Lasersko zavarivanje
Posljednjih godina, zahvaljujući brzom razvoju nove energetske industrije, lasersko zavarivanje je brzo prodrlo u cijelu novu energetsku industriju zbog svojih brzih i stabilnih prednosti.Među njima, oprema za lasersko zavarivanje zauzima najveći udio u primjeni u cijeloj novoj energetskoj industriji.
Lasersko zavarivanje je brzo postalo prvi izbor u svim sferama života zbog svoje velike brzine, velike dubine i male deformacije.Od točkastih zavara do sučeonih zavara, nadogradnje i zavarivanja, lasersko zavarivanje pruža neusporedivu preciznost i kontrolu.Ima važnu ulogu u industrijskoj proizvodnji i proizvodnji, uključujući vojnu industriju, medicinsku negu, vazduhoplovstvo, 3C auto delove, mehaničku proizvodnju lima, novu energiju i druge industrije.
U poređenju sa drugim tehnologijama zavarivanja, lasersko zavarivanje ima svoje jedinstvene prednosti i nedostatke.
prednost:
1. Velika brzina, velika dubina i mala deformacija.
2. Zavarivanje se može izvoditi na normalnoj temperaturi ili pod posebnim uslovima, a oprema za zavarivanje je jednostavna.Na primjer, laserski snop ne driftuje u elektromagnetnom polju.Laseri mogu zavarivati u vakuumu, zraku ili određenim plinskim okruženjima i mogu zavarivati materijale koji su kroz staklo ili providni prema laserskom snopu.
3. Može zavariti vatrostalne materijale kao što su titan i kvarc, a može i različite materijale sa dobrim rezultatima.
4. Nakon što je laser fokusiran, gustina snage je visoka.Omjer širine i visine može doseći 5:1, a može doseći i do 10:1 pri zavarivanju uređaja velike snage.
5. Može se izvesti mikro zavarivanje.Nakon što se laserski snop fokusira, može se dobiti mala tačka koja se može precizno pozicionirati.Može se primijeniti na montažu i zavarivanje mikro i malih obradaka kako bi se postigla automatizirana masovna proizvodnja.
6. Može zavariti teško dostupna područja i izvoditi beskontaktno zavarivanje na velike udaljenosti, uz veliku fleksibilnost.Naročito posljednjih godina, YAG tehnologija laserske obrade usvojila je tehnologiju prijenosa optičkih vlakana, što je omogućilo širu promociju i primjenu tehnologije laserskog zavarivanja.
7. Laserski snop se lako deli u vremenu i prostoru, a više snopova se može obraditi na više lokacija istovremeno, obezbeđujući uslove za preciznije zavarivanje.
kvar:
1. Potrebno je da tačnost montaže obratka bude visoka, a položaj grede na radnom predmetu ne može biti značajno odstupljen.To je zato što je veličina laserske mrlje nakon fokusiranja mala, a šav šava uzak, što otežava dodavanje materijala od metala za punjenje.Ako tačnost montaže radnog komada ili tačnost pozicioniranja grede ne zadovoljavaju zahtjeve, može doći do kvarova u zavarivanju.
2. Cena lasera i srodnih sistema je visoka, a jednokratna investicija je velika.
Uobičajeni defekti laserskog zavarivanja u proizvodnji litijumskih baterija
1. Poroznost zavarivanja
Uobičajeni defekti kod laserskog zavarivanja su pore.Rastopljeni bazen za zavarivanje je dubok i uzak.Tokom procesa laserskog zavarivanja, dušik ulazi u rastopljeni bazen izvana.Tokom procesa hlađenja i skrućivanja metala, rastvorljivost azota opada sa padom temperature.Kada se rastopljeni metal bazena ohladi da počne kristalizirati, rastvorljivost će naglo i naglo pasti.U ovom trenutku velika količina gasa će se taložiti i formirati mehuriće.Ako je plutajuća brzina mjehurića manja od brzine kristalizacije metala, stvorit će se pore.
