Nos últimos anos, grazas ao rápido desenvolvemento da nova industria enerxética, a soldadura por láser penetrou rapidamente en toda a nova industria enerxética debido ás súas vantaxes de rapidez e estabilidade. Entre elas, os equipos de soldadura por láser representan a maior proporción de aplicacións en toda a nova industria enerxética.
Soldadura láserconverteuse rapidamente na primeira opción en todos os ámbitos da vida debido á súa alta velocidade, gran profundidade e pequena deformación. Desde soldaduras por puntos ata soldaduras a tope, soldaduras de acumulación e selado,soldadura láserOfrece unha precisión e un control sen parangón. Desempeña un papel importante na produción e fabricación industrial, incluíndo a industria militar, a atención médica, a aeroespacial, as pezas de automóbiles 3C, a chapa metálica mecánica, as novas enerxías e outras industrias.
En comparación con outras tecnoloxías de soldadura, a soldadura láser ten as súas propias vantaxes e desvantaxes.
Vantaxe:
1. Velocidade rápida, gran profundidade e pequena deformación.
2. A soldadura pódese realizar a temperatura normal ou en condicións especiais, e o equipo de soldadura é sinxelo. Por exemplo, un raio láser non se desvía nun campo electromagnético. Os láseres poden soldar no baleiro, no aire ou en certos ambientes gasosos e poden soldar materiais que atravesan o vidro ou son transparentes ao raio láser.
3. Pode soldar materiais refractarios como titanio e cuarzo, e tamén pode soldar materiais diferentes con bos resultados.
4. Despois de enfocar o láser, a densidade de potencia é alta. A relación de aspecto pode chegar a 5:1 e pode chegar ata 10:1 ao soldar dispositivos de alta potencia.
5. Pódese realizar microsoldadura. Despois de enfocar o raio láser, pódese obter un pequeno punto que se pode posicionar con precisión. Pódese aplicar á montaxe e soldadura de pezas micro e pequenas para lograr unha produción en masa automatizada.
6. Pode soldar zonas de difícil acceso e realizar soldaduras a longa distancia sen contacto, con gran flexibilidade. Especialmente nos últimos anos, a tecnoloxía de procesamento láser YAG adoptou a tecnoloxía de transmisión de fibra óptica, o que permitiu que a tecnoloxía de soldadura láser se promovese e aplique máis amplamente.
7. O raio láser é doado de dividir no tempo e no espazo, e pódense procesar varios raios en varios lugares simultaneamente, o que proporciona as condicións para unha soldadura máis precisa.
Defecto:
1. É necesario que a precisión de montaxe da peza sexa alta e que a posición do feixe na peza non se poida desviar significativamente. Isto débese a que o tamaño do punto láser despois do enfoque é pequeno e a costura de soldadura é estreita, o que dificulta a adición de materiais de metal de recheo. Se a precisión de montaxe da peza ou a precisión de posicionamento do feixe non cumpre os requisitos, é probable que se produzan defectos de soldadura.
2. O custo dos láseres e os sistemas relacionados é elevado e o investimento único é grande.
Defectos comúns de soldadura láserna fabricación de baterías de litio
1. Porosidade da soldadura
Defectos comúns ensoldadura láserson poros. A piscina fundida de soldadura é profunda e estreita. Durante o proceso de soldadura láser, o nitróxeno invade a piscina fundida desde o exterior. Durante o proceso de arrefriamento e solidificación do metal, a solubilidade do nitróxeno diminúe coa diminución da temperatura. Cando o metal fundido da piscina arrefría para comezar a cristalizar, a solubilidade caerá brusca e repentinamente. Neste momento, unha gran cantidade de gas precipitará para formar burbullas. Se a velocidade de flotación das burbullas é menor que a velocidade de cristalización do metal, xeraranse poros.
