Rozumný výběr metod a procesů svařování během výrobního procesu lithiových baterií přímo ovlivní náklady, kvalitu, bezpečnost a konzistenci baterie.
1. Princip laserového svařování
Svařovací stroj Fiber Laser využívá k práci vynikající směrovost laserového paprsku a vysokou hustotu výkonu. Laserový paprsek je zaostřen na malou oblast prostřednictvím optického systému a rychle vytváří vysoce koncentrovaný zdroj tepla ve svařované oblasti. oblast, takže se svařovaný předmět roztaví a vytvoří pevný svarový bod a svarový šev.
Vláknový laserový svařovací stroj
2. Typ svařování laserem
Tepelně vodivé svařování a hloubkové penetrační svařování
Hustota výkonu laseru je 105~106w/㎝² pro svařování laserovým tepelným vedením a hustota výkonu laseru je 105~106w/㎝² pro svařování s hlubokým pronikáním laserem.
Penetrační a švové svařování
Penetrační svařování: spojovací kus není třeba děrovat a zpracování je poměrně jednoduché. Penetrační svařování vyžaduje výkonnější laserovou svářečku. Hloubka průvaru při svařování je nižší než u švového svařování a jeho spolehlivost je relativně nízká.
Ve srovnání s penetračním svařováním vyžaduje švové svařování laserovou svářečku s menším výkonem. Hloubka průvaru švového svařování je vyšší než u průvarového svařování a jeho spolehlivost je relativně dobrá. Spojovací kus však musí být vyražen, což je poměrně náročné na zpracování.
Pulzní svařování a kontinuální svařování
1) Svařování v pulzním režimu
Během laserového svařování by měly být zvoleny vhodné tvary vlny svařování. Běžně používané pulsní křivky zahrnují čtvercové, špičkové, dvouvrcholové vlny atd. Odrazivost povrchu hliníkové slitiny vůči světlu je příliš vysoká. Když laserový paprsek vysoké intenzity dopadne na povrch materiálu, kovový povrch ztratí 60 %-98 % laserové energie v důsledku odrazu a odrazivost se mění s teplotou povrchu. Obecně platí, že při svařování hliníkových slitin je nejlepší volit špičaté a dvojité vlny. Šířka pulzu zpomalovací části za tímto druhem svařovacího průběhu je delší, což může účinně snížit výskyt pórů a trhlin.
Vzorky svařování pulzním laserem
Vzhledem k vysoké odrazivosti hliníkové slitiny k laseru, aby se zabránilo vertikálnímu dopadu laserového paprsku a způsobení vertikálního odrazu a poškození laserového zaostřovacího zrcadla, je svařovací hlava během procesu svařování obvykle vychýlena pod určitým úhlem. Průměr pájeného spoje a průměr efektivního povrchu spoje se zvětšují s rostoucím úhlem sklonu laseru. Když je úhel sklonu laseru 40 stupňů, získá se největší pájený spoj a efektivní povrch spoje. S úhlem sklonu laseru klesá penetrace svařovacího bodu a efektivní penetrace. Když je větší než 60, efektivní průvar svařování klesne na nulu. Proto lze nakloněním svarového spoje do určitého úhlu vhodně zvětšit hloubku a šířku průvaru.
Kromě toho je třeba během svařování s okrajem svarového švu svařit 65 % částečného krycího plechu bodového laserového svařování a 35 % pláště, což může účinně snížit exploze způsobené problémy se zavíráním krytu.
