Lasersko varjenje
V zadnjih letih je zaradi hitrega razvoja nove energetske industrije lasersko varjenje hitro prodrlo v celotno novo energetsko industrijo zaradi svojih hitrih in stabilnih prednosti.Med njimi ima oprema za lasersko varjenje največji delež aplikacij v celotni novi energetski industriji.
Lasersko varjenje je zaradi visoke hitrosti, velike globine in majhne deformacije hitro postalo prva izbira na vseh področjih življenja.Lasersko varjenje zagotavlja neprimerljivo natančnost in nadzor, od točkovnih zvarov do sočelnih zvarov, gradbenih in tesnilnih zvarov.Ima pomembno vlogo v industrijski proizvodnji in proizvodnji, vključno z vojaško industrijo, medicinsko oskrbo, vesoljstvom, avtomobilskimi deli 3C, mehansko pločevino, novo energijo in drugimi industrijami.
V primerjavi z drugimi varilnimi tehnologijami ima lasersko varjenje edinstvene prednosti in slabosti.
Prednost:
1. Hitra hitrost, velika globina in majhna deformacija.
2. Varjenje se lahko izvaja pri normalni temperaturi ali pod posebnimi pogoji, varilna oprema pa je preprosta.Na primer, laserski žarek se ne premika v elektromagnetnem polju.Laserji lahko varijo v vakuumu, zraku ali določenih plinskih okoljih in lahko varijo materiale, ki so skozi steklo ali prosojni za laserski žarek.
3. Vari lahko ognjevzdržne materiale, kot sta titan in kremen, z dobrimi rezultati pa lahko vari tudi različne materiale.
4. Ko je laser fokusiran, je gostota moči visoka.Razmerje stranic lahko doseže 5:1, pri varjenju visokozmogljivih naprav pa tudi do 10:1.
5. Lahko se izvede mikro varjenje.Ko je laserski žarek fokusiran, je mogoče dobiti majhno točko, ki jo je mogoče natančno postaviti.Lahko se uporablja za sestavljanje in varjenje mikro in majhnih obdelovancev za doseganje avtomatizirane masovne proizvodnje.
6. Vari lahko težko dostopna področja in izvaja brezkontaktno varjenje na dolge razdalje z veliko prilagodljivostjo.Zlasti v zadnjih letih je tehnologija laserske obdelave YAG sprejela tehnologijo prenosa optičnih vlaken, kar je omogočilo širšo promocijo in uporabo tehnologije laserskega varjenja.
7. Laserski žarek je enostavno razdeliti v času in prostoru, več žarkov pa je mogoče obdelati na več lokacijah hkrati, kar zagotavlja pogoje za natančnejše varjenje.
Napaka:
1. Natančnost montaže obdelovanca mora biti visoka in položaja žarka na obdelovancu ni mogoče bistveno odstopati.To je zato, ker je velikost laserske točke po fokusiranju majhna in je zvar ozek, zaradi česar je težko dodajati dodajne kovine.Če natančnost montaže obdelovanca ali natančnost pozicioniranja žarka ne ustreza zahtevam, se lahko pojavijo napake pri varjenju.
2. Stroški laserjev in sorodnih sistemov so visoki, enkratna naložba pa velika.
Pogoste napake pri laserskem varjenju pri izdelavi litijevih baterij
1. Varilna poroznost
Pogoste napake pri laserskem varjenju so pore.Bazen za varjenje je globok in ozek.Med postopkom laserskega varjenja dušik vdre v bazen staline od zunaj.Med procesom ohlajanja in strjevanja kovine se topnost dušika z nižanjem temperature zmanjšuje.Ko se staljena kovina ohladi in začne kristalizirati, bo topnost močno in nenadoma padla.V tem času se bo izločila velika količina plina, ki bo tvorila mehurčke.Če je plavajoča hitrost mehurčkov manjša od hitrosti kristalizacije kovine, bodo nastale pore.
