Lāzera metināšana
Pēdējos gados, pateicoties straujajai jaunās enerģētikas nozares attīstībai, lāzermetināšana, pateicoties tās ātrajām un stabilajām priekšrocībām, ir strauji iekļuvusi visā jaunajā enerģētikas nozarē.Tostarp lāzera metināšanas iekārtas veido vislielāko lietojumu īpatsvaru visā jaunajā enerģētikas nozarē.
Lāzermetināšana ātri ir kļuvusi par pirmo izvēli visās dzīves jomās, pateicoties tās lielajam ātrumam, lielajam dziļumam un nelielai deformācijai.Lāzermetināšana nodrošina nepārspējamu precizitāti un vadību, sākot no punktmetinātām šuvēm līdz sadurmetinātām šuvēm, šuvēm un blīvējuma šuvēm.Tam ir svarīga loma rūpnieciskajā ražošanā un ražošanā, tostarp militārajā rūpniecībā, medicīniskajā aprūpē, kosmosa, 3C auto detaļu, mehānisko lokšņu metāla, jaunās enerģijas un citās nozarēs.
Salīdzinot ar citām metināšanas tehnoloģijām, lāzermetināšanai ir savas unikālas priekšrocības un trūkumi.
Priekšrocība:
1. Ātrs ātrums, liels dziļums un neliela deformācija.
2. Metināšanu var veikt normālā temperatūrā vai īpašos apstākļos, un metināšanas iekārta ir vienkārša.Piemēram, lāzera stars nenovirzās elektromagnētiskajā laukā.Lāzeri var metināt vakuumā, gaisā vai noteiktā gāzes vidē, kā arī var metināt materiālus, kas ir caur stiklu vai caurspīdīgi lāzera staram.
3. Tas var metināt ugunsizturīgus materiālus, piemēram, titānu un kvarcu, kā arī var metināt atšķirīgus materiālus ar labiem rezultātiem.
4. Pēc lāzera fokusēšanas jaudas blīvums ir augsts.Formu attiecība var sasniegt 5:1, un, metinot lieljaudas ierīces, var sasniegt pat 10:1.
5. Var veikt mikrometināšanu.Pēc lāzera stara fokusēšanas var iegūt nelielu vietu un to var 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 pieņēmusi optiskās šķiedras pārraides tehnoloģiju, kas ir ļāvusi plašāk popularizēt un pielietot lāzermetināšanas tehnoloģiju.
7. Lāzera staru ir viegli sadalīt laikā un telpā, un vairākus starus var apstrādāt vairākās vietās vienlaikus, nodrošinot apstākļus precīzākai metināšanai.
Defekts:
1. Sagataves montāžas precizitātei jābūt augstai, un stara novietojums uz sagataves nevar būtiski atšķirties.Tas ir tāpēc, ka lāzera vietas izmērs pēc fokusēšanas ir mazs un metināšanas šuve ir šaura, kas apgrūtina pildvielu metāla materiālu pievienošanu.Ja sagataves montāžas precizitāte vai sijas pozicionēšanas precizitāte neatbilst prasībām, var rasties metināšanas defekti.
2. Lāzeru un saistīto sistēmu izmaksas ir augstas, un vienreizējās investīcijas ir lielas.
Bieži sastopami lāzera metināšanas defekti litija bateriju ražošanā
1. Metināšanas porainība
Visbiežāk sastopamie lāzermetināšanas defekti ir poras.Metināšanas kausētais baseins ir dziļš un šaurs.Lāzermetināšanas procesā slāpeklis iekļūst izkusušajā baseinā no ārpuses.Metāla dzesēšanas un sacietēšanas procesā slāpekļa šķīdība samazinās, pazeminoties temperatūrai.Kad izkausētais baseina metāls atdziest, lai sāktu kristalizēties, šķīdība strauji un pēkšņi samazināsies.Šajā laikā liels daudzums gāzes izgulsnēsies, veidojot burbuļus.Ja burbuļu peldēšanas ātrums ir mazāks par metāla kristalizācijas ātrumu, tiks ģenerētas poras.
Lietojot litija akumulatoru rūpniecībā, mēs bieži atklājam, ka poras ir īpaši iespējamas pozitīvā elektroda metināšanas laikā, bet reti rodas negatīvā elektroda metināšanas laikā.Tas ir tāpēc, ka pozitīvais elektrods ir izgatavots no alumīnija un negatīvais elektrods ir izgatavots no vara.Metināšanas laikā šķidrais alumīnijs uz virsmas ir kondensējies pirms iekšējās gāzes pilnīgas pārplūdes, neļaujot gāzei pārplūst un veidoties lieliem un maziem caurumiem.Mazs stomatīts.
