Az elmúlt években az új energiaipar gyors fejlődésének köszönhetően a lézerhegesztés gyors és stabil előnyeinek köszönhetően gyorsan elterjedt az egész új energiaiparban. Ezek közül a lézerhegesztő berendezések teszik ki az alkalmazások legnagyobb arányát az egész új energiaiparban.
Lézeres hegesztésgyorsaságának, nagy hegesztési mélységének és kismértékű alakváltozásának köszönhetően gyorsan az első számú választássá vált az élet minden területén. A ponthegesztésektől a tompahegesztésekig, a felrakó- és tömítőhegesztésekig...lézeres hegesztéspáratlan pontosságot és vezérlést biztosít. Fontos szerepet játszik az ipari termelésben és gyártásban, beleértve a hadiipart, az egészségügyet, a repülőgépipart, a 3C autóalkatrészeket, a fémlemezgyártást, az új energiát 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 elvégezhető normál hőmérsékleten vagy speciális körülmények között, és a hegesztőberendezés egyszerű. Például a lézersugár nem sodródik elektromágneses térben. A lézerek vákuumban, levegőben vagy bizonyos gázkörnyezetben hegeszthetnek, és olyan anyagokat is képesek hegeszteni, amelyek üvegen keresztül vagy a lézersugár számára átlátszóak.
3. Tűzálló anyagok, például titán és kvarc hegesztésére alkalmas, valamint különböző anyagok hegesztésére is jó eredménnyel.
4. A lézer fókuszálása után a teljesítménysűrűség magas. A képarány elérheti az 5:1-et, nagy teljesítményű eszközök hegesztésekor pedig akár a 10:1-et is.
5. Mikrohegesztés végezhető. A lézersugár fókuszálása után egy kis pontot lehet meghatározni és pontosan pozicionálni. Alkalmazható mikro- és kis munkadarabok összeszerelésére és hegesztésére az automatizált tömeggyártás elérése érdekében.
6. Nehezen hozzáférhető területek hegesztésére és érintkezésmentes, nagy távolságú hegesztésre is alkalmas, nagy rugalmassággal. Különösen az elmúlt években a YAG lézeres megmunkálási technológia optikai szálas átviteli technológiát alkalmazott, ami lehetővé tette a lézeres hegesztési technológia szélesebb körű népszerűsítését és alkalmazását.
7. A lézersugár könnyen felosztható időben és térben, és több sugár egyszerre több helyen is feldolgozható, ami pontosabb hegesztési feltételeket biztosít.
Disszidál:
1. A munkadarab összeszerelési pontosságának magasnak kell lennie, és a sugár munkadarabon elfoglalt helyzetétől nem szabad jelentősen eltérni. Ennek az az oka, hogy a fókuszálás utáni lézerpontméret kicsi, a hegesztési varrat pedig keskeny, ami megnehezíti a hozaganyag hozzáadását. Ha a munkadarab összeszerelési pontossága vagy a sugár pozicionálási pontossága nem felel meg a követelményeknek, hegesztési hibák léphetnek fel.
2. A lézerek és a kapcsolódó rendszerek költsége magas, és az egyszeri beruházás nagy.
Gyakori lézerhegesztési hibáka lítium akkumulátorok gyártásában
1. Hegesztési porozitás
Gyakori hibák alézeres hegesztéspórusok vannak. A hegesztési olvadékfürdő mély és keskeny. A lézerhegesztési eljárás során a nitrogén kívülről behatol az olvadékfürdőbe. A fém hűlési és szilárdulási folyamata során a nitrogén oldhatósága a hőmérséklet csökkenésével csökken. Amikor az olvadékfém lehűl és kristályosodni kezd, az oldhatóság meredeken és hirtelen csökken. Ekkor nagy mennyiségű gáz csapódik ki, buborékokat képezve. Ha a buborékok lebegési sebessége kisebb, mint a fém kristályosodási sebessége, pórusok keletkeznek.
A lítium akkumulátoripar alkalmazásaiban gyakran tapasztaljuk, hogy pórusok alakulnak ki, különösen a pozitív elektróda hegesztésekor, míg a negatív elektróda hegesztésekor ritkán. Ez azért van, mert a pozitív elektróda alumíniumból, a negatív elektróda pedig rézből készül. Hegesztés során a felületen lévő folyékony alumínium lecsapódik, mielőtt a belső gáz teljesen túlcsordulna, megakadályozva a gáz túlcsordulását és nagy és kis lyukak kialakulását. Kis gázcserenyílások.
