Lézeres hegesztés
Az elmúlt években az új energiaipar rohamos fejlődésének köszönhetően a lézerhegesztés gyors és stabil előnyeinek köszönhetően gyorsan behatolt a teljes új energiaiparba.Ezek közül a lézeres hegesztőberendezések teszik ki a legnagyobb alkalmazási arányt az egész új energiaiparban.
A lézeres hegesztés gyorsan az első választás lett az élet minden területén, gyors sebességének, nagy mélységének és kis deformációjának köszönhetően.A ponthegesztésektől a tompahegesztésekig, a felrakó- és tömítővarratokig a lézeres hegesztés páratlan pontosságot és irányítást biztosít.Fontos szerepet játszik az ipari termelésben és gyártásban, beleértve a hadiipart, az orvosi ellátást, a repülést, a 3C autóalkatrészeket, a mechanikus lemezeket, az új energetikai és más iparágakat.
Más hegesztési technológiákkal összehasonlítva a lézeres hegesztésnek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Előny:
1. Gyors sebesség, nagy mélység és kis deformáció.
2. A hegesztés normál hőmérsékleten vagy speciális körülmények között végezhető, és a hegesztőberendezés egyszerű.Például a lézersugár nem sodródik elektromágneses térben.A lézerek hegeszthetnek vákuumban, levegőben vagy bizonyos gázkörnyezetben, és olyan anyagokat is képesek hegeszteni, amelyek üvegen áthaladnak vagy átlátszóak a lézersugár számára.
3. Tűzálló anyagokat, például titánt és kvarcot, valamint különböző anyagokat is képes hegeszteni jó eredménnyel.
4. A lézer fókuszálása után a teljesítménysűrűség magas.A képarány elérheti az 5:1-et, nagy teljesítményű készülékek hegesztésekor pedig a 10:1-et.
5. Mikrohegesztés végezhető.A lézersugár fókuszálása után egy kis folt nyerhető, és pontosan pozícionálható.Alkalmazható mikro- és kisméretű munkadarabok összeszerelésére, hegesztésére az automatizált tömeggyártás eléréséhez.
6. Nehezen elérhető helyeket is képes hegeszteni, és érintésmentes távolsági hegesztést végezni, nagy rugalmassággal.Különösen az elmúlt években a YAG lézeres feldolgozási technológia átvette az optikai szál átviteli technológiát, amely lehetővé tette a lézeres hegesztési technológia szélesebb körű népszerűsítését és alkalmazását.
7. A lézersugár könnyen szétosztható időben és térben, és több sugár is feldolgozható több helyen egyidejűleg, ami feltételeket biztosít a precízebb hegesztéshez.
Disszidál:
1. A munkadarab összeszerelési pontosságának nagynak kell lennie, és a gerenda munkadarabon lévő helyzetétől nem lehet jelentősen eltérni.Ennek az az oka, hogy a fókuszálás után a lézerpont mérete kicsi, a hegesztési varrat pedig keskeny, ami megnehezíti a töltőanyag hozzáadását.Ha a munkadarab összeszerelési pontossága vagy a gerenda pozicionálási pontossága nem felel meg a követelményeknek, hegesztési hibák előfordulhatnak.
2. A lézerek és a kapcsolódó rendszerek költsége magas, az egyszeri beruházás pedig nagy.
Gyakori lézerhegesztési hibák a lítium akkumulátorok gyártásában
1. Hegesztési porozitás
A lézeres hegesztés gyakori hibái a pórusok.A hegesztő olvadékmedence mély és keskeny.A lézeres hegesztési folyamat során a nitrogén kívülről hatol be az olvadt medencébe.A fém lehűlése és megszilárdulása során a nitrogén oldhatósága a hőmérséklet csökkenésével csökken.Amikor az olvadt medencefém lehűl és elkezd kristályosodni, az oldhatósága hirtelen és hirtelen csökkenni fog.Ekkor nagy mennyiségű gáz válik ki, és buborékok képződnek.Ha a buborékok lebegési sebessége kisebb, mint a fém kristályosodási sebessége, pórusok keletkeznek.
A lítium akkumulátor iparban alkalmazott alkalmazásokban gyakran tapasztaljuk, hogy a pórusok különösen nagy valószínűséggel keletkeznek a pozitív elektróda hegesztése során, de ritkán fordulnak elő a negatív elektróda hegesztése során.Ennek az az oka, hogy a pozitív elektróda alumíniumból, a negatív elektróda pedig rézből készült.A hegesztés során a felületen lévő folyékony alumínium lecsapódik, mielőtt a belső gáz teljesen túlcsordulna, megakadályozva ezzel a gáz túlfolyását és kisebb-nagyobb lyukak kialakulását.Kis sztóma.
