Soldadura per làser
En els darrers anys, gràcies al ràpid desenvolupament de la nova indústria energètica, la soldadura làser ha penetrat ràpidament en tota la nova indústria energètica gràcies als seus avantatges ràpids i estables.Entre ells, els equips de soldadura làser representen la proporció més alta d'aplicacions en tota la indústria de la nova energia.
La soldadura làser s'ha convertit ràpidament en la primera opció en tots els àmbits de la vida a causa de la seva ràpida velocitat, gran profunditat i petita deformació.Des de soldadures per punts fins a soldadures a tope, soldadures d'acumulació i segellat, la soldadura làser ofereix una precisió i un control inigualables.Té un paper important en la producció i fabricació industrial, inclosa la indústria militar, l'assistència mèdica, l'aeroespacial, les peces d'automòbils 3C, la xapa mecànica, les noves energies i altres indústries.
En comparació amb altres tecnologies de soldadura, la soldadura làser té els seus avantatges i desavantatges únics.
Avantatge:
1. Velocitat ràpida, gran profunditat i petita deformació.
2. La soldadura es pot realitzar a temperatura normal o en condicions especials, i l'equip de soldadura és senzill.Per exemple, un raig làser no deriva en un camp electromagnètic.Els làsers poden soldar al buit, a l'aire o en determinats entorns de gas, i poden soldar materials a través de vidre o transparents al raig làser.
3. Pot soldar materials refractaris com el titani i el quars, i també pot soldar materials diferents amb bons resultats.
4. Després de enfocar el làser, la densitat de potència és alta.La relació d'aspecte pot arribar a 5:1 i pot arribar fins a 10:1 quan es solden dispositius d'alta potència.
5. Es pot realitzar micro soldadura.Un cop enfocat el raig làser, es pot obtenir un petit punt que es pot posicionar amb precisió.Es pot aplicar al muntatge i soldadura de peces micro i petites per aconseguir una producció en massa automatitzada.
6. Pot soldar zones de difícil accés i realitzar soldadures de llarga distància sense contacte, amb gran flexibilitat.Especialment en els darrers anys, la tecnologia de processament làser YAG ha adoptat la tecnologia de transmissió de fibra òptica, que ha permès que la tecnologia de soldadura làser es promocioni i s'apliqui més àmpliament.
7. El feix làser és fàcil de dividir en el temps i l'espai, i es poden processar múltiples feixos en diversos llocs simultàniament, proporcionant condicions per a una soldadura més precisa.
Defecte:
1. Cal que la precisió de muntatge de la peça de treball sigui alta i la posició del feix a la peça no es pot desviar significativament.Això es deu al fet que la mida del punt làser després de l'enfocament és petita i la costura de soldadura és estreta, cosa que dificulta afegir materials metàl·lics de farciment.Si la precisió de muntatge de la peça de treball o la precisió de posicionament de la biga no compleix els requisits, és probable que es produeixin defectes de soldadura.
2. El cost dels làsers i sistemes relacionats és elevat i la inversió única és gran.
Defectes comuns de soldadura làser en la fabricació de bateries de liti
1. Porositat de soldadura
Els defectes comuns en la soldadura làser són els porus.La piscina fosa de soldadura és profunda i estreta.Durant el procés de soldadura làser, el nitrogen envaeix la piscina fosa des de l'exterior.Durant el procés de refredament i solidificació del metall, la solubilitat del nitrogen disminueix amb la disminució de la temperatura.Quan el metall fos de la piscina es refreda per començar a cristal·litzar, la solubilitat caurà bruscament i sobtadament.En aquest moment, una gran quantitat de gas precipitarà per formar bombolles.Si la velocitat de flotació de les bombolles és inferior a la velocitat de cristal·lització del metall, es generaran porus.
