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 a causa dels seus avantatges de rapidesa i estabilitat. Entre ells, els equips de soldadura làser representen la proporció més alta d'aplicacions en tota la nova indústria energètica.
Soldadura làsers'ha convertit ràpidament en la primera opció en tots els àmbits de la vida a causa de la seva alta velocitat, gran profunditat i petita deformació. Des de soldadures per punts fins a soldadures a topall, soldadures d'acumulació i segellat,soldadura làserproporciona una precisió i un control inigualables. Té un paper important en la producció i la fabricació industrial, incloent-hi la indústria militar, l'atenció mèdica, l'aeroespacial, les peces d'automòbils 3C, la xapa metàl·lica 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 feix làser no es desvia en un camp electromagnètic. Els làsers poden soldar en buit, aire o certs ambients de gas, i poden soldar materials que travessen el vidre o són transparents al feix làser.
3. Pot soldar materials refractaris com el titani i el quars, i també pot soldar materials diferents amb bons resultats.
4. Després d'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 microsoldadura. Després d'enfocar el feix làser, es pot obtenir un petit punt i posicionar-lo 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 soldadura a 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, cosa que ha permès que la tecnologia de soldadura làser es promogui i s'apliqui més àmpliament.
7. El feix làser és fàcil de dividir en temps i espai, i es poden processar diversos feixos en múltiples ubicacions simultàniament, proporcionant condicions per a una soldadura més precisa.
Defecte:
1. Cal que la precisió de muntatge de la peça sigui alta i que la posició del feix sobre la peça no es pugui 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 l'addició de materials de metall d'aportació. Si la precisió de muntatge de la peça o la precisió de posicionament del feix no compleixen els requisits, és probable que es produeixin defectes de soldadura.
2. El cost dels làsers i els sistemes relacionats és elevat, i la inversió única és gran.
Defectes comuns de soldadura làseren la fabricació de bateries de liti
1. Porositat de soldadura
Defectes comuns ensoldadura làsersón porus. El bany fos de soldadura és profund i estret. Durant el procés de soldadura làser, el nitrogen envaeix el bany fos 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 del bany es refreda per començar a cristal·litzar, la solubilitat disminuirà 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.
En aplicacions a la indústria de les bateries de liti, sovint trobem que els porus són particularment probables 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 està fet 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 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 buf de nitrogen també afectaran la formació de porus.
Quant a com reduir l'aparició de porus de soldadura?
Primer, abanssoldadura, les taques d'oli i les impureses de 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 protector s'ha d'ajustar segons factors com 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 la potència del làser i la posició de l'enfocament, 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, de manera que la capa protectora pugui cobrir uniformement la zona de soldadura.
En tercer lloc, controleu la temperatura, la humitat i la pols de l'aire del taller. La temperatura i la humitat ambient afectaran el contingut d'humitat a la superfície del substrat i del gas protector, cosa que al seu torn afectarà la generació i l'escapament de vapor d'aigua a la piscina fosa. Si la temperatura i la humitat ambient són massa altes, hi haurà massa humitat a la superfície del substrat i del gas protector, generant una gran quantitat de vapor d'aigua, cosa que provocarà porus. Si la temperatura i la humitat ambient són massa baixes, hi haurà massa poca humitat a la superfície del substrat i al gas protector, cosa que reduirà la generació de vapor d'aigua i, per tant, 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 d'oscil·lació de la biga s'utilitza per reduir o eliminar els porus en la soldadura de penetració profunda amb làser. A causa de l'addició de l'oscil·lació durant la soldadura, l'oscil·lació alternativa de la biga a la costura de soldadura provoca la refusió repetida d'una part de la costura de soldadura, cosa que allarga el temps de residència del metall líquid a la piscina de soldadura. Al mateix temps, la desviació de la biga també augmenta l'aportació de calor per unitat de superfície. La relació profunditat-amplada de la soldadura es redueix, cosa que afavoreix l'aparició de bombolles, eliminant així els porus. D'altra banda, l'oscil·lació de la biga fa que el petit forat oscil·li en conseqüència, cosa que 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.