A fent említett pórusok kialakulásának okai mellett a pórusok közé tartozik még a kültéri levegő, nedvesség, felületi olaj stb. Ezen kívül a nitrogén befúvás iránya és szöge is befolyásolja a pórusok kialakulását.
Hogyan csökkenthető a hegesztési pórusok előfordulása?
Először is, a hegesztés előtt időben meg kell tisztítani az olajfoltokat és a szennyeződéseket a bejövő anyagok felületén;a lítium akkumulátorok gyártásánál a beérkező anyagok ellenőrzése elengedhetetlen folyamat.
Másodszor, a védőgáz áramlását olyan tényezők szerint kell beállítani, mint a hegesztési sebesség, teljesítmény, helyzet stb., és nem lehet sem túl nagy, sem túl kicsi.A védőköpeny nyomását olyan tényezők szerint kell beállítani, mint a lézer teljesítménye és a fókuszpozíció, és nem lehet sem túl magas, sem túl alacsony.A védőköpeny fúvóka alakját a varrat alakjának, irányának és egyéb tényezőinek megfelelően kell beállítani, hogy a védőköpeny egyenletesen fedje le a hegesztési területet.
Harmadszor, szabályozza a hőmérsékletet, a páratartalmat és a levegő portartalmát a műhelyben.A környezeti hőmérséklet és páratartalom befolyásolja az aljzat felületének nedvességtartalmát és a védőgázt, ami viszont befolyásolja a vízgőz képződését és távozását az olvadt medencében.Ha a környezeti hőmérséklet és páratartalom túl magas, túl sok nedvesség kerül az aljzat felületére és a védőgázra, ami nagy mennyiségű vízgőzt fejleszt, ami pórusokat eredményez.Ha a környezeti hőmérséklet és páratartalom túl alacsony, túl kevés nedvesség lesz az aljzat felületén és a védőgázban, ami csökkenti a vízgőz képződését, ezáltal csökkenti a pórusokat;hagyja, hogy a minőségügyi személyzet észlelje a hőmérséklet, a páratartalom és a por célértékét a hegesztőállomáson.
Negyedszer, a nyaláblengés módszert a pórusok csökkentésére vagy megszüntetésére használják a lézeres mélybehatoló hegesztésnél.A hegesztés közbeni lengés hozzáadása miatt a gerenda hegesztési varrathoz való oda-vissza kilengése a varrat egy részének ismételt átolvadását okozza, ami meghosszabbítja a folyékony fém hegesztőmedencében való tartózkodási idejét.Ugyanakkor a sugár elhajlása növeli az egységnyi felületre jutó hőbevitelt is.A hegesztési varrat mélység-szélesség aránya csökken, ami elősegíti a buborékok kialakulását, ezáltal megszünteti a pórusokat.Másrészt a gerenda kilengése miatt a kis lyuk ennek megfelelően kileng, ami egyben keverőerőt is biztosíthat a hegesztőmedence számára, növelheti a hegesztőmedence konvekcióját, keverését, valamint jótékony hatással lehet a pórusok kiürítésére.
Ötödször, az impulzusfrekvencia, az impulzusfrekvencia a lézersugár által egységnyi idő alatt kibocsátott impulzusok számára utal, amelyek befolyásolják a hőbevitelt és a hőfelhalmozódást az olvadt medencében, majd befolyásolják a hőmérsékleti mezőt és az áramlási mezőt az olvadékban. medence.Ha az impulzusfrekvencia túl magas, az túlzott hőbevitelhez vezet az olvadt medencében, ami túl magas hőmérsékletet okoz az olvadékban, ami fémgőzt vagy más elemeket termel, amelyek magas hőmérsékleten illékonyak, ami pórusokat eredményez.Ha az impulzusfrekvencia túl alacsony, az elégtelen hőfelhalmozódáshoz vezet az olvadt medencében, ami túl alacsony hőmérsékletet okoz az olvadékban, ami csökkenti a gáz feloldódását és távozását, ami pórusokat eredményez.Általánosságban elmondható, hogy az impulzusfrekvenciát a hordozó vastagsága és a lézerteljesítmény alapján ésszerű tartományon belül kell megválasztani, és kerülni kell, hogy túl magas vagy túl alacsony legyen.
