Sa bag-ohay nga mga tuig, salamat sa paspas nga pag-uswag sa bag-ong industriya sa enerhiya, ang laser welding paspas nga nakasulod sa tibuuk nga bag-ong industriya sa enerhiya tungod sa paspas ug lig-on nga mga bentaha. Lakip niini, ang mga kagamitan sa welding sa laser nag-asoy sa labing kataas nga proporsyon sa mga aplikasyon sa tibuuk nga bag-ong industriya sa enerhiya.
Laser weldingdali nga nahimong una nga kapilian sa tanan nga kahimtang sa kinabuhi tungod sa paspas nga tulin, dako nga giladmon, ug gamay nga pagbag-o. Gikan sa spot welds hangtod sa butt welds, build-up ug seal welds,laser weldingnaghatag ug dili hitupngan nga katukma ug pagkontrol. Kini adunay importante nga papel sa industriyal nga produksyon ug manufacturing, lakip na ang industriya sa militar, medikal nga pag-atiman, aerospace, 3C auto parts, mechanical sheet metal, bag-ong enerhiya ug uban pang mga industriya.
Kung itandi sa ubang mga teknolohiya sa welding, ang welding sa laser adunay talagsaon nga mga bentaha ug mga disbentaha.
Bentaha:
1. Kusog nga tulin, dako nga giladmon ug gamay nga deformation.
2. Ang welding mahimong ipahigayon sa normal nga temperatura o ubos sa espesyal nga mga kondisyon, ug ang welding equipment yano ra. Pananglitan, ang usa ka laser beam dili maanod sa usa ka electromagnetic field. Ang mga laser mahimong magwelding sa usa ka vacuum, hangin o pipila ka mga palibot sa gas, ug mahimo nga magwelding sa mga materyales nga pinaagi sa bildo o transparent sa laser beam.
3. Mahimo kini nga magwelding sa mga refractory nga materyales sama sa titanium ug quartz, ug mahimo usab nga weld ang dili parehas nga mga materyales nga adunay maayong mga sangputanan.
4. Human ma-focus ang laser, taas ang power density. Ang aspect ratio mahimong moabot sa 5:1, ug mahimong moabot hangtod sa 10:1 kon welding high-power devices.
5. Ang micro welding mahimong ipahigayon. Human mapokus ang laser beam, makuha ang gamay nga lugar ug mabutang sa saktong posisyon. Mahimo kini nga magamit sa asembliya ug welding sa micro ug gagmay nga mga workpieces aron makab-ot ang automated mass production.
6. Mahimo kini nga magwelding sa mga lugar nga lisud maabot ug maghimo nga dili makontak nga long-distance welding, nga adunay dako nga pagka-flexible. Ilabi na sa bag-ohay nga mga tuig, ang teknolohiya sa pagproseso sa laser sa YAG nagsagop sa teknolohiya sa transmission sa optical fiber, nga nakapaarang sa teknolohiya sa welding sa laser nga labi nga mapauswag ug magamit.
7. Ang laser beam dali nga mabahin sa oras ug wanang, ug daghang mga sagbayan ang mahimong maproseso sa daghang mga lokasyon nga dungan, nga naghatag mga kondisyon alang sa mas tukma nga welding.
depekto:
1. Ang pagkasibu sa asembliya sa workpiece gikinahanglan nga taas, ug ang posisyon sa beam sa workpiece dili mahimong mahinungdanon nga pagtipas. Kini tungod kay ang gidak-on sa laser spot human sa pag-focus gamay ug ang weld seam kay pig-ot, nga nagpalisud sa pagdugang sa filler metal nga mga materyales. Kung ang katukma sa asembliya sa workpiece o ang katukma sa pagposisyon sa sagbayan wala makatagbo sa mga kinahanglanon, ang mga depekto sa welding lagmit nga mahitabo.
2. Ang gasto sa mga laser ug may kalabutan nga mga sistema taas, ug ang usa ka higayon nga pagpamuhunan dako.
Kasagaran nga mga depekto sa welding sa lasersa paghimo sa lithium battery
1. Welding porosity
Kasagaran nga mga depekto salaser weldingmga pores. Ang welding molten pool lawom ug pig-ot. Atol sa proseso sa welding sa laser, ang nitrogen mosulong sa tinunaw nga pool gikan sa gawas. Atol sa pagpabugnaw ug solidification nga proseso sa metal, ang solubility sa nitroheno mikunhod uban sa pagkunhod sa temperatura. Sa diha nga ang tinunaw nga pool metal cools sa pagsugod sa crystallize, , ang solubility mahulog mahait ug sa kalit. Niining panahona, daghang gas ang mo-precipitate aron mahimong mga bula. Kung ang naglutaw nga tulin sa mga bula mas gamay kaysa sa katulin sa crystallization sa metal, ang mga pores mabuhat.