U primjenama u industriji litijumskih baterija, često otkrivamo da se pore posebno javljaju tokom zavarivanja pozitivne elektrode, ali rijetko se pojavljuju tijekom zavarivanja negativne elektrode.To je zato što je pozitivna elektroda napravljena od aluminija, a negativna od bakra.Tokom zavarivanja, tečni aluminijum na površini se kondenzovao pre nego što se unutrašnji gas potpuno prelio, sprečavajući da se gas prelije i formira velike i male rupe.Mali stomati.
Pored gore navedenih uzroka pora, u pore spadaju i vanjski zrak, vlaga, površinsko ulje itd. Osim toga, smjer i ugao duvanja dušika također će utjecati na stvaranje pora.
Što se tiče toga kako smanjiti pojavu pora zavarivanja?
Prvo, prije zavarivanja potrebno je na vrijeme očistiti uljne mrlje i nečistoće na površini ulaznih materijala;u proizvodnji litijumskih baterija, inspekcija ulaznog materijala je bitan proces.
Drugo, protok zaštitnog gasa treba da se podesi prema faktorima kao što su brzina zavarivanja, snaga, položaj, itd., i ne bi trebalo da bude ni prevelik ni premali.Pritisak zaštitnog ogrtača treba podesiti prema faktorima kao što su snaga lasera i pozicija fokusa i ne smije biti ni previsok ni prenizak.Oblik mlaznice zaštitnog plašta treba prilagoditi prema obliku, smjeru i drugim faktorima zavara tako da zaštitni plašt može ravnomjerno pokriti područje zavarivanja.
Treće, kontrolišite temperaturu, vlažnost i prašinu u vazduhu u radionici.Temperatura okoline i vlažnost će uticati na sadržaj vlage na površini podloge i na zaštitni gas, što će zauzvrat uticati na stvaranje i izbacivanje vodene pare u rastopljenom bazenu.Ako su temperatura i vlažnost okoline previsoke, na površini podloge i zaštitnog plina će biti previše vlage, stvarajući veliku količinu vodene pare, što rezultira porama.Ako su temperatura okoline i vlažnost preniske, bit će premalo vlage na površini podloge iu zaštitnom plinu, smanjujući stvaranje vodene pare, a time i smanjenje pora;neka kvalitetno osoblje otkrije ciljnu vrijednost temperature, vlažnosti i prašine na stanici za zavarivanje.
Četvrto, metoda zamaha zraka koristi se za smanjenje ili uklanjanje pora kod laserskog zavarivanja dubokog prodiranja.Zbog dodavanja zamaha tokom zavarivanja, povratni zamah grede prema zavarenom šavu uzrokuje ponovno otapanje dijela zavarenog šava, čime se produžava vrijeme zadržavanja tečnog metala u bazenu za zavarivanje.U isto vrijeme, otklon grede također povećava unos topline po jedinici površine.Smanjuje se odnos dubine i širine šava, što pogoduje nastanku mjehurića, čime se eliminišu pore.S druge strane, zamah snopa uzrokuje da se mala rupa zamahne u skladu s tim, što također može pružiti silu miješanja za zavarivački bazen, povećati konvekciju i miješanje bazena za zavarivanje i imati blagotvoran učinak na eliminaciju pora.
Peto, frekvencija impulsa, frekvencija impulsa se odnosi na broj impulsa koje emituje laserski snop u jedinici vremena, što će utjecati na unos topline i akumulaciju topline u rastopljenom bazenu, a zatim utjecati na temperaturno polje i polje protoka u rastopljenom bazen.Ako je frekvencija impulsa previsoka, to će dovesti do prekomjernog unosa topline u rastopljeni bazen, uzrokujući da temperatura rastopljenog bazena bude previsoka, proizvodeći metalnu paru ili druge elemente koji su hlapljivi na visokim temperaturama, što rezultira porama.Ako je frekvencija pulsa preniska, to će dovesti do nedovoljne akumulacije topline u rastopljenom bazenu, uzrokujući da temperatura rastopljenog bazena bude preniska, smanjujući otapanje i izlazak plina, što rezultira porama.Općenito govoreći, frekvenciju impulsa treba odabrati unutar razumnog raspona na osnovu debljine podloge i snage lasera, te izbjegavati previsoku ili prenisku.