Cinquè, la freqüència d'impulsos. La freqüència d'impulsos es refereix al nombre d'impulsos emesos pel feix làser per unitat de temps, cosa que afectarà l'entrada de calor i l'acumulació de calor a la piscina de material fos, i després afectarà el camp de temperatura i el camp de flux a la piscina de material fos. Si la freqüència d'impulsos és massa alta, provocarà una entrada de calor excessiva a la piscina de material fos, fent que la temperatura de la piscina de material fos sigui massa alta, produint vapor metàl·lic o altres elements volàtils a altes temperatures, donant lloc a porus. Si la freqüència d'impulsos és massa baixa, provocarà una acumulació de calor insuficient a la piscina de material fos, fent que la temperatura de la piscina de material fos sigui massa baixa, reduint la dissolució i l'escapament de gas, donant lloc a porus. En general, la freqüència d'impulsos s'ha de triar dins d'un rang raonable en funció del gruix del substrat i la potència del làser, i evitar ser massa alta o massa baixa.
Soldadura de forats (soldadura làser)
2. Esquitxades de soldadura
Les esquitxades generades durant el procés de soldadura, la soldadura làser, afectaran seriosament la qualitat de la superfície de la soldadura i contaminaran i danyaran la lent. El rendiment general és el següent: després de completar la soldadura làser, apareixen moltes partícules metàl·liques a la superfície del material o de la peça i s'adhereixen a la superfície del material o de la peça. El rendiment més intuïtiu és que quan es solda en el mode de 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 d'un llarg temps, és fàcil bloquejar la llum i hi haurà problemes amb la llum de soldadura, cosa que provocarà 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 serà 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 pogut resoldre la causa principal. 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 del medi ambient, els productes i els 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 la reducció de 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 de procés especials, 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 en la nova indústria energètica, un conjunt de paràmetres de soldadura per a una peça d'equip.
En segon lloc, si no es neteja la superfície del material o la peça processada, les taques d'oli o els contaminants també causaran esquitxades importants. En aquest moment, el més fàcil és netejar la superfície del material processat.
3. Alta reflectivitat de la soldadura làser
En general, l'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, cosa que provoca una gran quantitat d'emissió làser, i com que la majoria dels làsers s'utilitzen en vertical. A causa del material o d'una petita inclinació, la llum làser de retorn torna a entrar al capçal de sortida, i fins i tot una part de la llum de retorn s'acobla a la fibra transmissora d'energia i es transmet de tornada al llarg de la fibra cap a l'interior del làser, fent que els components principals de l'interior del làser continuïn estant a alta temperatura.
Quan la reflectivitat és massa alta durant la soldadura làser, es poden prendre les solucions següents:
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 baixa reflectivitat que absorbeix l'energia làser en lloc de reflectir-la. En alguns processos, com ara la soldadura amb col·lector de corrent, la connexió suau, etc., la superfície també es pot gravar en relleu.
3.2 Ajustar l'angle de soldadura: Ajustant l'angle de soldadura, el feix làser pot incidir sobre el material de soldadura en un angle més adequat i reduir l'aparició de reflexions. Normalment, fer que el feix làser incideixi perpendicularment a la superfície del material a soldar és una bona manera de reduir les reflexions.
3.3 Afegir absorbent auxiliar: Durant el procés de soldadura, s'afegeix a la soldadura una certa quantitat d'absorbent auxiliar, com ara pols o líquid. Aquests absorbents absorbeixen l'energia làser i redueixen la reflectivitat. Cal seleccionar l'absorbent adequat en funció dels materials de soldadura i els escenaris d'aplicació específics. A la indústria de les bateries de liti, això és poc probable.
3.4 Utilitzeu fibra òptica per transmetre el làser: Si és possible, es pot utilitzar fibra òptica per transmetre el làser a la posició de soldadura per reduir la reflectivitat. Les fibres òptiques poden guiar el feix làser a la zona de soldadura per evitar l'exposició directa a la superfície del material de soldadura i reduir l'aparició de reflexions.
3.5 Ajust dels paràmetres del làser: Ajustant paràmetres com la potència del làser, la distància focal i el diàmetre focal, es pot controlar la distribució de l'energia làser i reduir les reflexions. Per a alguns materials reflectants, reduir la potència del làser pot ser una manera eficaç de reduir les reflexions.
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 reflexions. Els dispositius de divisió de feix solen constar de components òptics i absorbents, 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 subcotació? Per què es produeix la subcotació? Analitzem-ho.
Sotallat, generalment les matèries primeres de soldadura no es combinen bé entre si, el buit 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 soldadura o superior a l'estàndard del procés del producte, la longitud sol·licitada.
En tot el procés de fabricació de bateries de liti, és més probable que es produeixi un tall inferior, i generalment es distribueix en la pre-soldadura i soldadura de segellat de la placa de coberta cilíndrica i la pre-soldadura i soldadura de segellat de la placa de coberta de la carcassa quadrada d'alumini. El motiu principal és que la placa de coberta de segellat ha de cooperar amb la carcassa per soldar, el procés de coincidència entre la placa de coberta de segellat i la carcassa és propens a buits de soldadura excessius, ranures, col·lapses, etc., per la qual cosa és particularment propens a talls inferiors.
