Sa mga nakaraang taon, dahil sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng bagong enerhiya, mabilis na nakapasok ang laser welding sa buong industriya ng bagong enerhiya dahil sa mabilis at matatag nitong mga bentahe. Kabilang sa mga ito, ang kagamitan sa laser welding ang may pinakamataas na proporsyon ng mga aplikasyon sa buong industriya ng bagong enerhiya.
Paghinang gamit ang laseray mabilis na naging unang pagpipilian sa lahat ng aspeto ng buhay dahil sa mabilis nitong bilis, malaking lalim, at maliit na deformasyon. Mula sa mga spot weld hanggang sa mga butt weld, build-up at seal weld,hinang gamit ang laserNagbibigay ito ng walang kapantay na katumpakan at kontrol. Gumaganap ito ng mahalagang papel sa industriyal na produksyon at pagmamanupaktura, kabilang ang industriya ng militar, pangangalagang medikal, aerospace, 3C auto parts, mechanical sheet metal, bagong enerhiya at iba pang mga industriya.
Kung ikukumpara sa iba pang mga teknolohiya ng hinang, ang laser welding ay may mga natatanging kalamangan at kahinaan.
Kalamangan:
1. Mabilis na bilis, malaking lalim at maliit na deformasyon.
2. Ang pagwelding ay maaaring isagawa sa normal na temperatura o sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, at ang kagamitan sa pagwelding ay simple. Halimbawa, ang isang laser beam ay hindi lumulutang sa isang electromagnetic field. Ang mga laser ay maaaring magwelding sa isang vacuum, hangin o ilang partikular na kapaligiran ng gas, at maaaring magwelding ng mga materyales na tumatagos sa salamin o transparent sa laser beam.
3. Kaya nitong magwelding ng mga materyales na hindi matibay ang resistensya tulad ng titanium at quartz, at kaya rin nitong magwelding ng mga materyales na may magagandang resulta.
4. Matapos ma-focus ang laser, mataas ang power density. Ang aspect ratio ay maaaring umabot sa 5:1, at maaaring umabot ng hanggang 10:1 kapag nagwe-weld ng mga high-power device.
5. Maaaring isagawa ang micro welding. Matapos maitutok ang laser beam, makakakuha ng isang maliit na bahagi at maipoposisyon ito nang tumpak. Maaari itong ilapat sa pag-assemble at pag-welding ng mga micro at maliliit na workpiece upang makamit ang automated na mass production.
6. Kaya nitong magwelding ng mga lugar na mahirap abutin at magsagawa ng non-contact long-distance welding, nang may mahusay na kakayahang umangkop. Lalo na nitong mga nakaraang taon, ang teknolohiya ng pagproseso ng YAG laser ay gumamit ng teknolohiya ng optical fiber transmission, na nagbigay-daan sa mas malawakang pagpapalaganap at paglalapat ng teknolohiya ng laser welding.
7. Madaling hatiin ang sinag ng laser sa oras at espasyo, at maraming sinag ang maaaring iproseso sa maraming lokasyon nang sabay-sabay, na nagbibigay ng mga kondisyon para sa mas tumpak na hinang.
Depekto:
1. Kinakailangang mataas ang katumpakan ng pag-assemble ng workpiece, at ang posisyon ng beam sa workpiece ay hindi maaaring maging lubhang malihis. Ito ay dahil maliit ang laki ng laser spot pagkatapos ng pag-focus at makitid ang weld seam, na nagpapahirap sa pagdaragdag ng mga materyales na filler metal. Kung ang katumpakan ng pag-assemble ng workpiece o ang katumpakan ng pagpoposisyon ng beam ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangan, madaling magkaroon ng mga depekto sa welding.
2. Mataas ang halaga ng mga laser at mga kaugnay na sistema, at malaki ang minsanang pamumuhunan.
Mga karaniwang depekto sa laser weldingsa paggawa ng bateryang lithium
1. Porosidad ng hinang
Mga karaniwang depekto sahinang gamit ang laseray mga butas. Malalim at makitid ang natunaw na pool ng hinang. Sa proseso ng laser welding, ang nitrogen ay pumapasok sa natunaw na pool mula sa labas. Sa proseso ng paglamig at pagtigas ng metal, ang solubility ng nitrogen ay bumababa kasabay ng pagbaba ng temperatura. Kapag ang natunaw na metal ng pool ay lumamig upang magsimulang magkristal, , ang solubility ay bababa nang biglaan at biglaan. Sa oras na ito, isang malaking halaga ng gas ang mamumuo upang bumuo ng mga bula. Kung ang lumulutang na bilis ng mga bula ay mas mababa kaysa sa bilis ng pagkikristal ng metal, ang mga butas ay mabubuo.