Sa mga aplikasyon sa industriya sa baterya sa lithium, kanunay natong makita nga ang mga pores labi nga lagmit nga mahitabo sa panahon sa welding sa positibo nga electrode, apan panagsa ra mahitabo sa panahon sa welding sa negatibo nga electrode. Kini tungod kay ang positibo nga electrode gihimo sa aluminum ug ang negatibo nga electrode gihimo sa tumbaga. Atol sa welding, ang likido nga aluminyo sa ibabaw nag-condensed sa wala pa ang internal nga gas hingpit nga nag-awas, nga nagpugong sa gas gikan sa pag-awas ug pagporma sa dagko ug gagmay nga mga lungag. Gamay nga stomata.
Gawas pa sa mga hinungdan sa mga pores nga gihisgutan sa ibabaw, ang mga pores naglakip usab sa hangin sa gawas, kaumog, lana sa nawong, ug uban pa. Dugang pa, ang direksyon ug anggulo sa paghuyop sa nitroheno makaapekto usab sa pagporma sa mga pores.
Sama sa alang sa unsa nga paagi sa pagpakunhod sa panghitabo sa welding pores?
Una, kaniadtowelding, ang mga mantsa sa lana ug mga hugaw sa nawong sa umaabot nga mga materyales kinahanglan nga limpyohan sa oras; sa paghimo sa mga baterya sa lithium, ang umaabot nga inspeksyon sa materyal usa ka hinungdanon nga proseso.
Ikaduha, ang shielding gas flow kinahanglan nga ipasibo sumala sa mga hinungdan sama sa welding speed, gahum, posisyon, ug uban pa, ug kinahanglan nga dili kaayo dako o gamay kaayo. Ang presyur sa panalipod nga kupo kinahanglan nga ipasibo sumala sa mga hinungdan sama sa gahum sa laser ug posisyon sa pag-focus, ug kinahanglan nga dili kaayo taas o ubos kaayo. Ang porma sa protective cloak nozzle kinahanglan nga i-adjust sumala sa porma, direksyon ug uban pang mga hinungdan sa weld aron ang protective cloak mahimong parehas nga makatabon sa welding area.
Ikatulo, kontrola ang temperatura, humidity ug abog sa hangin sa workshop. Ang ambient temperatura ug humidity makaapekto sa kaumog sulod sa ibabaw sa substrate ug sa protective gas, nga sa baylo makaapekto sa kaliwatan ug pag-ikyas sa tubig alisngaw sa tinunaw pool. Kung ang ambient temperature ug humidity taas kaayo, adunay sobra nga kaumog sa ibabaw sa substrate ug ang protective gas, nga makamugna og daghang alisngaw sa tubig, nga moresulta sa mga pores. Kon ang ambient temperatura ug humidity ubos kaayo, adunay gamay ra kaayo nga kaumog sa ibabaw sa substrate ug sa shielding gas, pagkunhod sa kaliwatan sa tubig alisngaw, sa ingon pagkunhod sa pores; himoa nga ang kalidad nga mga personahe makamatikod sa target nga bili sa temperatura, humidity ug abug sa welding station.
Ikaupat, ang pamaagi sa beam swing gigamit sa pagpakunhod o pagwagtang sa mga pores sa laser deep penetration welding. Tungod sa pagdugang sa swing sa panahon sa welding, ang reciprocating swing sa beam ngadto sa weld seam hinungdan sa balik-balik nga pag-remelting sa bahin sa weld seam, nga nagpalugway sa panahon sa pagpuyo sa liquid metal sa welding pool. Sa samang higayon, ang pagtipas sa sagbayan nagdugang usab sa init nga input kada unit area. Ang giladmon-sa-lapad nga ratio sa weld gikunhoran, nga makaayo sa pagtunga sa mga bula, sa ingon nagwagtang sa mga pores. Sa laing bahin, ang swing sa beam maoy hinungdan sa gamay nga lungag sa pag-uyog sumala niana, nga makahatag usab og usa ka stirring force alang sa welding pool, makadugang sa convection ug stirring sa welding pool, ug adunay usa ka mapuslanon nga epekto sa pagwagtang sa mga pores.
Ikalima, ang frequency sa pulso, ang frequency sa pulso nagtumong sa gidaghanon sa mga pulso nga gibuga sa laser beam kada yunit sa oras, nga makaapekto sa init nga input ug init nga panagtigum sa tubig nga tinunaw, ug unya makaapekto sa temperatura nga natad ug dagan sa uma sa tinunaw. pool. Kung ang frequency sa pulso taas kaayo, kini modala ngadto sa sobra nga init nga input sa tinunaw nga pool, hinungdan nga ang temperatura sa tinunaw nga pool mahimong taas kaayo, nga makahimo sa metal nga alisngaw o uban pang mga elemento nga dali moalisngaw sa taas nga temperatura, nga moresulta sa mga pores. Kung ang frequency sa pulso ubos kaayo, kini mosangpot sa dili igo nga pagtigum sa kainit sa tinunaw nga pool, hinungdan nga ang temperatura sa tinunaw nga pool mahimong ubos kaayo, nga makapakunhod sa pagkabungkag ug pag-ikyas sa gas, nga moresulta sa mga pores. Sa kasagaran nga pagsulti, ang frequency sa pulso kinahanglan nga pilion sulod sa usa ka makatarunganon nga range base sa gibag-on sa substrate ug gahum sa laser, ug likayan ang pagkataas o ubos kaayo.