Pri aplikacijah v industriji litijevih baterij pogosto ugotovimo, da se pore še posebej verjetno pojavijo med varjenjem pozitivne elektrode, redko pa se pojavijo med varjenjem negativne elektrode.To je zato, ker je pozitivna elektroda izdelana iz aluminija, negativna elektroda pa iz bakra.Med varjenjem je tekoči aluminij na površini kondenziral, preden se notranji plin popolnoma prelije, kar preprečuje prelivanje plina in oblikovanje velikih in majhnih lukenj.Majhne stomate.
Poleg zgoraj omenjenih vzrokov za nastanek por pore vključujejo tudi zunanji zrak, vlago, površinsko olje itd. Poleg tega smer in kot pihanja dušika vplivata tudi na nastanek por.
Kako zmanjšati nastanek varilnih por?
Prvič, pred varjenjem je treba pravočasno očistiti oljne madeže in nečistoče na površini vhodnih materialov;pri proizvodnji litijevih baterij je pregled vhodnega materiala bistven proces.
Drugič, pretok zaščitnega plina je treba prilagoditi glede na dejavnike, kot so hitrost varjenja, moč, položaj itd., in ne sme biti niti prevelik niti premajhen.Pritisk zaščitnega plašča je treba prilagoditi glede na dejavnike, kot sta moč laserja in položaj izostritve, in ne sme biti niti previsok niti prenizek.Oblika šobe zaščitnega plašča mora biti prilagojena glede na obliko, smer in druge dejavnike zvara, tako da lahko zaščitni plašč enakomerno pokrije območje varjenja.
Tretjič, nadzorujte temperaturo, vlažnost in prah v zraku v delavnici.Temperatura in vlažnost okolja bosta vplivali na vsebnost vlage na površini substrata in zaščitnega plina, kar bo posledično vplivalo na nastajanje in uhajanje vodne pare v bazen staline.Če sta temperatura in vlažnost okolice previsoki, bo na površini podlage in zaščitnega plina preveč vlage, kar bo povzročilo veliko količino vodne pare, kar bo povzročilo pore.Če sta temperatura in vlažnost okolice prenizki, bo na površini podlage in v zaščitnem plinu premalo vlage, kar zmanjša nastajanje vodne pare in s tem zmanjša pore;naj kakovostno osebje zazna ciljno vrednost temperature, vlažnosti in prahu na varilni postaji.
Četrtič, metoda nihanja žarka se uporablja za zmanjšanje ali odpravo por pri laserskem varjenju z globokim prebojem.Zaradi dodajanja nihanja med varjenjem izmenično nihanje žarka proti zvaru povzroči večkratno pretaljenje dela zvara, kar podaljša čas zadrževanja tekoče kovine v varilnem bazenu.Hkrati se z odklonom žarka poveča tudi vnos toplote na enoto površine.Zmanjša se razmerje med globino in širino vara, kar prispeva k nastanku mehurčkov in s tem odpravljanju por.Po drugi strani pa nihanje žarka povzroči ustrezno nihanje majhne luknje, kar lahko zagotovi tudi mešalno silo za varilni bazen, poveča konvekcijo in mešanje varilnega bazena ter blagodejno vpliva na odpravo por.
Petič, impulzna frekvenca, impulzna frekvenca se nanaša na število impulzov, ki jih oddaja laserski žarek na časovno enoto, kar bo vplivalo na vnos toplote in akumulacijo toplote v staljenem bazenu ter nato vplivalo na temperaturno polje in polje pretoka v staljenem bazenu. bazen.Če je frekvenca impulzov previsoka, bo to privedlo do prekomernega vnosa toplote v bazen staline, kar bo povzročilo previsoko temperaturo bazena staline, kar bo povzročilo nastanek kovinskih hlapov ali drugih elementov, ki so hlapljivi pri visokih temperaturah, kar bo povzročilo pore.Če je frekvenca impulza prenizka, bo to povzročilo nezadostno akumulacijo toplote v staljenem bazenu, zaradi česar bo temperatura staljenega bazena prenizka, kar zmanjša raztapljanje in uhajanje plina, kar povzroči pore.Na splošno je treba frekvenco impulzov izbrati v razumnem razponu glede na debelino podlage in moč laserja ter se izogibati previsoki ali prenizki.