Papildus iepriekš minētajiem poru veidošanās cēloņiem, porās ietilpst arī āra gaiss, mitrums, virsmas eļļa utt. Turklāt poru veidošanos ietekmēs arī slāpekļa pūšanas virziens un leņķis.
Kā samazināt metināšanas poru rašanos?
Pirmkārt, pirms metināšanas savlaicīgi jānotīra eļļas traipi un netīrumi uz ienākošo materiālu virsmas;litija bateriju ražošanā būtisks process ir ienākošā materiāla pārbaude.
Otrkārt, aizsarggāzes plūsma ir jāpielāgo atbilstoši tādiem faktoriem kā metināšanas ātrums, jauda, pozīcija utt., un tai nevajadzētu būt ne pārāk lielai, ne pārāk mazai.Aizsargapmetņa spiediens ir jāpielāgo atbilstoši tādiem faktoriem kā lāzera jauda un fokusa pozīcija, un tas nedrīkst būt ne pārāk augsts, ne pārāk zems.Aizsargapmetņa uzgaļa forma ir jāpielāgo atbilstoši metinājuma formai, virzienam un citiem faktoriem, lai aizsargapmetnis varētu vienmērīgi nosegt metināšanas laukumu.
Treškārt, darbnīcā kontrolējiet temperatūru, mitrumu un putekļus gaisā.Apkārtējās vides temperatūra un mitrums ietekmēs mitruma saturu uz pamatnes virsmas un aizsarggāzi, kas savukārt ietekmēs ūdens tvaiku veidošanos un izkļūšanu izkusušajā baseinā.Ja apkārtējās vides temperatūra un mitrums ir pārāk augsts, uz pamatnes virsmas un aizsarggāzes būs pārāk daudz mitruma, radot lielu daudzumu ūdens tvaiku, kā rezultātā veidojas poras.Ja apkārtējās vides temperatūra un mitrums ir pārāk zems, uz pamatnes virsmas un aizsarggāzēs būs pārāk maz mitruma, samazinot ūdens tvaiku veidošanos, tādējādi samazinot poras;ļaujiet kvalitātes personālam noteikt temperatūras, mitruma un putekļu mērķa vērtību metināšanas stacijā.
Ceturtkārt, staru šūpošanas metodi izmanto, lai samazinātu vai likvidētu poras lāzera dziļi iespiešanās metināšanā.Sakarā ar šūpošanās pievienošanu metināšanas laikā, sijas virziena šūpošanās uz metināšanas šuvi izraisa atkārtotu metināšanas šuves daļas pārkausēšanu, kas pagarina šķidrā metāla uzturēšanās laiku metināšanas baseinā.Tajā pašā laikā sijas novirze palielina arī siltuma ievadi uz laukuma vienību.Tiek samazināta metinājuma dziļuma un platuma attiecība, kas veicina burbuļu rašanos, tādējādi novēršot poras.No otras puses, sijas šūpošanās liek mazajam caurumam attiecīgi šūpoties, kas var arī nodrošināt maisīšanas spēku metināšanas baseinam, palielināt metināšanas baseina konvekciju un maisīšanu, kā arī labvēlīgi ietekmēt poras.
Piektkārt, impulsa frekvence, impulsa frekvence attiecas uz lāzera stara izstaroto impulsu skaitu laika vienībā, kas ietekmēs siltuma ievadi un siltuma uzkrāšanos izkausētajā baseinā, un pēc tam ietekmēs temperatūras lauku un plūsmas lauku izkausētajā. baseins.Ja impulsa frekvence ir pārāk augsta, tas izraisīs pārmērīgu siltuma ievadi izkausētā baseinā, kā rezultātā izkausētā baseina temperatūra būs pārāk augsta, 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 uzkrāšanās izkausētā baseinā, izraisot pārāk zemu izkausētā baseina temperatūru, samazinot gāzu izšķīšanu un aizplūšanu, kā rezultātā veidojas poras.Vispārīgi runājot, impulsa frekvence ir jāizvēlas saprātīgā diapazonā, pamatojoties uz substrāta biezumu un lāzera jaudu, un jāizvairās no pārāk augstas vai pārāk zemas.