2) Svařování v kontinuálním režimu
Protože proces ohřevu kontinuálního laserového svařování je na rozdíl od náhlého ochlazování a ohřevu pulzních strojů, tendence k tvorbě trhlin při svařování není příliš zřejmá. Pro zlepšení kvality svaru se používá kontinuální laserové svařování. Povrch svaru je hladký a jednotný, bez rozstřiku, bez defektů a bez defektů uvnitř svaru. Nebyly nalezeny žádné praskliny. Při svařování hliníkových slitin jsou výhody kontinuálního laseru zřejmé. Ve srovnání s tradičními metodami svařování je efektivita výroby vysoká a není potřeba žádné plnění drátem. Ve srovnání s pulzním laserovým svařováním může vyřešit vady, které se vyskytují po svařování, jako jsou praskliny, pórovitost, rozstřik atd. zajišťují, že hliníková slitina má po svařování dobré mechanické vlastnosti; po svařování nebudou žádné promáčkliny a množství leštění a leštění po svařování je sníženo, což šetří výrobní náklady. Protože je však bod kontinuálního laseru relativně malý, přesnost montáže obrobku není vysoká. Požadavky jsou vyšší.
3. Výhody laserového svařování
Automatický CNC laserový svařovací stroj s vláknovým laserovým generátorem má koncentrovanou energii, vysokou účinnost svařování, vysokou přesnost zpracování a velký poměr hloubky a šířky svaru. Laserový paprsek lze snadno zaostřit, zarovnat a vést pomocí optických přístrojů. Může být umístěn v přiměřené vzdálenosti od obrobku a přesměrován mezi přípravky nebo překážky kolem něj. Jiné způsoby svařování nelze z důvodu výše uvedených prostorových omezení použít.
Přívod tepla je malý, oblast ovlivněná teplem je malá a zbytkové napětí a deformace obrobku jsou malé; svařovací energie může být přesně řízena, svařovací účinek je stabilní a svařovací vzhled je dobrý;
Bezkontaktní svařování, přenos optických vláken, dobrá dostupnost a vysoký stupeň automatizace. Při svařování tenkých materiálů nebo drátů s jemným průměrem nedochází k žádnému problému se zpětným tavením, jako je obloukové svařování. Vzhledem k tomu, že články používané v napájecích lithiových bateriích se řídí principem nízké hmotnosti, jsou obvykle vyrobeny z lehčího hliníku a jsou vyrobeny tenčí. Obecně platí, že skořepina, kryt a dno musí být v zásadě menší než 1.0mm. Současné základní materiály běžných výrobců mají tloušťku A kolem 0,8 mm.
Dokáže zajistit vysoce pevné svařování pro různé kombinace materiálů, zejména při svařování mědi a hliníku. Toto je také jediná technika pájení galvanicky pokoveného niklu k měděným materiálům.
4. Potíže v procesu laserového svařování
V současné době tvoří pouzdra baterií z hliníkové slitiny více než 90 % celé lithiové baterie. Obtížnost svařování spočívá v extrémně vysoké odrazivosti hliníkové slitiny vůči laseru a vysoké citlivosti pórů při svařování. Během svařování se nevyhnutelně vyskytnou některé problémy a defekty, z nichž nejdůležitější jsou póry, horké trhliny a exploze.
Během procesu laserového svařování hliníkové slitiny se mohou objevit póry. Dva hlavní typy jsou vodíkové póry a póry způsobené prasknutím bublin. Protože rychlost ochlazování laserového svařování je příliš rychlá, problém vodíkových děr je vážnější a objevuje se další typ děr v důsledku zhroucení malých děr při laserovém svařování.
Problém tepelného praskání. Slitina hliníku je typickou eutektickou slitinou. Je náchylný k horkým trhlinám při svařování, včetně prasklin svarových krystalů a trhlin po ztekucení HAZ. V důsledku segregace součástí v oblasti svaru dojde k eutektické segregaci a tavení hranic zrn. Při namáhání se na hranicích zrn vytvoří trhliny po zkapalnění, které snižují výkon svarových spojů.
