnes blīvēšanas pirmsmetināšanas un metināšanas laikā, kā arī kvadrātveida alumīnija korpusa pārsega plāksnes blīvēšanas pirmsmetināšanas un metināšanas laikā. Galvenais iemesls ir tāds, ka blīvējuma pārsega plāksnei ir jāsadarbojas ar korpusu metināšanas laikā, un blīvējuma pārsega plāksnes un korpusa saskaņošanas procesā var rasties pārmērīgas metināšanas spraugas, rievas, sabrukšana utt., tāpēc zemākas temperatūras veidošanās ir īpaši izplatīta.
Tātad, kas izraisa cenu samazināšanu?
Ja metināšanas ātrums ir pārāk liels, šķidrajam metālam aiz mazā cauruma, kas vērsts uz metinājuma centru, nebūs laika pārdalīties, kā rezultātā abās metinājuma pusēs notiks sacietēšana un izgriezumi. Ņemot vērā iepriekš minēto situāciju, mums ir jāoptimizē metināšanas parametri. Vienkārši sakot, tiek atkārtoti eksperimenti, lai pārbaudītu dažādus parametrus, un jāturpina DOE, līdz tiek atrasti atbilstošie parametri.
2. Pārmērīgas metināšanas spraugas, rievas, sabrukšanas utt. metināšanas materiālos samazinās spraugas aizpildošā izkausētā metāla daudzumu, palielinot iegriezumu rašanās iespējamību. Tas ir iekārtu un izejvielu jautājums. Vai metināšanas izejvielas atbilst mūsu procesa ienākošo materiālu prasībām, vai iekārtu precizitāte atbilst prasībām utt. Parastā prakse ir pastāvīgi spīdzināt un piekaut piegādātājus un par iekārtām atbildīgos cilvēkus.
3. Ja lāzermetināšanas beigās enerģija krītas pārāk strauji, mazais caurums var sabrukt, kā rezultātā rodas lokāla apakšgriešana. Pareiza jaudas un ātruma saskaņošana var efektīvi novērst apakšgriešanas veidošanos. Kā vēsta sens teiciens, atkārtojiet eksperimentus, pārbaudiet dažādus parametrus un turpiniet DOE, līdz atrodat pareizos parametrus.
5. Metinājuma centra sabrukums
Ja metināšanas ātrums ir mazs, izkausētā metāla vanna būs lielāka un platāka, palielinot izkausētā metāla daudzumu. Tas var apgrūtināt virsmas spraiguma uzturēšanu. Kad izkausētais metāls kļūst pārāk smags, metinājuma centrs var iegrimt un veidoties iedobes un bedres. Šajā gadījumā enerģijas blīvums ir atbilstoši jāsamazina, lai novērstu kausējuma vannas sabrukšanu.
Citā situācijā metināšanas sprauga vienkārši sabrūk, neizraisot perforāciju. Tā neapšaubāmi ir iekārtas presēšanas piegulēšanas problēma.
Pareiza izpratne par defektiem, kas var rasties lāzermetināšanas laikā, un dažādu defektu cēloņiem ļauj mērķtiecīgāk risināt jebkādas neparastas metināšanas problēmas.
6. Metinājuma plaisas
Nepārtrauktas lāzermetināšanas laikā rodas plaisas, kas galvenokārt ir termiskas plaisas, piemēram, kristāliskas plaisas un sašķidināšanas plaisas. Šo plaisu galvenais cēlonis ir lielie saraušanās spēki, ko rada metinājuma šuve, pirms tā pilnībā sacietē.
Lāzera metināšanas plaisām ir arī šādi iemesli:
1. Nepamatots metinājuma dizains: Nepareizs metinājuma ģeometrijas un izmēra dizains var izraisīt metināšanas sprieguma koncentrāciju, tādējādi radot plaisas. Risinājums ir optimizēt metinājuma dizainu, lai izvairītos no metināšanas sprieguma koncentrācijas. Var izmantot atbilstošas nobīdes metinājuma šuves, mainīt metinājuma formu utt.
2. Metināšanas parametru neatbilstība: Nepareiza metināšanas parametru izvēle, piemēram, pārāk liels metināšanas ātrums, pārāk liela jauda utt., var izraisīt nevienmērīgas temperatūras izmaiņas metināšanas zonā, kā rezultātā rodas liels metināšanas spriegums un plaisas. Risinājums ir pielāgot metināšanas parametrus konkrētajam materiālam un metināšanas apstākļiem.
3. Slikta metināšanas virsmas sagatavošana: Metināšanas virsmas nepareiza tīrīšana un iepriekšēja apstrāde pirms metināšanas, piemēram, oksīdu, tauku u. c. noņemšana, ietekmēs metinājuma kvalitāti un izturību un viegli izraisīs plaisu veidošanos. Risinājums ir pienācīgi tīrīt un iepriekš apstrādāt metināšanas virsmu, lai nodrošinātu, ka metināšanas zonā esošie piemaisījumi un piesārņotāji tiek efektīvi apstrādāti.
4. Nepareiza metināšanas siltuma ievades kontrole: Nepareiza siltuma ievades kontrole metināšanas laikā, piemēram, pārmērīga temperatūra metināšanas laikā, nepareizs metināšanas slāņa dzesēšanas ātrums utt., novedīs pie metināšanas zonas struktūras izmaiņām, kā rezultātā rodas plaisas. Risinājums ir kontrolēt temperatūru un dzesēšanas ātrumu metināšanas laikā, lai izvairītos no pārkaršanas un straujas atdzišanas.
5. Nepietiekama sprieguma mazināšana: Nepietiekama sprieguma mazināšanas apstrāde pēc metināšanas novedīs pie nepietiekamas sprieguma mazināšanas metinātajā zonā, kas viegli novedīs pie plaisu veidošanās. Risinājums ir veikt atbilstošu sprieguma mazināšanas apstrādi pēc metināšanas, piemēram, termisko apstrādi vai vibrācijas apstrādi (galvenais iemesls).
Runājot par litija bateriju ražošanas procesu, kuri procesi, visticamāk, izraisīs plaisas?
Parasti plaisas ir pakļautas blīvēšanas metināšanas laikā, piemēram, cilindrisku tērauda korpusu vai alumīnija korpusu blīvēšanas metināšanas laikā, kvadrātveida alumīnija korpusu blīvēšanas metināšanas laikā utt. Turklāt moduļu iepakošanas procesā strāvas kolektora metināšana ir pakļauta arī plaisām.
Protams, mēs varam izmantot arī pildvielu stiepli, iepriekšēju uzsildīšanu vai citas metodes, lai samazinātu vai novērstu šīs plaisas.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 1. septembris