Varjenje lukenj (lasersko varjenje)
2. Varilni brizgi
Brizganje, ki nastane med postopkom varjenja, laserskega varjenja bo resno vplivalo na kakovost površine zvara ter onesnažilo in poškodovalo lečo.Splošna učinkovitost je naslednja: po končanem laserskem varjenju se na površini materiala ali obdelovanca pojavi veliko kovinskih delcev, ki se oprimejo površine materiala ali obdelovanca.Najbolj intuitivna izvedba je, da se pri varjenju v načinu galvanometra po določenem obdobju uporabe zaščitne leče galvanometra na površini pojavijo goste jamice, ki jih povzročajo varilni brizgi.Po dolgem času je enostavno blokirati svetlobo in prišlo bo do težav z varilno svetlobo, kar bo povzročilo vrsto težav, kot sta pokvarjeno varjenje in navidezno varjenje.
Kateri so vzroki za brizganje?
Prvič, gostota moči, večja kot je gostota moči, lažje je ustvariti brizganje, brizganje pa je neposredno povezano z gostoto moči.To je stoletja star problem.Industrija problema brizganja vsaj doslej ni uspela rešiti in lahko rečemo le, da se je nekoliko zmanjšala.V industriji litijevih baterij je brizganje največji krivec za kratek stik baterije, vendar ni uspelo odpraviti temeljnega vzroka.Vpliv brizganja na baterijo je mogoče zmanjšati le z vidika zaščite.Okoli varilnega dela je na primer dodan krog odprtin za odstranjevanje prahu in zaščitnih pokrovov, v krogih pa so dodane vrste zračnih nožev, ki preprečujejo udarce brizganja ali celo poškodbe baterije.Za uničevanje okolja, izdelkov in komponent okoli varilne postaje lahko rečemo, da so sredstva izčrpana.
Kar zadeva reševanje problema brizganja, lahko rečemo le, da zmanjšanje varilne energije pomaga zmanjšati brizganje.Če je penetracija nezadostna, lahko pomaga tudi zmanjšanje hitrosti varjenja.Toda pri nekaterih posebnih procesnih zahtevah ima majhen učinek.Gre za isti postopek, različni stroji in različne serije materialov imajo popolnoma različne učinke varjenja.Zato v novi energetiki velja nenapisano pravilo, en niz varilnih parametrov za en kos opreme.
Drugič, če površina obdelanega materiala ali obdelovanca ni očiščena, bodo oljni madeži ali onesnaževala prav tako povzročili resne brizge.V tem času je najlažje očistiti površino obdelanega materiala.
3. Visoka odbojnost laserskega varjenja
Na splošno se visok odboj nanaša na dejstvo, da ima obdelovalni material majhno upornost, razmeroma gladko površino in nizko stopnjo absorpcije za bližnje infrardeče laserje, kar vodi do velike količine laserskega sevanja, in ker se uporablja večina laserjev v navpični smeri. Zaradi materiala ali majhne količine naklona povratna laserska svetloba ponovno vstopi v izhodno glavo in celo del povratne svetlobe je povezan z vlaknom, ki prenaša energijo, in se prenaša nazaj po vlaknu v notranjost laserja, zaradi česar so osnovne komponente v laserju še naprej pri visoki temperaturi.
Kadar je odbojnost med laserskim varjenjem previsoka, lahko uporabimo naslednje rešitve:
3.1 Uporabite protiodsevno prevleko ali obdelajte površino materiala: prevleka površine varilnega materiala z antiodsevno prevleko lahko učinkovito zmanjša odbojnost laserja.Ta premaz je običajno poseben optični material z nizko odbojnostjo, ki absorbira lasersko energijo, namesto da bi jo odbijal nazaj.Pri nekaterih postopkih, kot je varjenje tokovnih kolektorjev, mehka vezava itd., je površina lahko tudi reliefna.
3.2 Nastavitev kota varjenja: S prilagoditvijo kota varjenja lahko laserski žarek vpade na varilni material pod ustreznejšim kotom in zmanjša pojav odboja.Običajno je laserski žarek, ki vpada pravokotno na površino materiala, ki ga varimo, dober način za zmanjšanje odbojev.