Problém s výbuchem (také známým jako splash). Mnoho faktorů způsobuje výbuchy, jako je čistota materiálu, čistota samotného materiálu, vlastnosti samotného materiálu atd. Rozhodující je stabilita laseru. Vyboulení na povrchu skořepiny, póry a vnitřní bubliny. Hlavním důvodem je příliš malý průměr jádra vlákna nebo příliš vysoké nastavení energie laseru. Neplatí, že čím lepší je kvalita paprsku, tím lepší je svařovací efekt, jak propagovali někteří dodavatelé laserových zařízení. Dobrá kvalita paprsku je vhodná pro superpoziční svařování s větší hloubkou průvaru. Nalezení správných parametrů procesu je klíčem k vyřešení problému.
Jiné obtíže
Svařování měkce balených jazýčků vyžaduje vysoké svařovací nástroje. Jazýčky musí být pevně přitlačeny, aby byla zajištěna svařovací mezera. Může realizovat vysokorychlostní svařování složitých trajektorií, jako jsou tvary ve tvaru S a spirály, čímž se zvětšuje oblast spoje svaru a posiluje se pevnost svařování.
Svařování válcových jader baterií se používá hlavně k výrobě kladné elektrody. Vzhledem k tomu, že plášť záporné elektrody je tenký, lze ji velmi snadno provařit. Například někteří výrobci v současné době používají proces bez svařování pro zápornou elektrodu, zatímco laserové svařování se používá pro kladnou elektrodu.
Póly nebo spojovací kusy jsou při svařování čtyřhranné baterie silně znečištěné. Když jsou spojovací kusy svařeny, znečišťující látky se rozkládají a snadno vytvářejí místa výbuchu svařování a otvory. Baterie s tenkými póly a plastovými nebo keramickými konstrukčními díly pod nimi se snadno svařují. mít na sobě. Když je sloup malý, je snadné svařit do té míry, že se plast spálí a vytvoří bod výbuchu. Nepoužívejte vícevrstvé spojovací plechy. Otvory mezi vrstvami znesnadňují jejich pevné svaření.
Nejdůležitějším procesem v procesu svařování čtvercových baterií je balení krytu pláště, rozděleného na svařování horního krytu a spodního krytu podle různých poloh. Protože baterie, které vyrábějí, jsou malé, někteří výrobci používají k výrobě pláště baterie proces hlubokého tažení a potřebují pouze svařit horní kryt.
5. Faktory ovlivňující kvalitu svařování
Laserové svařování je v současnosti důležitou metodou doporučovanou pro špičkové bateriové svařování. Laserové svařování je proces, při kterém vysokoenergetický laserový paprsek ozařuje obrobek, čímž se prudce zvýší pracovní teplota, obrobek se roztaví a znovu se spojí a vytvoří trvalé spojení. Pevnost ve smyku a odolnost proti roztržení laserového svařování jsou relativně dobré. Vodivost, pevnost, vzduchotěsnost, únava kovu a odolnost proti korozi při svařování baterií jsou typické svařování.
kritéria hodnocení kvality
Kvalitu laserového svařování ovlivňuje mnoho faktorů. Některé z nich jsou extrémně nestálé a mají značnou nestabilitu. Jak lze tyto parametry správně nastavit a řídit ve vhodném rozsahu při vysokorychlostním a kontinuálním laserovém svařování, aby byla zajištěna kvalita svařování? Spolehlivost a stabilita tvorby svarových švů jsou důležité otázky související s praktičností a industrializací technologie laserového svařování. Důležité faktory ovlivňující kvalitu laserového svařování jsou rozděleny do tří hledisek: svařovací zařízení, stav obrobku a parametry procesu.
Acey New Energy je profesionální dodavatel specializující se na stroj na montáž lithiových baterií, jako jsou stroje na třídění kapacity baterií, stroje na lepení izolačního papíru, třídičky baterií, testery BMS, stroje na bodové svařování baterií, laserové svařovací stroje, stroje na ultrazvukové spojování drátů, baterie komplexní tester, tester nabíjení a vybíjení baterie atd. Poskytujeme komplexní řešení pro montážní linky baterií. V případě zájmu nás neváhejte kontaktovat.