A les aplicacions de la indústria de les bateries de liti, sovint trobem que els porus es produeixen especialment durant la soldadura de l'elèctrode positiu, però rarament es produeixen durant la soldadura de l'elèctrode negatiu.Això es deu al fet que l'elèctrode positiu està fet d'alumini i l'elèctrode negatiu és de coure.Durant la soldadura, l'alumini líquid a la superfície s'ha condensat abans que el gas intern es desbordi completament, evitant que el gas es desbordi i es formi forats grans i petits.Estomes petits.
A més de les causes dels porus esmentades anteriorment, els porus també inclouen l'aire exterior, la humitat, l'oli superficial, etc. A més, la direcció i l'angle del bufat de nitrogen també afectaran la formació de porus.
Quant a com reduir l'aparició de porus de soldadura?
En primer lloc, abans de soldar, les taques d'oli i les impureses a la superfície dels materials entrants s'han de netejar a temps;en la producció de bateries de liti, la inspecció del material entrant és un procés essencial.
En segon lloc, el flux de gas de protecció s'ha d'ajustar segons factors com ara la velocitat de soldadura, la potència, la posició, etc., i no ha de ser ni massa gran ni massa petit.La pressió de la capa protectora s'ha d'ajustar segons factors com ara la potència del làser i la posició del focus, i no ha de ser ni massa alta ni massa baixa.La forma del broquet de la capa protectora s'ha d'ajustar segons la forma, la direcció i altres factors de la soldadura perquè la capa protectora pugui cobrir uniformement l'àrea de soldadura.
En tercer lloc, controlar la temperatura, la humitat i la pols a l'aire del taller.La temperatura i la humitat ambientals afectaran el contingut d'humitat a la superfície del substrat i el gas protector, que al seu torn afectarà la generació i l'escapada de vapor d'aigua a la piscina fosa.Si la temperatura i la humitat ambientals són massa altes, hi haurà massa humitat a la superfície del substrat i el gas protector, generant una gran quantitat de vapor d'aigua, donant lloc a porus.Si la temperatura i la humitat ambientals són massa baixes, hi haurà massa poca humitat a la superfície del substrat i al gas de protecció, reduint la generació de vapor d'aigua, reduint així els porus;deixeu que el personal de qualitat detecti el valor objectiu de temperatura, humitat i pols a l'estació de soldadura.
En quart lloc, el mètode de rotació del feix s'utilitza per reduir o eliminar els porus en la soldadura de penetració profunda per làser.A causa de l'addició de balanceig durant la soldadura, el balanceig alternatiu de la biga a la costura de soldadura provoca la refusió repetida de part de la costura de soldadura, la qual cosa allarga el temps de residència del metall líquid a la piscina de soldadura.Al mateix temps, la deflexió del feix també augmenta l'entrada de calor per unitat d'àrea.La relació profunditat-amplada de la soldadura es redueix, la qual cosa afavoreix l'aparició de bombolles, eliminant així els porus.D'altra banda, el balanceig de la biga fa que el petit forat oscil·li en conseqüència, la qual cosa també pot proporcionar una força d'agitació per a la piscina de soldadura, augmentar la convecció i l'agitació de la piscina de soldadura i tenir un efecte beneficiós en l'eliminació dels porus.
En cinquè lloc, la freqüència de pols, la freqüència de pols es refereix al nombre de polsos emesos pel raig làser per unitat de temps, que afectarà l'entrada de calor i l'acumulació de calor a la piscina fosa, i després afectarà el camp de temperatura i el camp de flux a la fosa. piscina.Si la freqüència del pols és massa alta, provocarà una entrada de calor excessiva a la piscina fosa, fent que la temperatura de la piscina fosa sigui massa alta, produint vapor metàl·lic o altres elements volàtils a altes temperatures, donant lloc a porus.Si la freqüència del pols és massa baixa, provocarà una acumulació de calor insuficient a la piscina fosa, fent que la temperatura de la piscina fosa sigui massa baixa, reduint la dissolució i l'escapada de gas, donant lloc a porus.En termes generals, la freqüència del pols s'ha de triar dins d'un rang raonable basat en el gruix del substrat i la potència del làser, i evitar que sigui massa alta o massa baixa.