Sa mga aplikasyon sa industriya ng bateryang lithium, madalas nating natutuklasan na ang mga butas ay malamang na lumitaw habang hinang ang positibong elektrod, ngunit bihirang mangyari habang hinang ang negatibong elektrod. Ito ay dahil ang positibong elektrod ay gawa sa aluminyo at ang negatibong elektrod ay gawa sa tanso. Sa panahon ng hinang, ang likidong aluminyo sa ibabaw ay namuo bago tuluyang umapaw ang panloob na gas, na pumipigil sa pag-apaw ng gas at pagbuo ng malalaki at maliliit na butas. Maliliit na stomata.
Bukod sa mga sanhi ng mga pores na nabanggit sa itaas, kabilang din sa mga pores ang hangin sa labas, kahalumigmigan, langis sa ibabaw, atbp. Bukod pa rito, ang direksyon at anggulo ng pag-ihip ng nitrogen ay makakaapekto rin sa pagbuo ng mga pores.
Paano mabawasan ang paglitaw ng mga pores ng welding?
Una, bagohinang, ang mga mantsa ng langis at mga dumi sa ibabaw ng mga papasok na materyales ay kailangang linisin sa oras; sa paggawa ng mga baterya ng lithium, ang inspeksyon ng mga papasok na materyales ay isang mahalagang proseso.
Pangalawa, ang daloy ng shielding gas ay dapat isaayos ayon sa mga salik tulad ng bilis ng hinang, lakas, posisyon, atbp., at hindi dapat masyadong malaki o masyadong maliit. Ang presyon ng protective cloak ay dapat isaayos ayon sa mga salik tulad ng lakas ng laser at posisyon ng focus, at hindi dapat masyadong mataas o masyadong mababa. Ang hugis ng protective cloak nozzle ay dapat isaayos ayon sa hugis, direksyon at iba pang mga salik ng hinang upang ang protective cloak ay pantay na matakpan ang lugar ng hinang.
Pangatlo, kontrolin ang temperatura, halumigmig, at alikabok sa hangin sa workshop. Ang temperatura at halumigmig ng paligid ay makakaapekto sa nilalaman ng halumigmig sa ibabaw ng substrate at ng protective gas, na siya namang makakaapekto sa pagbuo at paglabas ng singaw ng tubig sa tinunaw na pool. Kung ang temperatura at halumigmig ng paligid ay masyadong mataas, magkakaroon ng labis na halumigmig sa ibabaw ng substrate at ng protective gas, na bubuo ng malaking halaga ng singaw ng tubig, na magreresulta sa mga pores. Kung ang temperatura at halumigmig ng paligid ay masyadong mababa, magkakaroon ng napakakaunting halumigmig sa ibabaw ng substrate at sa shielding gas, na magbabawas sa pagbuo ng singaw ng tubig, sa gayon ay magbabawas ng mga pores; hayaan ang mga tauhan ng kalidad na matukoy ang target na halaga ng temperatura, halumigmig, at alikabok sa istasyon ng welding.
Pang-apat, ang beam swing method ay ginagamit upang bawasan o alisin ang mga pores sa laser deep penetration welding. Dahil sa pagdaragdag ng swing habang hinang, ang reciprocating swing ng beam sa weld seam ay nagdudulot ng paulit-ulit na muling pagkatunaw ng bahagi ng weld seam, na nagpapahaba sa residence time ng likidong metal sa welding pool. Kasabay nito, ang deflection ng beam ay nagpapataas din ng heat input per unit area. Nababawasan ang depth-to-width ratio ng weld, na nakakatulong sa paglitaw ng mga bula, kaya inaalis ang mga pores. Sa kabilang banda, ang swing ng beam ay nagiging sanhi ng pag-ugoy ng maliit na butas nang naaayon, na maaari ring magbigay ng stirring force para sa welding pool, mapataas ang convection at stirring ng welding pool, at magkaroon ng kapaki-pakinabang na epekto sa pag-aalis ng mga pores.