A pórusok fent említett okain kívül a pórusok közé tartozik a kültéri levegő, a nedvesség, a felszíni olaj stb. Ezenkívül a nitrogénfúvás iránya és szöge is befolyásolja a pórusok kialakulását.
Hogyan lehet csökkenteni a hegesztési pórusok előfordulását?
Először is, mielőtthegesztés, a bejövő anyagok felületén lévő olajfoltokat és szennyeződéseket időben el kell távolítani; a lítium akkumulátorok gyártása során a bejövő anyagok ellenőrzése elengedhetetlen folyamat.
Másodszor, a védőgáz áramlását olyan tényezőkhöz kell igazítani, mint a hegesztési sebesség, teljesítmény, helyzet stb., és nem lehet se túl nagy, se túl kicsi. A védőköpeny nyomását olyan tényezőkhöz kell igazítani, mint a lézer teljesítménye és a fókuszpozíció, és nem lehet se túl magas, se túl alacsony. A védőköpeny fúvókájának alakját a hegesztés alakjához, irányához és egyéb tényezőkhöz kell igazítani, hogy a védőköpeny egyenletesen lefedje a hegesztési területet.
Harmadszor, szabályozza a műhely levegőjének hőmérsékletét, páratartalmát és portartalmát. A környezeti hőmérséklet és páratartalom befolyásolja az aljzat felületén és a védőgázban lévő nedvességtartalmat, ami viszont befolyásolja a vízgőz keletkezését és távozását az olvadékfürdőben. Ha a környezeti hőmérséklet és páratartalom túl magas, túl sok nedvesség lesz az aljzat felületén és a védőgázban, ami nagy mennyiségű vízgőzt generál, és pórusokat eredményez. Ha a környezeti hőmérséklet és páratartalom túl alacsony, túl kevés nedvesség lesz az aljzat felületén és a védőgázban, ami csökkenti a vízgőz keletkezését, és ezáltal csökkenti a pórusokat; bízza a minőségellenőrző személyzetre a hegesztőállomáson a hőmérséklet, a páratartalom és a por célértékének meghatározását.
Negyedszer, a sugárlengés módszerét a lézeres mélyhegesztés pórusainak csökkentésére vagy megszüntetésére használják. A hegesztés során fellépő lengés miatt a sugár oda-vissza lengése a hegesztési varratra a hegesztési varrat egy részének ismételt újraolvasztását okozza, ami meghosszabbítja a folyékony fém tartózkodási idejét a hegesztőfürdőben. Ugyanakkor a sugár elhajlása növeli a hőbevitelt is egységnyi felületre vetítve. A hegesztés mélység-szélesség aránya csökken, ami elősegíti a buborékok kialakulását, ezáltal megszüntetve a pórusokat. Másrészt a sugárlengés a kis lyukat is lengésre készteti, ami keverőerőt is biztosít a hegesztőfürdő számára, növeli a hegesztőfürdő konvekcióját és keveredését, és jótékony hatással van a pórusok megszüntetésére.
Ötödször, az impulzusfrekvencia, az impulzusfrekvencia a lézersugár által időegység alatt kibocsátott impulzusok számára utal, ami befolyásolja a hőbevitelt és a hőfelhalmozódást az olvadékmedencében, majd befolyásolja a hőmérsékleti mezőt és az áramlási mezőt az olvadékmedencében. Ha az impulzusfrekvencia túl magas, az túlzott hőbevitelhez vezet az olvadékmedencében, ami az olvadékmedence hőmérsékletének túl magasra emelkedését okozza, fémgőzt vagy más, magas hőmérsékleten illékony elemeket képezve, ami pórusokat eredményez. Ha az impulzusfrekvencia túl alacsony, az olvadékmedencében nem halmozódik fel kellőképpen a hő, ami az olvadékmedence hőmérsékletének túl alacsonyra csökkenését okozza, ami csökkenti az oldódást és a gáz kilépését, ami pórusokat eredményez. Általánosságban elmondható, hogy az impulzusfrekvenciát az aljzat vastagsága és a lézerteljesítmény alapján ésszerű tartományon belül kell megválasztani, és kerülni kell a túl magas vagy túl alacsony értéket.