Metināšanas caurumi (lāzermetināšana)
2. Metināšanas šļakatas
Šļakatas, kas rodas metināšanas procesā, lāzera metināšana nopietni ietekmēs metinājuma virsmas kvalitāti, piesārņos un sabojās objektīvu.Vispārējā darbība ir šāda: pēc lāzermetināšanas pabeigšanas uz materiāla vai sagataves virsmas parādās daudzas metāla daļiņas un pielīp pie materiāla vai sagataves virsmas.Intuitīvākā veiktspēja ir tāda, ka, metinot galvanometra režīmā, pēc galvanometra aizsarglēcas lietošanas perioda uz virsmas būs blīvas bedrītes, un šīs bedres rodas metināšanas šļakatu dēļ.Pēc ilga laika ir viegli bloķēt gaismu, un radīsies problēmas ar metināšanas gaismu, kā rezultātā rodas vairākas problēmas, piemēram, bojāta metināšana un virtuālā 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.Tā ir gadsimtu sena problēma.Vismaz līdz šim nozare nav spējusi atrisināt šļakatu problēmu, un var tikai teikt, ka tā ir nedaudz samazināta.Litija akumulatoru nozarē izšļakstīšanās ir lielākais akumulatora īssavienojuma vaininieks, taču tas nav spējis atrisināt galveno cēloni.Šļakatu ietekmi uz akumulatoru var samazināt tikai no aizsardzības viedokļa.Piemēram, ap metināšanas daļu ir pievienots putekļu noņemšanas portu un aizsargpārsegu aplis, un apļos ir pievienotas gaisa nažu rindas, lai novērstu šļakatu triecienu vai pat akumulatora bojājumus.Var teikt, ka vides, produktu un komponentu iznīcināšana metināšanas stacijas apkārtnē ir izsmēlusi līdzekļus.
Runājot par šļakatu problēmas risināšanu, var tikai teikt, ka metināšanas enerģijas samazināšana palīdz samazināt šļakatas.Metināšanas ātruma samazināšana var arī palīdzēt, ja iespiešanās nav pietiekama.Bet dažās īpašās procesa prasībās tam ir maza ietekme.Tas ir viens un tas pats process, dažādām mašīnām un dažādām materiālu partijām ir pilnīgi atšķirīgi metināšanas efekti.Tāpēc jaunajā enerģētikā ir nerakstīts likums, vienai iekārtai viens metināšanas parametru komplekts.
Otrkārt, ja apstrādātā materiāla vai sagataves virsma netiek notīrīta, arī eļļas traipi vai piesārņotāji var izraisīt nopietnus šļakatus.Šajā laikā visvieglāk ir notīrīt apstrādātā materiāla virsmu.
3. Lāzermetināšanas augsta atstarošanas spēja
Vispārīgi runājot, liela atstarošana attiecas uz faktu, ka apstrādes materiālam ir maza pretestība, relatīvi gluda virsma un zems absorbcijas ātrums tuvās infrasarkanajiem lāzeriem, kas rada lielu lāzera emisiju un tāpēc, ka tiek izmantota lielākā daļa lāzeru. vertikāli Materiāla vai neliela slīpuma dēļ atgriežošā lāzera gaisma atkal nonāk izvades galviņā, un pat daļa atgriežamās gaismas tiek savienota ar enerģiju raidošo šķiedru un tiek pārraidīta atpakaļ pa šķiedru uz iekšpusi. lāzera, liekot galvenajām sastāvdaļām lāzera iekšpusē joprojām būt augstā temperatūrā.
Ja lāzermetināšanas laikā atstarošanas spēja ir pārāk augsta, var izmantot šādus risinājumus:
3.1 Izmantojiet pretatstarošanas pārklājumu vai apstrādājiet materiāla virsmu: metināšanas materiāla virsmas pārklāšana ar pretatstarojošu pārklājumu var efektīvi samazināt lāzera atstarošanas spēju.Šis pārklājums parasti ir īpašs optisks materiāls ar zemu atstarošanas spēju, kas absorbē lāzera enerģiju, nevis atstaro to atpakaļ.Dažos procesos, piemēram, strāvas kolektora metināšanā, mīkstajā savienojumā utt., virsmu var arī iespiest.