Panglima, ang dalas ng pulso, ang dalas ng pulso ay tumutukoy sa bilang ng mga pulso na inilalabas ng sinag ng laser bawat yunit ng oras, na makakaapekto sa pagpasok ng init at akumulasyon ng init sa tinunaw na pool, at pagkatapos ay makakaapekto sa larangan ng temperatura at larangan ng daloy sa tinunaw na pool. Kung ang dalas ng pulso ay masyadong mataas, hahantong ito sa labis na pagpasok ng init sa tinunaw na pool, na magiging sanhi ng sobrang taas ng temperatura ng tinunaw na pool, na magbubunga ng singaw ng metal o iba pang elemento na pabagu-bago sa mataas na temperatura, na magreresulta sa mga butas. Kung ang dalas ng pulso ay masyadong mababa, hahantong ito sa hindi sapat na akumulasyon ng init sa tinunaw na pool, na magiging sanhi ng sobrang baba ng temperatura ng tinunaw na pool, na magbabawas sa pagkatunaw at paglabas ng gas, na magreresulta sa mga butas. Sa pangkalahatan, ang dalas ng pulso ay dapat piliin sa loob ng makatwirang saklaw batay sa kapal ng substrate at lakas ng laser, at iwasan ang pagiging masyadong mataas o masyadong mababa.
Mga butas ng hinang (laser welding)
2. Pagwilig ng mga tumalsik
Ang mga patak na nalilikha habang nagwewelding, ang laser welding ay seryosong makakaapekto sa kalidad ng ibabaw ng welding, at magpaparumi at makakasira sa lente. Ang pangkalahatang pagganap ay ang mga sumusunod: pagkatapos makumpleto ang laser welding, maraming partikulo ng metal ang lumilitaw sa ibabaw ng materyal o workpiece at dumidikit sa ibabaw nito. Ang pinaka-intuitive na pagganap ay kapag nagwewelding sa galvanometer mode, pagkatapos ng isang panahon ng paggamit ng protective lens ng galvanometer, magkakaroon ng mga siksik na hukay sa ibabaw, at ang mga hukay na ito ay sanhi ng patak ng welding. Pagkatapos ng mahabang panahon, madaling harangan ang liwanag, at magkakaroon ng mga problema sa liwanag ng welding, na nagreresulta sa isang serye ng mga problema tulad ng sirang welding at virtual welding.
Ano ang mga sanhi ng pagtalsik?
Una, ang densidad ng kuryente, mas malaki ang densidad ng kuryente, mas madaling makabuo ng mga patak, at ang patak ay direktang nauugnay sa densidad ng kuryente. Ito ay isang problemang matagal nang siglo. Sa ngayon, hindi pa rin kayang lutasin ng industriya ang problema ng patak, at masasabi lamang na bahagyang nabawasan ito. Sa industriya ng bateryang lithium, ang patak ang pinakamalaking salarin ng short circuit ng baterya, ngunit hindi pa nito kayang lutasin ang ugat na sanhi. Ang epekto ng patak sa baterya ay mababawasan lamang mula sa pananaw ng proteksyon. Halimbawa, ang isang bilog na mga port ng pag-alis ng alikabok at mga proteksiyon na takip ay idinaragdag sa paligid ng bahagi ng hinang, at ang mga hanay ng mga air knife ay idinaragdag nang pabilog upang maiwasan ang epekto ng patak o kahit na pinsala sa baterya. Ang pagsira sa kapaligiran, mga produkto at mga bahagi sa paligid ng istasyon ng hinang ay masasabing naubos na ang paraan.
Tungkol naman sa paglutas ng problema sa pagtalsik, masasabi lamang na ang pagbabawas ng enerhiya ng hinang ay nakakatulong upang mabawasan ang pagtalsik. Ang pagbabawas ng bilis ng hinang ay makakatulong din kung hindi sapat ang pagtagos. Ngunit sa ilang mga espesyal na kinakailangan sa proseso, kakaunti lamang ang epekto nito. Pareho lang ang proseso, ang iba't ibang makina at iba't ibang batch ng mga materyales ay may ganap na magkakaibang epekto sa hinang. Samakatuwid, mayroong isang hindi nakasulat na tuntunin sa industriya ng bagong enerhiya, isang hanay ng mga parameter ng hinang para sa isang piraso ng kagamitan.