En aplicacións na industria das baterías de litio, a miúdo atopamos que é especialmente probable que se formen poros durante a soldadura do eléctrodo positivo, pero raramente ocorren durante a soldadura do eléctrodo negativo. Isto débese a que o eléctrodo positivo está feito de aluminio e o eléctrodo negativo está feito de cobre. Durante a soldadura, o aluminio líquido na superficie condénsase antes de que o gas interno se desborde por completo, o que impide que o gas se desborde e forme buratos grandes e pequenos. Estomas pequenos.
Ademais das causas dos poros mencionadas anteriormente, os poros tamén inclúen o aire exterior, a humidade, o aceite superficial, etc. Ademais, a dirección e o ángulo do soprado de nitróxeno tamén afectarán a formación de poros.
En canto a como reducir a aparición de poros de soldadura?
Primeiro, antessoldadura, as manchas de aceite e as impurezas na superficie dos materiais entrantes deben limparse a tempo; na produción de baterías de litio, a inspección do material entrante é un proceso esencial.
En segundo lugar, o fluxo de gas de protección debe axustarse segundo factores como a velocidade de soldadura, a potencia, a posición, etc., e non debe ser nin demasiado grande nin demasiado pequeno. A presión da capa protectora debe axustarse segundo factores como a potencia do láser e a posición do foco, e non debe ser nin demasiado alta nin demasiado baixa. A forma da boquilla da capa protectora debe axustarse segundo a forma, a dirección e outros factores da soldadura para que a capa protectora poida cubrir uniformemente a área de soldadura.
En terceiro lugar, controle a temperatura, a humidade e o po do aire no taller. A temperatura e a humidade ambientes afectarán o contido de humidade na superficie do substrato e do gas protector, o que á súa vez afectará a xeración e a saída de vapor de auga na piscina fundida. Se a temperatura e a humidade ambientes son demasiado altas, haberá demasiada humidade na superficie do substrato e do gas protector, xerando unha gran cantidade de vapor de auga, o que resultará en poros. Se a temperatura e a humidade ambientes son demasiado baixas, haberá moi pouca humidade na superficie do substrato e no gas protector, o que reducirá a xeración de vapor de auga e, polo tanto, os poros; deixe que o persoal de calidade detecte o valor obxectivo de temperatura, humidade e po na estación de soldadura.
En cuarto lugar, o método de oscilación do feixe úsase para reducir ou eliminar os poros na soldadura por penetración profunda con láser. Debido á adición de oscilación durante a soldadura, a oscilación alternativa do feixe á costura de soldadura provoca a refusión repetida dunha parte da costura de soldadura, o que prolonga o tempo de residencia do metal líquido na piscina de soldadura. Ao mesmo tempo, a deflexión do feixe tamén aumenta a entrada de calor por unidade de área. A relación profundidade-ancho da soldadura redúcese, o que favorece a aparición de burbullas, eliminando así os poros. Por outra banda, a oscilación do feixe fai que o pequeno burato oscile en consecuencia, o que tamén pode proporcionar unha forza de axitación para a piscina de soldadura, aumentar a convección e a axitación da piscina de soldadura e ter un efecto beneficioso na eliminación dos poros.
En quinto lugar, a frecuencia de pulso. A frecuencia de pulso refírese ao número de pulsos emitidos polo raio láser por unidade de tempo, o que afectará á entrada de calor e á acumulación de calor na piscina fundida e, a continuación, ao campo de temperatura e ao campo de fluxo na piscina fundida. Se a frecuencia de pulso é demasiado alta, provocará unha entrada de calor excesiva na piscina fundida, o que provocará que a temperatura da piscina fundida sexa demasiado alta, producindo vapor de metal ou outros elementos volátiles a altas temperaturas, o que resultará en poros. Se a frecuencia de pulso é demasiado baixa, provocará unha acumulación de calor insuficiente na piscina fundida, o que provocará que a temperatura da piscina fundida sexa demasiado baixa, o que reducirá a disolución e o escape de gas, o que resultará en poros. En xeral, a frecuencia de pulso debe elixirse dentro dun rango razoable en función do grosor do substrato e da potencia do láser, e evitar ser demasiado alta ou demasiado baixa.