Hegesztési lyukak (lézeres hegesztés)
2. Hegesztési fröccsenés
A lézeres hegesztés során keletkező fröccsenés komolyan befolyásolja a hegesztés felületi minőségét, 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 az anyag vagy a munkadarab felületéhez tapad. A legintuitívabb teljesítmény az, hogy galvanométer üzemmódban hegesztéskor a galvanométer védőlencséjének egy bizonyos ideig tartó használata után sűrű gödrök keletkeznek a felületen, és ezeket a gödröket a hegesztési fröccsenés okozza. Hosszú idő után a fény könnyen blokkolható, és problémák merülhetnek fel a hegesztőfénnyel, ami számos problémát eredményez, például törött hegesztést és virtuális hegesztést.
Mik a fröccsenés okai?
Először is, a teljesítménysűrűség, minél nagyobb a teljesítménysűrűség, annál könnyebb fröccsenni, és a fröccsenés közvetlenül összefügg a teljesítménysűrűséggel. Ez egy évszázados probléma. Legalábbis eddig az ipar nem tudta megoldani a fröccsenés problémáját, és csak annyit mondhat, hogy kismértékben csökkent. A lítium akkumulátoriparban a fröccsenés az akkumulátor rövidzárlatának legnagyobb oka, de nem sikerült megoldani a kiváltó okot. A fröccsenés akkumulátorra gyakorolt hatását csak a védelem szempontjából lehet csökkenteni. Például a hegesztő rész köré porelszívó nyílások és védőburkolatok körét helyezték el, és körkörösen légkések sorait helyezték el, hogy megakadályozzák a fröccsenés hatását vagy akár az akkumulátor károsodását. A hegesztőállomás körüli környezet, termékek és alkatrészek tönkretétele azt jelenti, hogy kimerítették az eszközöket.
A fröccsenés problémájának megoldásával kapcsolatban csak annyit lehet mondani, hogy a hegesztési energia csökkentése segít a fröccsenés mérséklésében. A hegesztési sebesség csökkentése is segíthet, ha a penetráció nem megfelelő. De bizonyos speciális folyamatkövetelmények esetén ennek csekély hatása van. Ugyanaz a folyamat, a különböző gépek és az anyagok különböző tételei teljesen eltérő hegesztési hatásokkal járnak. Ezért az új energiaiparban íratlan szabály van: egyetlen hegesztési paraméterkészlet egy berendezéshez.
Másodszor, ha a feldolgozott anyag vagy munkadarab felületét nem tisztítják, az olajfoltok vagy szennyeződések súlyos fröccsenést okozhatnak. Ilyenkor a legegyszerűbb dolog a feldolgozott anyag felületét megtisztítani.
3. A lézerhegesztés magas fényvisszaverő képessége
Általánosságban elmondható, hogy a nagy visszaverődés azt jelenti, hogy a feldolgozóanyag kis ellenállással, viszonylag sima felülettel és alacsony abszorpciós sebességgel rendelkezik a közeli infravörös lézerek esetében, ami nagy mennyiségű lézerkibocsátást eredményez, és mivel a legtöbb lézert függőlegesen használják. Az anyag vagy a kis dőlés miatt a visszatérő lézerfény visszatér a kimeneti fejbe, és a visszatérő fény egy része az energiaátadó szálhoz kapcsolódik, és a szál mentén visszajut a lézer belsejébe, így a lézer belsejében lévő magkomponensek továbbra is magas hőmérsékleten maradnak.
Ha a lézeres hegesztés során a visszaverődés túl magas, a következő megoldások közül lehet választani:
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, alacsony fényvisszaverő képességű optikai anyag, amely elnyeli a lézerenergiát ahelyett, hogy visszaverné azt. Bizonyos eljárásokban, például áramszedős hegesztésben, lágy csatlakozásban stb., a felület dombornyomott is lehet.
3.2 Hegesztési szög beállítása: A hegesztési szög beállításával a lézersugár megfelelőbb szögben eshet a hegesztendő anyagra, és csökkenthető a visszaverődés előfordulása. Normális esetben a lézersugár hegesztendő anyag felületére merőleges beesése jó módszer a visszaverődések csökkentésére.