Forats de soldadura (soldadura per làser)
2. Esquitxades de soldadura
Les esquitxades generades durant el procés de soldadura, la soldadura làser afectarà seriosament la qualitat de la superfície de la soldadura i contaminarà i danyarà la lent.El rendiment general és el següent: un cop finalitzada la soldadura làser, apareixen moltes partícules metàl·liques a la superfície del material o peça de treball i s'adhereixen a la superfície del material o peça.El rendiment més intuïtiu és que quan es solda en el mode del galvanòmetre, després d'un període d'ús de la lent protectora del galvanòmetre, hi haurà forats densos a la superfície, i aquests forats són causats per esquitxades de soldadura.Després de molt de temps, és fàcil bloquejar la llum, i hi haurà problemes amb la llum de soldadura, donant lloc a una sèrie de problemes com ara soldadura trencada i soldadura virtual.
Quines són les causes de les esquitxades?
En primer lloc, la densitat de potència, com més gran sigui la densitat de potència, més fàcil és generar esquitxades i les esquitxades estan directament relacionades amb la densitat de potència.Aquest és un problema centenari.Almenys fins ara, la indústria no ha pogut resoldre el problema de les esquitxades, i només pot dir que s'ha reduït lleugerament.A la indústria de les bateries de liti, les esquitxades són el principal culpable del curtcircuit de la bateria, però no ha estat capaç de resoldre la causa.L'impacte de les esquitxades a la bateria només es pot reduir des del punt de vista de la protecció.Per exemple, s'afegeix un cercle de ports d'eliminació de pols i cobertes protectores al voltant de la part de soldadura i s'afegeixen files de ganivets d'aire en cercles per evitar l'impacte de les esquitxades o fins i tot danys a la bateria.Es pot dir que la destrucció de l'entorn, productes i components al voltant de l'estació de soldadura ha esgotat els mitjans.
Pel que fa a la solució del problema de les esquitxades, només es pot dir que reduir l'energia de soldadura ajuda a reduir les esquitxades.La reducció de la velocitat de soldadura també pot ajudar si la penetració és insuficient.Però en alguns requisits especials de procés, té poc efecte.És el mateix procés, diferents màquines i diferents lots de materials tenen efectes de soldadura completament diferents.Per tant, hi ha una regla no escrita a la nova indústria energètica, un conjunt de paràmetres de soldadura per a un equip.
En segon lloc, si la superfície del material processat o de la peça no es neteja, les taques d'oli o els contaminants també provocaran esquitxades greus.En aquest moment, el més fàcil és netejar la superfície del material processat.
3. Alta reflectivitat de la soldadura làser
En termes generals, una alta reflexió es refereix al fet que el material de processament té una petita resistivitat, una superfície relativament llisa i una baixa taxa d'absorció per als làsers d'infraroig proper, la qual cosa condueix a una gran quantitat d'emissió làser, i perquè s'utilitzen la majoria de làsers. en vertical A causa del material o d'una petita inclinació, la llum làser retorna torna a entrar al capçal de sortida, i fins i tot una part de la llum que retorna s'acobla a la fibra que transmet energia i es transmet cap a l'interior al llarg de la fibra. del làser, fent que els components bàsics dins del làser continuïn a alta temperatura.
Quan la reflectivitat és massa alta durant la soldadura làser, es poden prendre les següents solucions:
3.1 Utilitzeu un recobriment antireflectant o tracteu la superfície del material: recobrir la superfície del material de soldadura amb un recobriment antireflectant pot reduir eficaçment la reflectivitat del làser.Aquest recobriment sol ser un material òptic especial amb poca reflectivitat que absorbeix l'energia làser en lloc de reflectir-la.En alguns processos, com ara la soldadura del col·lector de corrent, la connexió suau, etc., la superfície també es pot gravar en relleu.
3.2 Ajusteu l'angle de soldadura: ajustant l'angle de soldadura, el raig làser pot incidir sobre el material de soldadura en un angle més adequat i reduir l'aparició de reflexions.Normalment, tenir el raig làser incident perpendicularment a la superfície del material a soldar és una bona manera de reduir els reflexos.