Soldadura de buratos (soldadura láser)
2. Salpicaduras de soldadura
As salpicaduras xeradas durante o proceso de soldadura por láser afectarán gravemente a calidade da superficie da soldadura e contaminarán e danarán a lente. O rendemento xeral é o seguinte: despois de completar a soldadura por láser, aparecen moitas partículas metálicas na superficie do material ou da peza e adhírense á superficie do material ou da peza. O rendemento máis intuitivo é que, ao soldar no modo galvanómetro, despois dun período de uso da lente protectora do galvanómetro, aparecerán buratos densos na superficie, causados por salpicaduras de soldadura. Despois dun longo tempo, é doado bloquear a luz e haberá problemas coa luz de soldadura, o que resultará nunha serie de problemas como soldadura rota e soldadura virtual.
Cales son as causas das salpicaduras?
En primeiro lugar, a densidade de potencia: canto maior sexa a densidade de potencia, máis doado será xerar salpicaduras, e as salpicaduras están directamente relacionadas coa densidade de potencia. Este é un problema centenario. Polo menos ata o de agora, a industria non foi capaz de resolver o problema das salpicaduras e só pode dicir que se reduciu lixeiramente. Na industria das baterías de litio, as salpicaduras son o maior culpable do curtocircuíto da batería, pero non foi capaz de resolver a causa raíz. O impacto das salpicaduras na batería só se pode reducir desde o punto de vista da protección. Por exemplo, engádese un círculo de portos de eliminación de po e cubertas protectoras arredor da peza de soldadura e engádense filas de coitelos de aire en círculos para evitar o impacto das salpicaduras ou incluso danos na batería. Pódese dicir que destruír o medio ambiente, os produtos e os compoñentes arredor da estación de soldadura esgotou os medios.
En canto á solución do problema das salpicaduras, só se pode dicir que reducir a enerxía de soldadura axuda a reducir as salpicaduras. Reducir a velocidade de soldadura tamén pode axudar se a penetración é insuficiente. Pero nalgúns requisitos especiais do proceso, ten pouco efecto. É o mesmo proceso, diferentes máquinas e diferentes lotes de materiais teñen efectos de soldadura completamente diferentes. Polo tanto, existe unha regra non escrita na nova industria enerxética, un conxunto de parámetros de soldadura para un equipo.
En segundo lugar, se non se limpa a superficie do material ou da peza procesada, as manchas de aceite ou os contaminantes tamén causarán salpicaduras importantes. Neste momento, o máis doado é limpar a superficie do material procesado.
3. Alta reflectividade da soldadura láser
En xeral, a alta reflexión refírese ao feito de que o material de procesamento ten unha pequena resistividade, unha superficie relativamente lisa e unha baixa taxa de absorción para os láseres de infravermello próximo, o que leva a unha gran cantidade de emisión láser, e porque a maioría dos láseres úsanse en vertical. Debido ao material ou a unha pequena cantidade de inclinación, a luz láser de retorno volve entrar no cabezal de saída, e mesmo parte da luz de retorno acopla á fibra transmisora de enerxía e transmítese de volta ao longo da fibra ao interior do láser, facendo que os compoñentes principais dentro do láser sigan estando a alta temperatura.
Cando a reflectividade é demasiado alta durante a soldadura láser, pódense tomar as seguintes solucións:
3.1 Empregar un revestimento antirreflexo ou tratar a superficie do material: recubrir a superficie do material de soldadura cun revestimento antirreflexo pode reducir eficazmente a reflectividade do láser. Este revestimento adoita ser un material óptico especial con baixa reflectividade que absorbe a enerxía do láser en lugar de reflectila. Nalgúns procesos, como a soldadura con colector de corrente, a conexión suave, etc., a superficie tamén pode estar gravada en relevo.