3.3 Segédanyag hozzáadása: A hegesztési folyamat során bizonyos mennyiségű segédanyagot, például port vagy folyadékot adnak a hegesztési varrathoz. Ezek az abszorbensek elnyelik a lézerenergiát és csökkentik a visszaverődést. A megfelelő abszorbenst az adott hegesztőanyag és az alkalmazási forgatókönyv alapján kell kiválasztani. A lítium akkumulátoriparban ez nem valószínű.
3.4 Optikai szál használata lézer továbbítására: Ha lehetséges, optikai szál használható a lézer hegesztési pozícióba juttatására a visszaverődés csökkentése érdekében. Az optikai szálak a lézersugarat a hegesztési területre vezethetik, elkerülve a hegesztőanyag felületével való közvetlen érintkezést és csökkentve a visszaverődések előfordulását.
3.5 Lézerparaméterek beállítása: Az olyan paraméterek beállításával, mint a lézerteljesítmény, a fókusztávolság és a fókuszátmérő, a lézerenergia eloszlása szabályozható és a visszaverődések csökkenthetők. Egyes fényvisszaverő anyagok esetében a lézerteljesítmény csökkentése hatékony módja lehet a visszaverődések csökkentésének.
3.6 Nyalábosztó használata: A nyalábosztó a lézerenergia egy részét az abszorpciós eszközbe vezetheti, ezáltal csökkentve a visszaverődések előfordulását. A nyalábosztó eszközök általában optikai alkatrészekből és abszorberekből állnak, és a megfelelő alkatrészek kiválasztásával és az eszköz elrendezésének beállításával alacsonyabb visszaverődés érhető el.
4. Hegesztési alámetszés
A lítium akkumulátor gyártási folyamatában mely folyamatok okoznak nagyobb valószínűséggel alákínálást? Miért fordul elő alákínálás? Elemezzük.
Alulmetszés esetén a hegesztési alapanyagok általában nincsenek jól kombinálva egymással, a rés túl nagy, vagy horony jelenik meg, a mélység és a szélesség alapvetően nagyobb, mint 0,5 mm, a teljes hossz meghaladja a hegesztési hossz 10%-át, vagy nagyobb, mint a termékfolyamat-szabványban meghatározott hosszúság.
A lítium akkumulátor gyártási folyamatában nagyobb valószínűséggel fordul elő alávágás, és ez általában a hengeres fedőlemez tömítés előtti hegesztése és forrasztása, valamint a négyzet alakú alumínium héj fedőlemez tömítés előtti hegesztése és forrasztása során oszlik meg. Ennek fő oka az, hogy a tömítő fedőlemeznek együtt kell működnie a héjjal a hegesztés során, a tömítő fedőlemez és a héj illesztési folyamata hajlamos a túlzott hegesztési résekre, hornyokra, beomlásokra stb., ezért különösen hajlamos az alávágásokra.
Szóval mi okozza az alákínálást?
Ha a hegesztési sebesség túl gyors, a varrat közepe felé mutató kis lyuk mögötti folyékony fémnek nincs ideje eloszlani, ami megszilárduláshoz és alávágáshoz vezet a varrat mindkét oldalán. A fenti helyzetre való tekintettel optimalizálnunk kell a hegesztési paramétereket. Egyszerűen fogalmazva, ismételt kísérleteket kell végezni a különböző paraméterek ellenőrzésére, és a DOE-t addig kell végezni, amíg a megfelelő paramétereket meg nem találják.
2. A hegesztőanyagok túlzott hegesztési rései, hornyai, beomlásai stb. csökkentik a réseket kitöltő olvadt fém mennyiségét, így valószínűbbé válik az alámetszések előfordulása. Ez a berendezés és az alapanyagok kérdése. Vajon a hegesztési alapanyagok megfelelnek-e a folyamatunk bejövő anyagkövetelményeinek, vajon a berendezés pontossága megfelel-e a követelményeknek stb. A beszállítók és a berendezésekért felelős személyek folyamatos kínzása és verése a bevett gyakorlat.