3.3 Addició d'absorbent auxiliar: durant el procés de soldadura, s'afegeix una certa quantitat d'absorbent auxiliar, com ara pols o líquid, a la soldadura.Aquests absorbents absorbeixen l'energia del làser i redueixen la reflectivitat.Cal seleccionar l'absorbent adequat en funció dels materials de soldadura específics i dels escenaris d'aplicació.A la indústria de les bateries de liti, això és poc probable.
3.4 Utilitzeu fibra òptica per transmetre làser: si és possible, es pot utilitzar fibra òptica per transmetre làser a la posició de soldadura per reduir la reflectivitat.Les fibres òptiques poden guiar el feix làser cap a la zona de soldadura per evitar l'exposició directa a la superfície del material de soldadura i reduir l'aparició de reflexos.
3.5 Ajust dels paràmetres del làser: mitjançant l'ajust de paràmetres com ara la potència del làser, la distància focal i el diàmetre focal, es pot controlar la distribució de l'energia del làser i es poden reduir les reflexions.Per a alguns materials reflectants, reduir la potència del làser pot ser una manera eficaç de reduir els reflexos.
3.6 Utilitzeu un divisor de feix: un divisor de feix pot guiar part de l'energia làser cap al dispositiu d'absorció, reduint així l'aparició de reflexos.Els dispositius de divisió del feix solen consistir en components òptics i absorbidors, i seleccionant els components adequats i ajustant la disposició del dispositiu, es pot aconseguir una reflectivitat més baixa.
4. Socavat de soldadura
En el procés de fabricació de bateries de liti, quins processos són més propensos a causar subcotacions?Per què es produeix la subcotació?Analitzem-ho.
Sotada, generalment les matèries primeres de soldadura no es combinen bé entre elles, la bretxa és massa gran o apareix la ranura, la profunditat i l'amplada són bàsicament superiors a 0,5 mm, la longitud total és superior al 10% de la longitud de la soldadura, o més gran que l'estàndard de procés del producte la durada sol·licitada.
En tot el procés de fabricació de bateries de liti, és més probable que es produeixi una socavació, i generalment es distribueix en la soldadura prèvia i la soldadura de la placa de coberta cilíndrica i la soldadura prèvia i la soldadura de la placa de coberta quadrada d'alumini.La raó principal és que la placa de coberta de segellat ha de cooperar amb la carcassa per a la soldadura, el procés de concordança entre la placa de coberta de segellat i la carcassa és propens a buits de soldadura excessius, ranures, col·lapse, etc., de manera que és especialment propens a socavacions. .
Aleshores, què causa la subcotització?
Si la velocitat de soldadura és massa ràpida, el metall líquid que hi ha darrere del petit forat que apunta cap al centre de la soldadura no tindrà temps de redistribuir-se, donant lloc a la solidificació i la socavació dels dos costats de la soldadura.Tenint en compte la situació anterior, hem d'optimitzar els paràmetres de soldadura.Per dir-ho senzillament, es repeteixen experiments per verificar diversos paràmetres i seguir fent DOE fins que es trobin els paràmetres adequats.
2. L'excés de buits de soldadura, solcs, col·lapses, etc. dels materials de soldadura reduirà la quantitat de metall fos que omple els buits, fent més probable que es produeixin socavacions.Aquesta és una qüestió d'equips i matèries primeres.Si les matèries primeres de soldadura compleixen els requisits de material d'entrada del nostre procés, si la precisió de l'equip compleix els requisits, etc. La pràctica normal és torturar i colpejar constantment els proveïdors i els responsables de l'equip.
3. Si l'energia cau massa ràpid al final de la soldadura per làser, el petit forat pot col·lapsar-se, donant lloc a un socavació local.La correcta concordança de potència i velocitat pot prevenir eficaçment la formació de retallades.Com diu el vell refrany, repetiu experiments, verifiqueu diversos paràmetres i continueu DOE fins que trobeu els paràmetres adequats.