Rupe za zavarivanje (lasersko zavarivanje)
2. Prskanje zavara
Prskanje koje nastaje tokom procesa zavarivanja, lasersko zavarivanje će ozbiljno uticati na kvalitet površine zavara, te će zagaditi i oštetiti sočivo.Opća izvedba je sljedeća: nakon što je lasersko zavarivanje završeno, mnoge metalne čestice se pojavljuju na površini materijala ili obratka i prianjaju na površinu materijala ili obratka.Najintuitivnija izvedba je da pri zavarivanju u režimu galvanometra, nakon perioda korištenja zaštitnog sočiva galvanometra, na površini će se pojaviti guste rupice, a te rupice su uzrokovane prskanjem zavarivanja.Nakon dužeg vremena lako je blokirati svjetlo, a pojavit će se i problemi sa svjetlom za zavarivanje, što će rezultirati nizom problema kao što su pokvareno zavarivanje i virtualno zavarivanje.
Koji su uzroci prskanja?
Prvo, gustina snage, što je veća gustina snage, lakše je generisati prskanje, a prskanje je direktno povezano sa gustinom snage.Ovo je vekovni problem.Industrija barem do sada nije uspjela riješiti problem prskanja, a može se samo reći da je malo smanjen.U industriji litijumskih baterija, prskanje je najveći krivac kratkog spoja baterije, ali nije bilo u stanju riješiti osnovni uzrok.Uticaj prskanja na bateriju može se smanjiti samo sa stanovišta zaštite.Na primjer, krug otvora za uklanjanje prašine i zaštitni poklopci dodani su oko dijela zavarivanja, a redovi zračnih noževa su dodani u krugovima kako bi se spriječilo prskanje ili čak oštećenje baterije.Može se reći da su uništavanjem okoliša, proizvoda i komponenti oko stanice za zavarivanje iscrpljena sredstva.
Što se tiče rješavanja problema prskanja, može se samo reći da smanjenje energije zavarivanja pomaže u smanjenju prskanja.Smanjenje brzine zavarivanja također može pomoći ako penetracija nije dovoljna.Ali u nekim posebnim zahtjevima procesa, to ima malo efekta.To je isti proces, različite mašine i različite serije materijala imaju potpuno različite efekte zavarivanja.Dakle, postoji nepisano pravilo u novoj energetskoj industriji, jedan skup parametara zavarivanja za jedan komad opreme.
Drugo, ako se površina obrađenog materijala ili obratka ne očisti, mrlje od ulja ili zagađivači također će uzrokovati ozbiljno prskanje.U ovom trenutku najlakše je očistiti površinu obrađenog materijala.
3. Visoka refleksivnost laserskog zavarivanja
Općenito govoreći, visoka refleksija se odnosi na činjenicu da materijal za obradu ima malu otpornost, relativno glatku površinu i nisku stopu apsorpcije za blizu infracrvene lasere, što dovodi do velike količine laserske emisije i zbog toga što se koristi većina lasera u vertikali Zbog materijala ili malog nagiba, povratna laserska svjetlost ponovo ulazi u izlaznu glavu, pa čak i dio povratne svjetlosti je spojen na vlakno koje prenosi energiju i prenosi se natrag duž vlakna u unutrašnjost lasera, čineći da osnovne komponente unutar lasera i dalje budu na visokoj temperaturi.
Kada je reflektivnost previsoka tokom laserskog zavarivanja, mogu se preduzeti sljedeća rješenja:
3.1 Koristite antirefleksni premaz ili tretirajte površinu materijala: premazivanje površine materijala za zavarivanje antirefleksnim premazom može efikasno smanjiti reflektivnost lasera.Ovaj premaz je obično poseban optički materijal sa niskom reflektivnošću koji apsorbira lasersku energiju umjesto da je reflektira natrag.U nekim procesima, kao što je zavarivanje strujnog kolektora, mekana veza, itd., površina može biti i reljefna.
3.2 Podešavanje ugla zavarivanja: Podešavanjem ugla zavarivanja, laserski snop može padati na materijal za zavarivanje pod odgovarajućim uglom i smanjiti pojavu refleksije.Normalno, da laserski snop pada okomito na površinu materijala koji se zavari je dobar način za smanjenje refleksije.