3. Ha a lézerhegesztés végén az energia túl gyorsan csökken, a kis furat összeomolhat, ami lokális alávágást eredményezhet. A teljesítmény és a sebesség megfelelő összehangolása hatékonyan megakadályozhatja az alávágások kialakulását. Ahogy a régi mondás tartja, ismételje meg a kísérleteket, ellenőrizze a különböző paramétereket, és folytassa a DOE-t, amíg meg nem találja a megfelelő paramétereket.
5. Hegesztési középpont összeomlása
Ha a hegesztési sebesség lassú, az olvadékfürdő nagyobb és szélesebb lesz, ami növeli az olvadt fém mennyiségét. Ez megnehezítheti a felületi feszültség fenntartását. Amikor az olvadt fém túl nehézzé válik, a hegesztés közepe besüllyedhet, és mélyedések, gödrök képződhetnek. Ebben az esetben az energiasűrűséget megfelelően csökkenteni kell az olvadékfürdő összeomlásának megakadályozása érdekében.
Egy másik esetben a hegesztési rés egyszerűen összeomlik anélkül, hogy perforációt okozna. Ez kétségtelenül a berendezés présillesztési problémája.
A lézerhegesztés során előforduló hibák és a különböző hibák okainak megfelelő ismerete lehetővé teszi a rendellenes hegesztési problémák megoldásának célzottabb megközelítését.
6. Hegesztési repedések
A folyamatos lézerhegesztés során megjelenő repedések főként hőrepedések, például kristályrepedések és cseppfolyósodási repedések. Ezen repedések fő oka a hegesztés által a teljes megszilárdulás előtt keletkező nagy zsugorodási erők.
A lézerhegesztés repedéseinek a következő okai is lehetnek:
1. Ésszerűtlen hegesztési terv: A hegesztés geometriájának és méretének nem megfelelő kialakítása hegesztési feszültségkoncentrációt okozhat, ami repedéseket okozhat. A megoldás a hegesztési terv optimalizálása a hegesztési feszültségkoncentráció elkerülése érdekében. Használhat megfelelő eltolt hegesztéseket, megváltoztathatja a hegesztési varrat alakját stb.
2. Hegesztési paraméterek eltérése: A hegesztési paraméterek nem megfelelő megválasztása, például a túl gyors hegesztési sebesség, a túl nagy teljesítmény stb. egyenetlen hőmérsékletváltozásokhoz vezethet a hegesztési területen, ami nagy hegesztési feszültséget és repedéseket eredményez. A megoldás az, hogy a hegesztési paramétereket az adott anyaghoz és hegesztési körülményekhez igazítsuk.
3. A hegesztési felület nem megfelelő előkészítése: A hegesztési felület hegesztés előtti megfelelő tisztításának és előkezelésének elmulasztása, például az oxidok, zsír stb. eltávolítása, befolyásolja a hegesztés minőségét és szilárdságát, és könnyen repedésekhez vezethet. A megoldás a hegesztési felület megfelelő tisztítása és előkezelése, hogy a hegesztési területen lévő szennyeződések és szennyeződések hatékonyan kezelve legyenek.
4. A hegesztési hőbevitel nem megfelelő szabályozása: A hegesztés során a hőbevitel nem megfelelő szabályozása, például a hegesztés során a túlzott hőmérséklet, a hegesztési réteg 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 feszültségmentesítés elégtelen feszültségmentesítést eredményez a hegesztett területen, ami könnyen repedésekhez vezethet. A megoldás a hegesztés utáni megfelelő feszültségmentesítés, például hőkezelés vagy vibrációs kezelés (fő ok).
Ami a lítium akkumulátorok gyártási folyamatát illeti, mely folyamatok okozhatnak nagyobb valószínűséggel repedéseket?
Általában repedések alakulhatnak ki tömítőhegesztés során, például hengeres acélhéjak vagy alumíniumhéjak tömítőhegesztésekor, négyzet alakú alumíniumhéjak tömítőhegesztésekor stb. Ezenkívül a modulcsomagolási folyamat során az áramgyűjtő hegesztése is hajlamos a repedésekre.
Természetesen töltőanyaggal, előmelegítéssel vagy más módszerekkel is csökkenthetjük vagy megszüntethetjük ezeket a repedéseket.
Közzététel ideje: 2023. szeptember 1.