Hegesztési furatok (lézeres hegesztés)
2. Hegesztési fröcskölés
A hegesztési folyamat, a lézerhegesztés során keletkező fröcskölés súlyosan befolyásolja a varrat felületi minőségét, és szennyezi és károsítja a lencsét.Az általános teljesítmény a következő: a lézeres hegesztés befejezése után sok fémrészecske jelenik meg az anyag vagy a munkadarab felületén, és tapad az anyag vagy a munkadarab felületére.A legintuitívabb teljesítmény az, hogy a galvanométer üzemmódjában végzett hegesztés során a galvanométer védőlencséjének egy bizonyos ideig történő használata után sűrű gödrök keletkeznek a felületen, amelyeket a hegesztési fröcskölés okoz.Hosszú idő után könnyű blokkolni a fényt, és problémák lesznek a hegesztési lámpával, ami egy sor olyan problémát eredményez, mint például a hegesztés meghibásodása és a virtuális hegesztés.
Mik a fröccsenés okai?
Először is, a teljesítménysűrűség, minél nagyobb a teljesítménysűrűség, annál könnyebb a fröcskölés generálása, és a fröcskölés közvetlenül kapcsolódik a teljesítménysűrűséghez.Ez egy évszázados probléma.Az ipar legalábbis eddig nem tudta megoldani a fröccsenés problémáját, és csak azt mondhatja, hogy némileg csökkent.A lítium akkumulátor iparban a fröccsenés a legnagyobb felelős az akkumulátor rövidzárlatáért, de ez nem tudta megoldani a kiváltó okot.A fröcskölés akkumulátorra gyakorolt hatása csak védelmi szempontból csökkenthető.Például egy kör poreltávolító nyílások és védőburkolatok vannak hozzáadva a hegesztési rész körül, és körkörösen levegőkés sorok vannak hozzáadva, hogy megakadályozzák a fröcskölés becsapódását vagy akár az akkumulátor károsodását.A hegesztőállomás körüli környezet, termékek és alkatrészek tönkretétele elmondható, hogy kimerítette az eszközöket.
A fröcskölés probléma megoldásáról csak annyit mondhatunk, hogy a hegesztési energia csökkentése segít a fröcskölés csökkentésében.A hegesztési sebesség csökkentése is segíthet, ha a behatolás nem elegendő.De bizonyos speciális folyamatkövetelmények esetén ennek csekély hatása van.Ugyanarról a folyamatról van szó, a különböző gépek és a különböző anyagtételek teljesen eltérő hegesztési hatást fejtenek ki.Ezért van egy íratlan szabály az új energiaiparban, egy berendezéshez egy hegesztési paraméterkészlet.
Másodszor, ha a megmunkált anyag vagy munkadarab felületét nem tisztítják meg, az olajfoltok vagy szennyeződések szintén súlyos kifröccsenést okoznak.Ekkor a legegyszerűbb a feldolgozott anyag felületének tisztítása.
3. A lézerhegesztés magas visszaverő képessége
Általánosságban elmondható, hogy a nagy reflexió azt a tényt jelenti, hogy a feldolgozó anyagnak kis ellenállása, viszonylag sima felülete és alacsony abszorpciós sebessége van a közeli infravörös lézereknél, ami nagy mennyiségű lézeremisszióhoz vezet, és mivel a legtöbb lézert használják. függőlegesen Az anyag vagy a kis dőlés miatt a visszatérő lézerfény újra belép a kimeneti fejbe, sőt a visszatérő fény egy része is az energiaátvivő szálba kerül, és a szál mentén visszakerül a belsejébe. A lézer belsejében lévő alapvető alkatrészek továbbra is magas hőmérsékleten maradnak.
Ha a lézeres hegesztés során a visszaverőképesség túl magas, a következő megoldások választhatók:
3.1 Használjon tükröződésgátló bevonatot vagy kezelje az anyag felületét: a hegesztőanyag felületének tükröződésgátló bevonattal való bevonása hatékonyan csökkentheti a lézer fényvisszaverő képességét.Ez a bevonat általában egy speciális optikai anyag, alacsony visszaverő képességgel, amely elnyeli a lézerenergiát, ahelyett, hogy visszaverné.Egyes eljárásoknál, például áramkollektoros hegesztésnél, lágy csatlakozásnál stb., a felület dombornyomással is ellátható.