3.2 Pielāgojiet metināšanas leņķi: pielāgojot metināšanas leņķi, lāzera stars var trāpīt uz metināšanas materiālu piemērotākā leņķī un samazināt atstarošanas rašanos.Parasti lāzera staru perpendikulāra nokļūšana metināmā materiāla virsmai ir labs veids, kā samazināt atstarojumu.
3.3. Papildu absorbenta pievienošana: metināšanas procesā metinājumam pievieno noteiktu daudzumu papildu absorbenta, piemēram, pulvera vai šķidruma.Šie absorbētāji absorbē lāzera enerģiju un samazina atstarošanas spēju.Atbilstošais absorbents ir jāizvēlas, pamatojoties uz konkrētajiem metināšanas materiāliem un pielietojuma scenārijiem.Litija akumulatoru nozarē tas ir maz ticams.
3.4. Izmantojiet optisko šķiedru, lai pārraidītu lāzeru: ja iespējams, optisko šķiedru var izmantot, lai pārsūtītu lāzeru uz metināšanas pozīciju, lai samazinātu atstarošanu.Optiskās šķiedras var vadīt lāzera staru uz metināšanas zonu, lai izvairītos no tiešas iedarbības uz metināšanas materiāla virsmu un samazinātu atstarojumu rašanos.
3.5 Lāzera parametru pielāgošana: pielāgojot tādus parametrus kā lāzera jaudu, fokusa attālumu un fokusa diametru, var kontrolēt lāzera enerģijas sadalījumu un samazināt atstarojumus.Dažiem atstarojošiem materiāliem lāzera jaudas samazināšana var būt efektīvs veids, kā samazināt atstarojumu.
3.6. Izmantojiet staru sadalītāju: staru sadalītājs var virzīt daļu lāzera enerģijas absorbcijas ierīcē, tādējādi samazinot atstarojumu rašanos.Staru sadalīšanas ierīces parasti sastāv no optiskiem komponentiem un absorbētājiem, un, izvēloties atbilstošus komponentus un pielāgojot ierīces izkārtojumu, var panākt zemāku atstarošanas spēju.
4. Metināšanas zemgriezums
Kādi procesi litija bateriju ražošanas procesā, visticamāk, izraisa cenu samazinājumu?Kāpēc notiek cenu samazinājums?Analizēsim to.
Apgriezts, parasti metināšanas izejmateriāli 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 nekā produkta procesa standarta pieprasītais garums.
Visā litija bateriju ražošanas procesā ir lielāka iespējamība, ka tiek veikta zemāka samazināšanās, un tā parasti tiek izplatīta cilindriskās pārsega plāksnes blīvēšanas priekšmetināšanā un metināšanā, kā arī kvadrātveida alumīnija apvalka pārklājuma plāksnes blīvēšanas priekšmetināšanā un metināšanā.Galvenais iemesls ir tas, ka blīvējuma pārsega plāksnei ir jāsadarbojas ar apvalku, lai veiktu metināšanu, saskaņošanas procesā starp blīvējuma vāka plāksni un apvalku var rasties pārmērīgas metināšanas spraugas, rievas, sabrukšana utt., tāpēc tā ir īpaši pakļauta iegriezumiem. .
Tātad, kas izraisa cenu samazinājumu?
Ja metināšanas ātrums ir pārāk ātrs, šķidrajam metālam, kas atrodas aiz mazā cauruma, kas vērsts uz metinājuma centru, nebūs laika pārdalīties, kā rezultātā abās metinātās šuves pusēs notiek sacietēšana un pārgriešana.Ņemot vērā iepriekš minēto situāciju, mums ir jāoptimizē metināšanas parametri.Vienkārši sakot, tie ir atkārtoti eksperimenti, lai pārbaudītu dažādus parametrus, un turpiniet veikt DOE, līdz tiek atrasti atbilstošie parametri.
2. Metināšanas materiālu pārmērīgas metināšanas spraugas, rievas, sabrukumi utt. samazinās izkausētā metāla daudzumu, kas aizpilda spraugas, tādējādi palielinot apakšējo griezumu iespējamību.Tas ir aprīkojuma un izejvielu jautājums.Vai metināšanas izejmateriāli atbilst mūsu procesa ienākošo materiālu prasībām, vai iekārtu precizitāte atbilst prasībām utt. Parastā prakse ir pastāvīgi spīdzināt un sist piegādātājus un cilvēkus, kas atbild par iekārtu.