3.2 Axuste o ángulo de soldadura: Ao axustar o ángulo de soldadura, o raio láser pode incidir sobre o material de soldadura nun ángulo máis axeitado e reducir a aparición de reflexións. Normalmente, unha boa forma de reducir as reflexións é que o raio láser incida perpendicularmente á superficie do material a soldar.
3.3 Engadir absorbente auxiliar: Durante o proceso de soldadura, engádese á soldadura unha certa cantidade de absorbente auxiliar, como po ou líquido. Estes absorbentes absorben a enerxía do láser e reducen a reflectividade. Débese seleccionar o absorbente axeitado en función dos materiais de soldadura e dos escenarios de aplicación específicos. Na industria das baterías de litio, isto é improbable.
3.4 Empregar fibra óptica para transmitir o láser: Se é posible, pódese usar fibra óptica para transmitir o láser á posición de soldadura para reducir a reflectividade. As fibras ópticas poden guiar o raio láser á área de soldadura para evitar a exposición directa á superficie do material de soldadura e reducir a aparición de reflexións.
3.5 Axuste dos parámetros do láser: Axustando parámetros como a potencia do láser, a distancia focal e o diámetro focal, pódese controlar a distribución da enerxía do láser e reducir as reflexións. Para algúns materiais reflectantes, reducir a potencia do láser pode ser unha forma eficaz de reducir as reflexións.
3.6 Empregar un divisor de feixe: Un divisor de feixe pode guiar parte da enerxía láser cara ao dispositivo de absorción, reducindo así a aparición de reflexións. Os dispositivos de división de feixe adoitan constar de compoñentes ópticos e absorbentes, e seleccionando os compoñentes axeitados e axustando a disposición do dispositivo, pódese conseguir unha menor reflectividade.
4. Rebaixas de soldadura
No proceso de fabricación de baterías de litio, que procesos son máis propensos a causar subcotación? Por que se produce a subcotación? Analicémolo.
Socavado, xeralmente as materias primas de soldadura non están ben combinadas entre si, o espazo é demasiado grande ou aparece a ranura, a profundidade e o ancho son basicamente maiores de 0,5 mm, a lonxitude total é maior que o 10 % da lonxitude da soldadura ou maior que o estándar do proceso do produto a lonxitude solicitada.
En todo o proceso de fabricación de baterías de litio, é máis probable que se produza un corte inferior, e xeralmente distribúese na presoldadura e soldadura de selado da placa de cuberta cilíndrica e na presoldadura e soldadura de selado da placa de cuberta da carcasa de aluminio cadrada. A razón principal é que a placa de cuberta de selado necesita cooperar coa carcasa para soldar, o proceso de coincidencia entre a placa de cuberta de selado e a carcasa é propenso a ocos de soldadura excesivos, ranuras, colapso, etc., polo que é particularmente propenso a cortes inferiores.
Entón, que causa a subcotización?
Se a velocidade de soldadura é demasiado rápida, o metal líquido que se atopa detrás do pequeno orificio que apunta ao centro da soldadura non terá tempo de redistribuírse, o que provocará a solidificación e o corte superficial en ambos os dous lados da soldadura. Tendo en conta a situación anterior, necesitamos optimizar os parámetros de soldadura. En poucas palabras, repítense os experimentos para verificar varios parámetros e continúa facendo DOE ata que se atopen os parámetros axeitados.
2. Un exceso de ocos, ranuras, afundimentos etc. nas soldaduras dos materiais de soldadura reducirá a cantidade de metal fundido que enche os ocos, o que fará que sexa máis probable que se produzan socavaduras. Trátase dunha cuestión de equipos e materias primas. Se as materias primas de soldadura cumpren os requisitos de material entrante do noso proceso, se a precisión do equipo cumpre os requisitos, etc. A práctica normal é torturar e golpear constantemente os provedores e as persoas encargadas dos equipos.
3. Se a enerxía cae demasiado rápido ao final da soldadura láser, o pequeno burato pode colapsar, o que provoca un corte local. A correcta combinación de potencia e velocidade pode evitar eficazmente a formación de cortes. Como di o refrán, repita os experimentos, verifique varios parámetros e continúe coa proba DOE ata atopar os parámetros correctos.