Pangalawa, kung ang ibabaw ng naprosesong materyal o workpiece ay hindi lilinisin, ang mga mantsa ng langis o mga pollutant ay maaari ring magdulot ng malubhang mga tilamsik. Sa ngayon, ang pinakamadaling gawin ay linisin ang ibabaw ng naprosesong materyal.
3. Mataas na repleksyon ng laser welding
Sa pangkalahatan, ang mataas na repleksyon ay tumutukoy sa katotohanan na ang materyal sa pagproseso ay may maliit na resistivity, medyo makinis na ibabaw, at mababang rate ng pagsipsip para sa mga near-infrared laser, na humahantong sa isang malaking halaga ng emisyon ng laser, at dahil ang karamihan sa mga laser ay ginagamit nang patayo. Dahil sa materyal o isang maliit na halaga ng pagkahilig, ang bumabalik na ilaw ng laser ay muling pumapasok sa output head, at kahit na ang bahagi ng bumabalik na ilaw ay nakakabit sa fiber na nagpapadala ng enerhiya, at ipinapadala pabalik sa fiber sa loob ng laser, na ginagawang ang mga pangunahing bahagi sa loob ng laser ay patuloy na nasa mataas na temperatura.
Kapag ang reflectivity ay masyadong mataas habang ginagamit ang laser welding, maaaring gamitin ang mga sumusunod na solusyon:
3.1 Gumamit ng anti-reflection coating o gamutin ang ibabaw ng materyal: ang pagbabalot sa ibabaw ng materyal na hinang ng isang anti-reflection coating ay maaaring epektibong mabawasan ang reflectivity ng laser. Ang patong na ito ay karaniwang isang espesyal na optical material na may mababang reflectivity na sumisipsip ng enerhiya ng laser sa halip na i-reflect ito pabalik. Sa ilang mga proseso, tulad ng current collector welding, soft connection, atbp., ang ibabaw ay maaari ding i-emboss.
3.2 Ayusin ang anggulo ng hinang: Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng anggulo ng hinang, ang sinag ng laser ay maaaring tumama sa materyal na hinang sa mas angkop na anggulo at mabawasan ang paglitaw ng repleksyon. Karaniwan, ang pagkakaroon ng sinag ng laser na tumatama nang patayo sa ibabaw ng materyal na ihinahinang ay isang mabuting paraan upang mabawasan ang mga repleksyon.
3.3 Pagdaragdag ng auxiliary absorbent: Sa proseso ng hinang, isang tiyak na dami ng auxiliary absorbent, tulad ng pulbos o likido, ang idinaragdag sa hinang. Ang mga absorber na ito ay sumisipsip ng enerhiya ng laser at binabawasan ang reflectivity. Ang naaangkop na absorbent ay kailangang mapili batay sa mga partikular na materyales sa hinang at mga sitwasyon ng aplikasyon. Sa industriya ng baterya ng lithium, malamang na hindi ito mangyari.
3.4 Gumamit ng optical fiber upang magpadala ng laser: Kung maaari, maaaring gamitin ang optical fiber upang magpadala ng laser sa posisyon ng hinang upang mabawasan ang repleksyon. Maaaring gabayan ng optical fiber ang sinag ng laser patungo sa lugar ng hinang upang maiwasan ang direktang pagkakalantad sa ibabaw ng materyal na hinang at mabawasan ang paglitaw ng mga repleksyon.
3.5 Pagsasaayos ng mga parameter ng laser: Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter tulad ng lakas ng laser, focal length, at focal diameter, maaaring kontrolin ang distribusyon ng enerhiya ng laser at mabawasan ang mga repleksyon. Para sa ilang mga materyal na replektibo, ang pagbabawas ng lakas ng laser ay maaaring isang epektibong paraan upang mabawasan ang mga repleksyon.