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 al centre de la soldadura no tindrà temps de redistribuir-se, cosa que provocarà solidificació i tall inferior a banda i banda de la soldadura. Tenint en compte la situació anterior, cal optimitzar els paràmetres de soldadura. En poques paraules, es repeteixen els experiments per verificar diversos paràmetres i es continua fent DOE fins que es troben els paràmetres adequats.
2. Un excés de forats de soldadura, ranures, col·lapses, etc. dels materials de soldadura reduirà la quantitat de metall fos que omple els forats, fent que sigui més probable que es produeixin socavaments. Això és una qüestió d'equips i matèries primeres. Si les matèries primeres de soldadura compleixen els requisits de material entrant del nostre procés, si la precisió de l'equip compleix els requisits, etc. La pràctica normal és torturar i colpejar constantment els proveïdors i les persones a càrrec de l'equip.
3. Si l'energia baixa massa ràpidament al final de la soldadura làser, el forat petit es pot col·lapsar, cosa que provocarà un tall local. L'ajust correcte de potència i velocitat pot prevenir eficaçment la formació de talls. Com diu la dita, repetiu els experiments, verifiqueu diversos paràmetres i continueu DOE fins que trobeu els paràmetres correctes.
5. Col·lapse del centre de soldadura
Si la velocitat de soldadura és lenta, el bany de metall fos serà més gran i ample, cosa que augmentarà la quantitat de metall fos. Això pot dificultar el manteniment de la tensió superficial. Quan el metall fos es torna massa pesat, el centre de la soldadura es pot enfonsar i formar depressions i fosses. En aquest cas, cal reduir adequadament la densitat d'energia per evitar el col·lapse del bany de metall fos.
En una altra situació, el forat de soldadura simplement forma un col·lapse sense causar perforació. Sens dubte, aquest és un problema d'ajust a pressió de l'equip.
Una comprensió adequada dels defectes que poden produir-se 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 cristal·lines i esquerdes de liqüefacció. La causa principal d'aquestes esquerdes són les grans forces de contracció generades per la soldadura abans que se solidifiqui completament.
També hi ha les següents raons per a les esquerdes en la soldadura làser:
1. Disseny de soldadura no raonable: Un disseny inadequat de la geometria i la mida de la soldadura pot causar una concentració de tensions de soldadura, causant així esquerdes. La solució és optimitzar el disseny de la soldadura per evitar la concentració de tensions de soldadura. Podeu utilitzar soldadures desplaçades adequades, canviar la forma de la soldadura, etc.
2. Desajustament dels paràmetres de soldadura: una selecció incorrecta dels paràmetres de soldadura, com ara una velocitat de soldadura massa ràpida, una potència massa alta, etc., pot provocar canvis de temperatura desiguals a la zona de soldadura, cosa que provocarà grans tensions de soldadura i esquerdes. La solució és ajustar els paràmetres de soldadura perquè coincideixin amb el material i les condicions de soldadura específics.
3. Mala preparació de la superfície de soldadura: Si no es neteja i no es tracta prèviament la superfície de soldadura abans de soldar, com ara eliminar òxids, greixos, etc., això afectarà la qualitat i la resistència de la soldadura i provocarà fàcilment esquerdes. La solució és netejar i tractar prèviament la superfície de soldadura adequadament per garantir que les impureses i els contaminants de la zona de soldadura es tractin eficaçment.
4. Control inadequat de l'entrada de calor de soldadura: un control deficient 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, cosa que provocarà 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 la tensió: Un tractament insuficient d'alleujament de la tensió després de la soldadura provocarà un alleujament insuficient de la tensió a la zona soldada, cosa que fàcilment provocarà esquerdes. La solució és realitzar un tractament d'alleujament de la tensió adequat després de la soldadura, com ara un tractament tèrmic o un tractament de vibració (raó principal).
Pel que fa al procés de fabricació de bateries de liti, quins processos són més propensos a causar esquerdes?
Generalment, és probable que es produeixin esquerdes durant la soldadura de segellat, com ara la soldadura de segellat de carcasses cilíndriques d'acer o carcasses d'alumini, la soldadura de segellat de carcasses quadrades d'alumini, etc. A més, durant el procés d'embalatge de mòduls, 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.
Data de publicació: 01-09-2023