3.3 Dodavanje pomoćnog upijača: Tokom procesa zavarivanja, određena količina pomoćnog upijača, kao što je prah ili tečnost, se dodaje u zavar.Ovi apsorberi apsorbuju lasersku energiju i smanjuju refleksiju.Odgovarajući upijajući materijal treba odabrati na osnovu specifičnih materijala za zavarivanje i scenarija primjene.U industriji litijumskih baterija to je malo vjerovatno.
3.4 Koristite optičko vlakno za prijenos lasera: Ako je moguće, optičko vlakno se može koristiti za prijenos lasera na poziciju zavarivanja kako bi se smanjila refleksivnost.Optička vlakna mogu voditi laserski snop do područja zavarivanja kako bi se izbjeglo direktno izlaganje površini materijala za zavarivanje i smanjila pojava refleksije.
3.5 Podešavanje parametara lasera: Podešavanjem parametara kao što su snaga lasera, žižna daljina i fokusni prečnik, distribucija laserske energije se može kontrolisati i refleksije se mogu smanjiti.Za neke reflektirajuće materijale, smanjenje snage lasera može biti efikasan način za smanjenje refleksije.
3.6 Koristite razdjelnik zraka: Razdjelnik zraka može usmjeriti dio laserske energije u uređaj za apsorpciju, čime se smanjuje pojava refleksije.Uređaji za cijepanje zraka obično se sastoje od optičkih komponenti i apsorbera, a odabirom odgovarajućih komponenti i podešavanjem rasporeda uređaja može se postići niža refleksivnost.
4. Podrezivanje zavarivanjem
U procesu proizvodnje litijumskih baterija, koji procesi će vjerojatnije uzrokovati potkopavanje?Zašto dolazi do potkopavanja?Hajde da to analiziramo.
Podrezivanje, uglavnom sirovine za zavarivanje nisu dobro kombinovane jedna s drugom, razmak je prevelik ili se pojavljuje žljeb, dubina i širina su u osnovi veće od 0,5 mm, ukupna dužina je veća od 10% dužine šava, ili veća od standarda procesa proizvoda tražene dužine.
U cijelom procesu proizvodnje litijumskih baterija, vjerojatnije je da će doći do podrezivanja, a općenito se distribuira u predzavarivanje za zavarivanje i zavarivanje cilindrične pokrivne ploče i zavarivanje pred-zavarivanja i zavarivanje kvadratne aluminijske pokrovne ploče.Glavni razlog je taj što zaptivna pokrivna ploča treba da sarađuje sa omotačem za zavarivanje, proces usklađivanja između zaptivne pokrivne ploče i školjke je sklon prevelikim prazninama u zavarivanju, žljebovima, urušavanju, itd., tako da je posebno sklona podrezima .
Dakle, šta uzrokuje potkopavanje?
Ako je brzina zavarivanja previsoka, tečni metal iza male rupe koja je usmjerena ka centru vara neće imati vremena da se preraspodijeli, što će rezultirati stvrdnjavanjem i podrezivanjem na obje strane vara.S obzirom na gornju situaciju, potrebno je optimizirati parametre zavarivanja.Pojednostavljeno rečeno, ponavljaju se eksperimenti za provjeru različitih parametara i nastavljaju raditi DOE dok se ne pronađu odgovarajući parametri.
2. Prekomjerni razmaci u zavarivanju, žljebovi, kolapsi, itd. materijala za zavarivanje će smanjiti količinu rastopljenog metala koji ispunjava praznine, čineći podrezivanje vjerovatnijim.Ovo je pitanje opreme i sirovina.Da li sirovine za zavarivanje ispunjavaju zahtjeve ulaznog materijala našeg procesa, da li tačnost opreme zadovoljava zahtjeve, itd. Uobičajena praksa je stalno mučenje i premlaćivanje dobavljača i ljudi koji su zaduženi za opremu.
3. Ako energija prebrzo opadne na kraju laserskog zavarivanja, mala rupa se može srušiti, što rezultira lokalnim podrezivanjem.Ispravno usklađivanje snage i brzine može efikasno spriječiti stvaranje podrezivanja.Kao što stara poslovica kaže, ponovite eksperimente, provjerite različite parametre i nastavite s DOE dok ne pronađete prave parametre.