3.6 Gumamit ng beam splitter: Maaaring gabayan ng beam splitter ang bahagi ng enerhiya ng laser papunta sa absorption device, sa gayon ay nababawasan ang paglitaw ng mga repleksyon. Ang mga beam splitter device ay karaniwang binubuo ng mga optical component at absorber, at sa pamamagitan ng pagpili ng mga angkop na component at pagsasaayos ng layout ng device, makakamit ang mas mababang reflectivity.
4. Pag-undercut ng hinang
Sa proseso ng paggawa ng bateryang lithium, aling mga proseso ang mas malamang na magdulot ng undercutting? Bakit nangyayari ang undercutting? Suriin natin ito.
Sa ilalim ng hiwa, sa pangkalahatan, ang mga hilaw na materyales sa hinang ay hindi maayos na pinagsama sa isa't isa, ang puwang ay masyadong malaki o lumilitaw ang uka, ang lalim at lapad ay karaniwang mas malaki sa 0.5mm, ang kabuuang haba ay mas malaki sa 10% ng haba ng hinang, o mas malaki kaysa sa hiniling na haba ng pamantayan ng proseso ng produkto.
Sa buong proseso ng paggawa ng baterya ng lithium, mas malamang na mangyari ang undercutting, at sa pangkalahatan ay ipinamamahagi ito sa sealing pre-welding at welding ng cylindrical cover plate at sealing pre-welding at welding ng square aluminum shell cover plate. Ang pangunahing dahilan ay ang sealing cover plate ay kailangang makipagtulungan sa shell upang mag-welding, ang proseso ng pagtutugma sa pagitan ng sealing cover plate at ng shell ay madaling kapitan ng labis na mga puwang sa weld, mga uka, pagguho, atbp., kaya't partikular itong madaling kapitan ng mga undercut.
Kaya ano ang sanhi ng undercutting?
Kung masyadong mabilis ang bilis ng hinang, ang likidong metal sa likod ng maliit na butas na nakaturo sa gitna ng hinang ay hindi magkakaroon ng oras na muling ipamahagi, na magreresulta sa pagtigas at pag-undercut sa magkabilang panig ng hinang. Dahil sa sitwasyon sa itaas, kailangan nating i-optimize ang mga parameter ng hinang. Sa madaling salita, ito ay paulit-ulit na mga eksperimento upang mapatunayan ang iba't ibang mga parameter, at patuloy na gawin ang DOE hanggang sa matagpuan ang naaangkop na mga parameter.
2. Ang labis na mga puwang sa hinang, mga uka, mga pagguho, atbp. ng mga materyales sa hinang ay magbabawas sa dami ng tinunaw na metal na pumupuno sa mga puwang, na magiging dahilan upang mas malamang na magkaroon ng mga undercut. Ito ay isang usapin ng kagamitan at mga hilaw na materyales. Kung ang mga hilaw na materyales sa hinang ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng papasok na materyal ng aming proseso, kung ang katumpakan ng kagamitan ay nakakatugon sa mga kinakailangan, atbp. Ang karaniwang gawain ay ang patuloy na pagpapahirap at pagbugbog sa mga supplier at sa mga taong namamahala sa kagamitan.
3. Kung ang enerhiya ay bumaba nang napakabilis sa pagtatapos ng laser welding, maaaring gumuho ang maliit na butas, na magreresulta sa lokal na undercutting. Ang tamang pagtutugma ng lakas at bilis ay maaaring epektibong maiwasan ang pagbuo ng mga undercut. Gaya ng kasabihan, ulitin ang mga eksperimento, beripikahin ang iba't ibang mga parameter, at ipagpatuloy ang DOE hanggang sa matagpuan mo ang mga tamang parameter.
5. Pagguho ng sentro ng hinang
Kung mabagal ang bilis ng hinang, ang tinunaw na pool ay magiging mas malaki at mas malapad, na magpapataas sa dami ng tinunaw na metal. Maaari nitong gawing mahirap ang pagpapanatili ng surface tension. Kapag ang tinunaw na metal ay naging masyadong mabigat, ang gitna ng hinang ay maaaring lumubog at bumuo ng mga dips at hukay. Sa kasong ito, ang energy density ay kailangang mabawasan nang naaangkop upang maiwasan ang pagguho ng melt pool.