3.3 Dodajanje pomožnega absorbenta: Med postopkom varjenja se zvaru doda določena količina pomožnega absorbenta, kot je prah ali tekočina.Ti absorberji absorbirajo lasersko energijo in zmanjšajo odbojnost.Ustrezen absorbent je treba izbrati na podlagi specifičnih varilnih materialov in scenarijev uporabe.V industriji litijevih baterij je to malo verjetno.
3.4 Uporabite optična vlakna za prenos laserja: če je mogoče, lahko uporabite optična vlakna za prenos laserja na mesto varjenja, da zmanjšate odbojnost.Optična vlakna lahko vodijo laserski žarek na območje varjenja, da preprečijo neposredno izpostavljenost površini varilnega materiala in zmanjšajo pojav odbojev.
3.5 Prilagajanje laserskih parametrov: S prilagajanjem parametrov, kot so moč laserja, goriščna razdalja in goriščni premer, je mogoče nadzorovati porazdelitev laserske energije in zmanjšati odboje.Za nekatere odsevne materiale je zmanjšanje moči laserja lahko učinkovit način za zmanjšanje odsevov.
3.6 Uporabite razdelilnik žarka: razdelilnik žarka lahko usmeri del laserske energije v absorpcijsko napravo in tako zmanjša pojav odbojev.Naprave za cepljenje žarkov so običajno sestavljene iz optičnih komponent in absorberjev, z izbiro ustreznih komponent in prilagoditvijo postavitve naprave pa lahko dosežemo manjšo odbojnost.
4. Varjenje podreza
Kateri procesi v procesu izdelave litijeve baterije bodo bolj verjetno povzročili nelojalno nižanje cen?Zakaj pride do nelojalnega nižanja cen?Analizirajmo ga.
Spodrezovanje, na splošno varilne surovine niso dobro združene med seboj, reža je prevelika ali se pojavi utor, globina in širina sta v bistvu večji od 0,5 mm, skupna dolžina je večja od 10% dolžine zvara ali zahtevana dolžina je večja od standarda postopka izdelka.
V celotnem procesu izdelave litijeve baterije je verjetneje, da bo prišlo do nelojalnega rezanja in je na splošno porazdeljeno med predvarjenjem in varjenjem valjaste pokrivne plošče ter predvarjenjem in varjenjem kvadratne pokrivne plošče iz aluminijastega ohišja.Glavni razlog je, da mora tesnilna pokrivna plošča sodelovati z lupino pri varjenju, postopek ujemanja med tesnilno pokrivno ploščo in lupino je nagnjen k prekomernim zvarnim režam, utorom, zrušitvam itd., zato je še posebej nagnjen k podrezom. .
Kaj torej povzroča nelojalno nižanje cen?
Če je hitrost varjenja prehitra, tekoča kovina za majhno luknjo, ki kaže na sredino zvara, ne bo imela časa za prerazporeditev, kar povzroči strjevanje in podrezovanje na obeh straneh zvara.Glede na zgoraj navedeno situacijo moramo optimizirati varilne parametre.Preprosto povedano, gre za ponavljajoče se poskuse za preverjanje različnih parametrov in nadaljevanje DOE, dokler niso najdeni ustrezni parametri.
2. Prevelike zvarne reže, utori, zrušitve itd. varilnih materialov bodo zmanjšale količino staljene kovine, ki zapolnjuje reže, zaradi česar je verjetneje, da bo prišlo do spodrezovanja.To je vprašanje opreme in surovin.Ali varilne surovine ustrezajo vhodnim materialnim zahtevam našega procesa, ali natančnost opreme ustreza zahtevam itd. Običajna praksa je nenehno mučenje in pretepanje dobaviteljev in ljudi, ki so zadolženi za opremo.
3. Če energija na koncu laserskega varjenja prehitro pade, se lahko majhna luknja zruši, kar povzroči lokalno podrezovanje.Pravilno ujemanje moči in hitrosti lahko učinkovito prepreči nastanek spodrezkov.Kot pravi stari pregovor, ponovite poskuse, preverite različne parametre in nadaljujte z DOE, dokler ne najdete pravih parametrov.