5. Col·lapse del centre de soldadura
Si la velocitat de soldadura és lenta, la piscina fosa serà més gran i més ampla, augmentant la quantitat de metall fos.Això pot dificultar el manteniment de la tensió superficial.Quan el metall fos es fa massa pesat, el centre de la soldadura pot enfonsar-se i formar clavades i fosses.En aquest cas, la densitat d'energia s'ha de reduir adequadament per evitar el col·lapse de la piscina de fosa.
En una altra situació, la bretxa de soldadura només forma un col·lapse sense causar perforació.Aquest és, sens dubte, un problema d'ajustament a la premsa de l'equip.
Una comprensió adequada dels defectes que es poden produir durant la soldadura làser i les causes dels diferents defectes permet un enfocament més específic per resoldre qualsevol problema de soldadura anormal.
6. Esquerdes de soldadura
Les esquerdes que apareixen durant la soldadura làser contínua són principalment esquerdes tèrmiques, com ara esquerdes de cristall i esquerdes de liqüefacció.La causa principal d'aquestes esquerdes són les grans forces de contracció generades per la soldadura abans que solidifiqui completament.
També hi ha els següents motius per a les esquerdes en la soldadura làser:
1. Disseny de soldadura poc raonable: un disseny inadequat de la geometria i la mida de la soldadura pot provocar una concentració de l'esforç de soldadura i, per tant, provocar esquerdes.La solució és optimitzar el disseny de la soldadura per evitar la concentració de l'esforç de soldadura.Podeu utilitzar soldadures compensades adequades, canviar la forma de la soldadura, etc.
2. La falta de concordança dels paràmetres de soldadura: la selecció incorrecta dels paràmetres de soldadura, com ara una velocitat de soldadura massa ràpida, una potència massa alta, etc., pot provocar canvis desiguals de temperatura a l'àrea de soldadura, donant lloc a grans tensions de soldadura i esquerdes.La solució és ajustar els paràmetres de soldadura perquè coincideixin amb el material específic i les condicions de soldadura.
3. Mala preparació de la superfície de soldadura: no netejar i tractar correctament la superfície de soldadura abans de soldar, com ara eliminar òxids, greix, etc., afectarà la qualitat i la resistència de la soldadura i provocarà fàcilment esquerdes.La solució és netejar i pretractar adequadament la superfície de soldadura per assegurar-se que les impureses i els contaminants de la zona de soldadura es tracten eficaçment.
4. Control inadequat de l'entrada de calor de soldadura: un mal control de l'entrada de calor durant la soldadura, com ara una temperatura excessiva durant la soldadura, una velocitat de refredament inadequada de la capa de soldadura, etc., provocarà canvis en l'estructura de la zona de soldadura, donant lloc a esquerdes. .La solució és controlar la temperatura i la velocitat de refredament durant la soldadura per evitar el sobreescalfament i el refredament ràpid.
5. Alleujament insuficient de l'estrès: un tractament insuficient d'alleujament de l'estrès després de la soldadura donarà lloc a un alleujament insuficient de l'estrès a la zona soldada, cosa que conduirà fàcilment a esquerdes.La solució és realitzar un tractament adequat d'alleujament d'estrès després de la soldadura, com ara tractament tèrmic o tractament de vibracions (motiu principal).
Pel que fa al procés de fabricació de bateries de liti, quins processos tenen més probabilitats de provocar esquerdes?
En general, les esquerdes són propenses a produir-se durant la soldadura de segellat, com ara la soldadura de segellat de carcassa d'acer cilíndrica o carcassa d'alumini, soldadura de segellat de carcassa d'alumini quadrada, etc. A més, durant el procés d'embalatge del mòdul, la soldadura del col·lector de corrent també és propensa a esquerdes.
Per descomptat, també podem utilitzar filferro de farciment, preescalfament o altres mètodes per reduir o eliminar aquestes esquerdes.
Hora de publicació: 01-set-2023