5. Kolaps centra zavarivanja
Ako je brzina zavarivanja mala, rastopljeni bazen će biti veći i širi, povećavajući količinu rastopljenog metala.To može otežati održavanje površinske napetosti.Kada rastopljeni metal postane pretežak, središte vara može potonuti i stvoriti udubine i udubljenja.U tom slučaju, gustoću energije potrebno je na odgovarajući način smanjiti kako bi se spriječio kolaps taline.
U drugoj situaciji, razmak zavarivanja samo formira kolaps bez prouzročenog perforacijom.Ovo je nesumnjivo problem presovanja opreme.
Pravilno razumijevanje nedostataka koji se mogu pojaviti tijekom laserskog zavarivanja i uzroka različitih defekata omogućava ciljaniji pristup rješavanju bilo kakvih abnormalnih problema zavarivanja.
6. Zavarite pukotine
Pukotine koje se pojavljuju tokom kontinuiranog laserskog zavarivanja su uglavnom termalne pukotine, kao što su kristalne pukotine i pukotine od ukapljivanja.Glavni uzrok ovih pukotina su velike sile skupljanja koje stvara zavar prije nego što se potpuno stvrdne.
Postoje i sljedeći razlozi za nastanak pukotina u laserskom zavarivanju:
1. Nerazuman dizajn zavara: Nepravilan dizajn geometrije i veličine šava može uzrokovati koncentraciju naprezanja zavarivanja i na taj način uzrokovati pukotine.Rješenje je optimizirati dizajn zavara kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja zavarivanja.Možete koristiti odgovarajuće ofset zavare, promijeniti oblik vara, itd.
2. Neusklađenost parametara zavarivanja: Nepravilan odabir parametara zavarivanja, kao što su prebrza brzina zavarivanja, prevelika snaga itd., može dovesti do neujednačenih temperaturnih promjena u području zavarivanja, što rezultira velikim naprezanjem zavarivanja i pucanjem.Rješenje je podešavanje parametara zavarivanja kako bi odgovarali specifičnom materijalu i uvjetima zavarivanja.
3. Loša priprema površine zavarivanja: Nepravilno čišćenje i prethodna obrada površine zavarivanja prije zavarivanja, kao što je uklanjanje oksida, masti itd., utječe na kvalitet i čvrstoću vara i lako će dovesti do pucanja.Rješenje je u adekvatnom čišćenju i prethodnoj obradi površine zavarivanja kako bi se osiguralo da se nečistoće i zagađivači u području zavarivanja efikasno tretiraju.
4. Nepravilna kontrola unosa toplote zavarivanja: Loša kontrola unosa toplote tokom zavarivanja, kao što je previsoka temperatura tokom zavarivanja, nepravilna brzina hlađenja sloja za zavarivanje, itd., dovešće do promena u strukturi područja zavarivanja, što će rezultirati pucanjem .Rješenje je kontrola temperature i brzine hlađenja tokom zavarivanja kako bi se izbjeglo pregrijavanje i brzo hlađenje.
5. Nedovoljno oslobađanje od naprezanja: Nedovoljno smanjenje naprezanja nakon zavarivanja će rezultirati nedovoljnim rasterećenjem naprezanja u području zavarivanja, što će lako dovesti do pukotina.Rješenje je da se nakon zavarivanja izvrši odgovarajući tretman za ublažavanje naprezanja, kao što je toplinska obrada ili tretman vibracijama (glavni razlog).
Što se tiče procesa proizvodnje litijumskih baterija, koji procesi će češće uzrokovati pukotine?
Općenito, pukotine su sklone nastanku prilikom zavarivanja zaptivanja, kao što je zavarivanje cilindričnih čeličnih ili aluminijskih školjki, zavarivanje kvadratnih aluminijskih školjki, itd. do pukotina.
Naravno, možemo koristiti i žicu za punjenje, predgrijavanje ili druge metode za smanjenje ili uklanjanje ovih pukotina.
Vrijeme objave: Sep-01-2023