5. Zrušitev središča zvara
Če je hitrost varjenja počasna, bo bazen staljene kovine večji in širši, kar bo povečalo količino staljene kovine.To lahko oteži vzdrževanje površinske napetosti.Ko staljena kovina postane pretežka, se lahko središče zvara pogrezne in nastanejo vdolbine in jamice.V tem primeru je treba energijsko gostoto ustrezno zmanjšati, da se prepreči zrušitev bazena taline.
V drugi situaciji se varilna reža samo zruši, ne da bi povzročila perforacijo.To je nedvomno problem stiskanja opreme.
Pravilno razumevanje napak, ki se lahko pojavijo med laserskim varjenjem, in vzrokov za različne napake omogoča bolj ciljno usmerjen pristop k reševanju morebitnih neobičajnih težav pri varjenju.
6. Varjene razpoke
Razpoke, ki nastanejo med kontinuirnim laserskim varjenjem, so predvsem toplotne razpoke, kot so kristalne razpoke in razpoke utekočinjenja.Glavni vzrok teh razpok so velike sile krčenja, ki jih ustvari zvar, preden se popolnoma strdi.
Obstajajo tudi naslednji razlogi za razpoke pri laserskem varjenju:
1. Nerazumna zasnova zvara: nepravilna zasnova geometrije in velikosti zvara lahko povzroči koncentracijo varilnih napetosti, kar povzroči razpoke.Rešitev je optimizirati zasnovo zvara, da se izognemo koncentraciji varilnih napetosti.Uporabite lahko ustrezne zamaknjene zvare, spremenite obliko zvara itd.
2. Neusklajenost varilnih parametrov: Nepravilna izbira varilnih parametrov, kot so prehitra hitrost varjenja, previsoka moč itd., lahko privede do neenakomernih temperaturnih sprememb v območju varjenja, kar povzroči velike varilne napetosti in razpoke.Rešitev je prilagoditev varilnih parametrov, da ustrezajo specifičnemu materialu in pogojem varjenja.
3. Slaba priprava varilne površine: neustrezno čiščenje in predhodna obdelava varilne površine pred varjenjem, kot je odstranjevanje oksidov, maščobe itd., bo vplivalo na kakovost in trdnost zvara in zlahka povzročilo razpoke.Rešitev je v ustreznem čiščenju in predobdelavi varilne površine, da zagotovimo učinkovito obdelavo nečistoč in kontaminantov v območju varjenja.
4. Neustrezna kontrola vnosa toplote pri varjenju: Slaba kontrola vnosa toplote med varjenjem, kot je previsoka temperatura med varjenjem, neustrezna hitrost ohlajanja varilne plasti itd., bo povzročila spremembe v strukturi območja varjenja, kar bo povzročilo razpoke. .Rešitev je nadzor temperature in hitrosti hlajenja med varjenjem, da preprečimo pregrevanje in hitro ohlajanje.
5. Nezadostna razbremenitev napetosti: Nezadostna razbremenitev napetosti po varjenju bo povzročila nezadostno razbremenitev napetosti v varjenem območju, kar bo zlahka povzročilo razpoke.Rešitev je, da po varjenju izvedemo ustrezno obdelavo za razbremenitev, kot je toplotna obdelava ali obdelava z vibracijami (glavni razlog).
Kar zadeva postopek izdelave litijevih baterij, kateri postopki bodo bolj verjetno povzročili razpoke?
Na splošno so razpoke nagnjene k pojavu med tesnilnim varjenjem, kot je tesnilno varjenje cilindričnih jeklenih lupin ali aluminijastih lupin, tesnilno varjenje kvadratnih aluminijastih lupin itd. Poleg tega je med postopkom pakiranja modula nagnjeno tudi k varjenju odjemnika toka. do razpok.
Seveda lahko uporabimo tudi polnilno žico, predgretje ali druge metode za zmanjšanje ali odpravo teh razpok.
Čas objave: Sep-01-2023