5. Colapso do centro de soldadura
Se a velocidade de soldadura é lenta, a piscina de metal fundido será maior e máis ancha, o que aumentará a cantidade de metal fundido. Isto pode dificultar o mantemento da tensión superficial. Cando o metal fundido se volve demasiado pesado, o centro da soldadura pode afundirse e formar depresións e buratos. Neste caso, a densidade de enerxía debe reducirse axeitadamente para evitar o colapso da piscina de metal fundido.
Noutra situación, a fenda de soldadura simplemente forma un colapso sen causar perforación. Sen dúbida, trátase dun problema de axuste a presión do equipo.
Unha comprensión axeitada dos defectos que poden ocorrer durante a soldadura láser e as causas dos diferentes defectos permite unha abordaxe máis específica para resolver calquera problema de soldadura anormal.
6. Gretas de soldadura
As gretas que aparecen durante a soldadura láser continua son principalmente gretas térmicas, como as gretas cristalinas e as gretas de licuefacción. A principal causa destas gretas son as grandes forzas de contracción xeradas pola soldadura antes de que solidifique completamente.
Tamén existen as seguintes razóns para as fendas na soldadura láser:
1. Deseño de soldadura irracional: un deseño incorrecto da xeometría e o tamaño da soldadura pode provocar unha concentración de tensión de soldadura, causando así gretas. A solución é optimizar o deseño da soldadura para evitar a concentración de tensión de soldadura. Podes usar soldaduras desprazadas axeitadas, cambiar a forma da soldadura, etc.
2. Desaxuste dos parámetros de soldadura: unha selección incorrecta dos parámetros de soldadura, como unha velocidade de soldadura demasiado rápida ou unha potencia demasiado alta, etc., pode provocar cambios de temperatura desiguais na zona de soldadura, o que pode provocar grandes tensións de soldadura e gretas. A solución é axustar os parámetros de soldadura para que coincidan co material e as condicións de soldadura específicos.
3. Mala preparación da superficie de soldadura: Se non se limpa e pretrata axeitadamente a superficie de soldadura antes de soldar, como a eliminación de óxidos, graxa, etc., isto afectará á calidade e á resistencia da soldadura e provocará facilmente gretas. A solución é limpar e pretratar axeitadamente a superficie de soldadura para garantir que as impurezas e os contaminantes da zona de soldadura sexan tratados eficazmente.
4. Control inadecuado da entrada de calor da soldadura: Un control deficiente da entrada de calor durante a soldadura, como unha temperatura excesiva durante a soldadura, unha velocidade de arrefriamento inadecuada da capa de soldadura, etc., provocará cambios na estrutura da área de soldadura, o que provocará gretas. A solución é controlar a temperatura e a velocidade de arrefriamento durante a soldadura para evitar o sobrequecemento e o arrefriamento rápido.
5. Alivio de tensión insuficiente: un tratamento de alivio de tensión insuficiente despois da soldadura resultará nun alivio de tensión insuficiente na zona soldada, o que levará facilmente á formación de gretas. A solución é realizar un tratamento de alivio de tensión axeitado despois da soldadura, como un tratamento térmico ou un tratamento de vibración (razón principal).
En canto ao proceso de fabricación das baterías de litio, que procesos son máis propensos a causar fendas?
Xeralmente, é probable que se produzan gretas durante a soldadura de selado, como a soldadura de selado de carcasas cilíndricas de aceiro ou carcasas de aluminio, a soldadura de selado de carcasas cadradas de aluminio, etc. Ademais, durante o proceso de empaquetado dos módulos, a soldadura do colector de corrente tamén é propensa a gretas.
Por suposto, tamén podemos usar arame de recheo, prequecemento ou outros métodos para reducir ou eliminar estas gretas.
Data de publicación: 01-09-2023