3.2 A hegesztési szög beállítása: A hegesztési szög beállításával a lézersugár megfelelőbb szögben eshet a hegesztőanyagra, és csökkenthető a visszaverődés.Általában, ha a lézersugár merőlegesen esik a hegesztendő anyag felületére, az jó módszer a visszaverődés csökkentésére.
3.3 Kiegészítő abszorbens hozzáadása: A hegesztési folyamat során bizonyos mennyiségű segédabszorbenst, például port vagy folyadékot adnak a varrathoz.Ezek az abszorberek elnyelik a lézerenergiát és csökkentik a visszaverődést.A megfelelő abszorbenst az adott hegesztési anyagok és az alkalmazási forgatókönyvek alapján kell kiválasztani.A lítium akkumulátor iparban ez nem valószínű.
3.4 Használjon optikai szálat a lézer továbbításához: Ha lehetséges, optikai szálat lehet használni a lézer hegesztési pozícióba történő továbbítására a visszaverődés csökkentése érdekében.Az optikai szálak a lézersugarat a hegesztési területre vezethetik, hogy elkerüljék a hegesztőanyag felületének közvetlen kitettségét, és csökkentsék a visszaverődések előfordulását.
3.5 A lézerparaméterek beállítása: Az olyan paraméterek beállításával, mint a lézerteljesítmény, a gyújtótávolság és a fókuszátmérő, szabályozható a lézerenergia eloszlása és csökkenthető a visszaverődés.Egyes fényvisszaverő anyagok esetében a lézerteljesítmény csökkentése hatékony módja lehet a visszaverődés csökkentésének.
3.6 Használjon sugárosztót: A sugárosztó a lézerenergia egy részét az abszorpciós eszközbe tudja vezetni, ezáltal csökkentve a visszaverődések előfordulását.A sugárosztó eszközök általában optikai komponensekből és abszorberekből állnak, megfelelő komponensek kiválasztásával és az eszköz elrendezésének beállításával alacsonyabb visszaverőképesség érhető el.
4. Hegesztési alámetszés
A lítium akkumulátor gyártási folyamatában mely folyamatok okoznak nagyobb valószínűséggel alákínálást?Miért történik alákínálás?Elemezzük.
Alulmetszett, általában a hegesztési alapanyagok nem jól kombinálódnak egymással, túl nagy a rés vagy megjelenik a horony, a mélység és a szélesség alapvetően nagyobb, mint 0,5 mm, a teljes hossz nagyobb, mint a hegesztési hossz 10%-a, ill. nagyobb, mint a termékfolyamat szabványa a kívánt hosszúság.
A teljes lítium akkumulátor gyártási folyamatban nagyobb valószínűséggel fordul elő alávágás, és általában a hengeres fedőlemez tömítési előhegesztésében és hegesztésében, valamint a négyzet alakú alumínium héj fedőlemez tömítési előhegesztésében és hegesztésében oszlik meg.Ennek fő oka az, hogy a tömítő fedőlemeznek együtt kell működnie a héjjal a hegesztéshez, a tömítő fedőlemez és a héj közötti illeszkedési folyamat hajlamos a túlzott hegesztési hézagokra, hornyokra, összeomlásra stb., ezért különösen hajlamos az alámetszésekre. .
Tehát mi okozza az alákínálást?
Ha a hegesztési sebesség túl gyors, a varrat közepére mutató kis lyuk mögötti folyékony fémnek nem lesz ideje újra eloszlani, ami megszilárdul és alámetsződik a varrat mindkét oldalán.A fenti helyzetre tekintettel optimalizálnunk kell a hegesztési paramétereket.Egyszerűen fogalmazva: megismételt kísérletek a különböző paraméterek ellenőrzésére, és addig folytatják a DOE-t, amíg meg nem találják a megfelelő paramétereket.
2. A hegesztési anyagok túlzott mértékű hegesztési hézagai, hornyai, beomlásai stb. csökkentik a hézagokat kitöltő olvadt fém mennyiségét, így nagyobb az alámetszések előfordulásának valószínűsége.Ez felszerelés és alapanyag kérdése.A hegesztési nyersanyagok megfelelnek-e a folyamatunk bejövő anyagszükségletének, a berendezés pontossága megfelel-e a követelményeknek stb. A szokásos gyakorlat az, hogy folyamatosan kínozzuk és verjük a beszállítókat és a berendezésért felelős személyeket.