3. Ja lāzermetināšanas beigās enerģija krītas pārāk ātri, mazais caurums var sabrukt, izraisot lokālu samazinājumu.Pareiza jaudas un ātruma saskaņošana var efektīvi novērst iegriezumu veidošanos.Kā saka vecais teiciens, atkārtojiet eksperimentus, pārbaudiet dažādus parametrus un turpiniet DOE, līdz atrodat pareizos parametrus.
5. Metināšanas centra sabrukums
Ja metināšanas ātrums ir lēns, izkausētais baseins būs lielāks un platāks, palielinot izkausētā metāla daudzumu.Tas var apgrūtināt virsmas spraiguma saglabāšanu.Kad izkausētais metāls kļūst pārāk smags, metinājuma šuves centrs var iegrimt un veidoties iegremdēšanas un bedrītes.Šajā gadījumā enerģijas blīvums ir atbilstoši jāsamazina, lai novērstu kausējuma baseina sabrukšanu.
Citā situācijā metināšanas sprauga tikai veido sabrukumu, neizraisot perforāciju.Tā neapšaubāmi ir aprīkojuma presēšanas problēma.
Pareiza izpratne par defektiem, kas var rasties lāzermetināšanas laikā, un dažādu defektu cēloņiem ļauj izmantot mērķtiecīgāku pieeju, lai atrisinātu jebkādas neparastas metināšanas problēmas.
6. Metinātās plaisas
Plaisas, kas parādās nepārtrauktas lāzermetināšanas laikā, galvenokārt ir termiskās plaisas, piemēram, kristāla plaisas un sašķidrināšanas plaisas.Galvenais šo plaisu cēlonis ir lielie saraušanās spēki, ko rada metinātā šuve, pirms tā pilnībā sacietē.
Plaisām lāzermetināšanā var rasties arī šādi iemesli:
1. Nepamatota metinājuma konstrukcija: nepareiza metinājuma šuves ģeometrijas un izmēra konstrukcija var izraisīt metināšanas sprieguma koncentrāciju, tādējādi radot plaisas.Risinājums ir optimizēt metināšanas šuves dizainu, lai izvairītos no metināšanas sprieguma koncentrācijas.Var izmantot atbilstošas nobīdes 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, lai tie atbilstu konkrētajam materiālam un metināšanas apstākļiem.
3. Slikta metināšanas virsmas sagatavošana: Ja metināšanas virsma pirms metināšanas netiks pareizi notīrīta un iepriekš neapstrādāta, piemēram, oksīdu, taukvielu utt. noņemšana, tas ietekmēs metinājuma kvalitāti un izturību, kā arī viegli radīs plaisas.Risinājums ir adekvāti notīrīt un iepriekš apstrādāt metināšanas virsmu, lai nodrošinātu, ka piemaisījumi un piesārņotāji metināšanas zonā tiek efektīvi apstrādāti.
4. Nepareiza metināšanas siltuma padeves kontrole: Slikta siltuma padeves kontrole metināšanas laikā, piemēram, pārmērīga temperatūra metināšanas laikā, nepareizs metināšanas slāņa dzesēšanas ātrums utt., novedīs pie metināšanas zonas struktūras izmaiņām, kā rezultātā radīsies plaisas. .Risinājums ir kontrolēt temperatūru un dzesēšanas ātrumu metināšanas laikā, lai izvairītos no pārkaršanas un ātras dzesēšanas.
5. Nepietiekama spriedzes samazināšana: Nepietiekama sprieguma samazināšanas apstrāde pēc metināšanas radīs nepietiekamu spriedzes mazināšanu metinātajā zonā, kas viegli novedīs pie plaisām.Risinājums ir veikt atbilstošu stresa mazināšanas apstrādi pēc metināšanas, piemēram, termisko apstrādi vai vibrācijas apstrādi (galvenais iemesls).
Kas attiecas uz litija bateriju ražošanas procesu, kuri procesi biežāk izraisa plaisas?
Parasti plaisas var rasties blīvējošās metināšanas laikā, piemēram, cilindrisku tērauda apvalku vai alumīnija apvalku blīvmetināšanas laikā, kvadrātveida alumīnija apvalku blīvējošās metināšanas laikā utt. Turklāt moduļa iepakošanas procesā ir pakļauta arī strāvas kolektora metināšanai. līdz plaisām.
Protams, mēs varam izmantot arī pildvadu, priekšsildīšanu vai citas metodes, lai šīs plaisas samazinātu vai novērstu.
Publicēšanas laiks: 01.09.2023