Sa ibang sitwasyon, ang puwang sa hinang ay bumubuo lamang ng isang pagguho nang hindi nagiging sanhi ng butas-butas. Walang alinlangan na ito ay isang problema ng kagamitan sa press fit.
Ang wastong pag-unawa sa mga depektong maaaring mangyari sa panahon ng laser welding at ang mga sanhi ng iba't ibang depekto ay nagbibigay-daan para sa isang mas naka-target na diskarte upang malutas ang anumang abnormal na problema sa hinang.
6. Magwelding ng mga bitak
Ang mga bitak na lumilitaw sa panahon ng patuloy na laser welding ay pangunahing mga thermal crack, tulad ng mga crystal crack at liquefaction crack. Ang pangunahing sanhi ng mga bitak na ito ay ang malaking puwersa ng pag-urong na nalilikha ng hinang bago ito tuluyang tumigas.
Mayroon ding mga sumusunod na dahilan para sa mga bitak sa laser welding:
1. Hindi makatwirang disenyo ng hinang: Ang maling disenyo ng heometriya at laki ng hinang ay maaaring magdulot ng konsentrasyon ng stress sa hinang, kaya naman nagiging sanhi ng mga bitak. Ang solusyon ay ang pag-optimize ng disenyo ng hinang upang maiwasan ang konsentrasyon ng stress sa hinang. Maaari kang gumamit ng angkop na mga offset weld, baguhin ang hugis ng hinang, atbp.
2. Hindi pagtutugma ng mga parametro ng hinang: Ang hindi wastong pagpili ng mga parametro ng hinang, tulad ng masyadong mabilis na bilis ng hinang, masyadong mataas na lakas, atbp., ay maaaring humantong sa hindi pantay na pagbabago ng temperatura sa lugar ng hinang, na nagreresulta sa malaking stress sa hinang at mga bitak. Ang solusyon ay ang pagsasaayos ng mga parametro ng hinang upang tumugma sa partikular na materyal at mga kondisyon ng hinang.
3. Hindi maayos na paghahanda ng ibabaw ng hinang: Ang hindi wastong paglilinis at paunang pagtrato sa ibabaw ng hinang bago ang hinang, tulad ng pag-alis ng mga oxide, grasa, atbp., ay makakaapekto sa kalidad at lakas ng hinang at madaling humantong sa mga bitak. Ang solusyon ay ang wastong paglilinis at paunang pagtrato sa ibabaw ng hinang upang matiyak na ang mga dumi at kontaminante sa lugar ng hinang ay epektibong natatrato.
4. Hindi wastong pagkontrol sa init na pumapasok sa hinang: Ang mahinang pagkontrol sa init na pumapasok habang nagwe-welding, tulad ng labis na temperatura habang nagwe-welding, hindi wastong bilis ng paglamig ng welding layer, atbp., ay hahantong sa mga pagbabago sa istruktura ng lugar ng hinang, na magreresulta sa mga bitak. Ang solusyon ay kontrolin ang temperatura at bilis ng paglamig habang nagwe-welding upang maiwasan ang sobrang pag-init at mabilis na paglamig.
5. Hindi sapat na pag-alis ng stress: Ang hindi sapat na paggamot sa pag-alis ng stress pagkatapos ng hinang ay magreresulta sa hindi sapat na pag-alis ng stress sa bahaging hinang, na madaling hahantong sa mga bitak. Ang solusyon ay ang pagsasagawa ng naaangkop na paggamot sa pag-alis ng stress pagkatapos ng hinang, tulad ng heat treatment o vibration treatment (pangunahing dahilan).
Kung tungkol sa proseso ng paggawa ng mga bateryang lithium, aling mga proseso ang mas malamang na magdulot ng mga bitak?
Sa pangkalahatan, ang mga bitak ay madaling magkaroon ng mga bitak habang nagse-seal ng mga shell na bakal o aluminum, pagse-seal ng mga square aluminum shell, atbp. Bukod pa rito, habang nasa proseso ng pag-iimpake ng module, ang pag-welding ng current collector ay madali ring magkaroon ng mga bitak.
Siyempre, maaari rin tayong gumamit ng filler wire, preheating o iba pang mga pamamaraan upang mabawasan o maalis ang mga bitak na ito.
Oras ng pag-post: Set-01-2023