3. Ha az energia túl gyorsan csökken a lézerhegesztés végén, a kis lyuk beomolhat, ami helyi alávágást eredményezhet.Az erő és a sebesség megfelelő összehangolásával hatékonyan megelőzhető az alávágások kialakulása.A régi mondás szerint ismételje meg a kísérleteket, ellenőrizze a különböző paramétereket, és folytassa a DOE-t, amíg meg nem találja a megfelelő paramétereket.
5. Hegesztési központ összeomlása
Ha a hegesztési sebesség lassú, az olvadt medence nagyobb és szélesebb lesz, ami növeli az olvadt fém mennyiségét.Ez megnehezítheti a felületi feszültség fenntartását.Ha az olvadt fém túl nehézzé válik, a hegesztési varrat közepe lesüllyedhet, és bemélyedéseket és gödröket képezhet.Ebben az esetben az energiasűrűséget megfelelően csökkenteni kell, hogy megakadályozzuk az olvadékmedence összeomlását.
Egy másik helyzetben a hegesztési rés egyszerűen összeomlik anélkül, hogy perforációt okozna.Ez kétségtelenül a berendezés présillesztésének problémája.
A lézeres hegesztés során előforduló hibák és a különböző hibák okainak megfelelő megértése lehetővé teszi az esetleges rendellenes hegesztési problémák célzottabb megoldását.
6. Hegesztési repedések
A folyamatos lézeres hegesztés során megjelenő repedések elsősorban termikus repedések, például kristályrepedések és cseppfolyósodási repedések.E repedések fő oka a hegesztési varrat által keltett nagy zsugorító erő, mielőtt az teljesen megszilárdul.
A lézerhegesztés során keletkező repedéseknek a következő okai is vannak:
1. Indokolatlan hegesztési tervezés: A hegesztési varrat geometriájának és méretének nem megfelelő kialakítása hegesztési feszültségkoncentrációt okozhat, ezáltal repedéseket okozhat.A megoldás a hegesztési varrat kialakításának optimalizálása a hegesztési feszültségkoncentráció elkerülése érdekében.Használhat megfelelő eltolásos varratokat, megváltoztathatja a varrat alakját stb.
2. A hegesztési paraméterek eltérése: A hegesztési paraméterek nem megfelelő megválasztása, mint például a túl gyors hegesztési sebesség, túl nagy teljesítmény stb., egyenetlen hőmérséklet-változásokhoz vezethet a hegesztési területen, ami nagy hegesztési feszültségeket és repedéseket eredményezhet.A megoldás a hegesztési paraméterek beállítása az adott anyag- és hegesztési feltételekhez.
3. A hegesztési felület rossz előkészítése: A hegesztési felület megfelelő tisztításának és előkezelésének elmulasztása a hegesztés előtt, mint például az oxidok, zsírok stb. eltávolítása, befolyásolja a varrat minőségét és szilárdságát, és könnyen repedésekhez vezethet.A megoldás a hegesztési felület megfelelő megtisztítása és előkezelése, hogy a hegesztési területen lévő szennyeződések és szennyeződések hatékonyan kezelhetők legyenek.
4. A hegesztési hőbevitel nem megfelelő szabályozása: A hegesztés közbeni hőbevitel rossz szabályozása, mint például a hegesztés közbeni túlzott hőmérséklet, a hegesztőréteg nem megfelelő hűtési sebessége stb., a hegesztési terület szerkezetének megváltozásához vezet, ami repedéseket eredményez. .A megoldás a hőmérséklet és a hűtési sebesség szabályozása hegesztés közben a túlmelegedés és a gyors lehűlés elkerülése érdekében.
5. Nem megfelelő feszültségmentesítés: A hegesztés utáni elégtelen feszültségmentesítő kezelés nem megfelelő feszültségmentesítést eredményez a hegesztett területen, ami könnyen repedésekhez vezet.A megoldás a hegesztés utáni megfelelő feszültségmentesítő kezelés, például hőkezelés vagy vibrációs kezelés (fő ok).
Ami a lítium akkumulátorok gyártási folyamatát illeti, mely folyamatok okoznak nagyobb valószínűséggel repedéseket?
Általában hajlamosak repedések a tömítőhegesztés során, mint például hengeres acélhéjak vagy alumíniumhéjak tömítőhegesztése, négyzet alakú alumínium héjak tömítőhegesztése stb. Ezen túlmenően a modulcsomagolási folyamat során az áramgyűjtő hegesztése is hajlamos. repedésekre.
Természetesen töltőhuzalt, előmelegítést vagy egyéb módszert is alkalmazhatunk ezen repedések csökkentésére vagy megszüntetésére.
Feladás időpontja: 2023.01.01