Welding hole (laser welding)
2. Weld spatter
Ang spatter nga namugna sa panahon sa proseso sa welding, ang laser welding seryosong makaapekto sa kalidad sa nawong sa weld, ug makahugaw ug makadaut sa lens. Ang kinatibuk-ang pasundayag mao ang mosunod: human makompleto ang laser welding, daghang mga partikulo sa metal ang makita sa ibabaw sa materyal o workpiece ug nagsunod sa ibabaw sa materyal o workpiece. Ang labing intuitive nga pasundayag mao nga kung ang welding sa mode sa galvanometer, pagkahuman sa usa ka panahon sa paggamit sa protective lens sa galvanometer, adunay mga dasok nga gahong sa ibabaw, ug kini nga mga gahong gipahinabo sa welding spatter. Human sa dugay nga panahon, sayon nga babagan ang kahayag, ug adunay mga problema sa welding nga kahayag, nga moresulta sa sunod-sunod nga mga problema sama sa nabuak nga welding ug virtual welding.
Unsa ang mga hinungdan sa pagsabwag?
Una, ang power density, mas dako ang power density, mas sayon ang pagmugna og spatter, ug ang spatter direktang may kalabutan sa power density. Kini usa ka siglo nga problema. Labing menos sa pagkakaron, ang industriya wala makahimo sa pagsulbad sa problema sa splashing, ug makaingon lamang nga kini gamay nga pagkunhod. Sa industriya sa baterya sa lithium, ang pagsabwag mao ang pinakadako nga hinungdan sa short circuit sa baterya, apan wala kini makasulbad sa hinungdan nga hinungdan. Ang epekto sa spatter sa baterya mahimo lamang nga makunhuran gikan sa punto sa panglantaw sa proteksyon. Pananglitan, ang usa ka lingin nga mga pantalan sa pagtangtang sa abog ug mga tabon nga panalipod gidugang sa palibot sa welding nga bahin, ug ang mga laray sa mga kutsilyo sa hangin gidugang sa mga lingin aron mapugngan ang epekto sa spatter o bisan ang kadaot sa baterya. Ang pagguba sa palibot, mga produkto ug mga sangkap sa palibot sa welding station mahimong giingon nga nahurot ang paagi.
Mahitungod sa pagsulbad sa problema sa spatter, maingon lamang nga ang pagkunhod sa enerhiya sa welding makatabang sa pagkunhod sa spatter. Ang pagkunhod sa gikusgon sa welding makatabang usab kung dili igo ang penetration. Apan sa pipila ka espesyal nga mga kinahanglanon sa proseso, kini adunay gamay nga epekto. Kini mao ang sama nga proseso, lain-laing mga makina ug lain-laing mga batch sa mga materyales adunay bug-os nga lain-laing mga welding epekto. Busa, adunay usa ka dili sinulat nga lagda sa bag-ong industriya sa enerhiya, usa ka hugpong sa mga parameter sa welding alang sa usa ka piraso sa kagamitan.
Ikaduha, kung ang nawong sa giproseso nga materyal o workpiece dili limpyo, ang mga mantsa sa lana o mga pollutant mahimo usab nga hinungdan sa grabe nga mga splashes. Niini nga panahon, ang labing kadali nga butang mao ang paglimpyo sa nawong sa giproseso nga materyal.
3. Taas nga reflectivity sa laser welding
Sa kinatibuk-an nga pagsulti, ang taas nga pagpamalandong nagtumong sa kamatuoran nga ang pagproseso nga materyal adunay gamay nga resistivity, medyo hapsay nga nawong, ug usa ka ubos nga pagsuyup rate alang sa duol-infrared lasers, nga mosangpot ngadto sa usa ka dako nga kantidad sa laser emission, ug tungod kay ang kadaghanan sa mga laser gigamit. sa bertikal Tungod sa materyal o usa ka gamay nga kantidad sa hilig, ang nagbalik nga laser nga kahayag mosulod pag-usab sa output nga ulo, ug bisan ang bahin sa nagbalik nga kahayag giubanan sa fiber nga nagpadala sa enerhiya, ug gipasa. balik ubay sa fiber ngadto sa sulod sa laser, nga naghimo sa kinauyokan nga mga sangkap sulod sa laser nagpadayon sa taas nga temperatura.
Kung ang reflectivity taas kaayo sa panahon sa laser welding, ang mosunod nga mga solusyon mahimong makuha:
3.1 Paggamit sa anti-reflection coating o pagtratar sa nawong sa materyal: ang pagtabon sa nawong sa welding nga materyal nga adunay anti-reflection coating mahimong epektibo nga makunhuran ang reflectivity sa laser. Kini nga coating kasagaran usa ka espesyal nga optical nga materyal nga adunay ubos nga reflectivity nga mosuhop sa enerhiya sa laser imbis nga kini ibalik. Sa pipila ka mga proseso, sama sa kasamtangan nga collector welding, humok nga koneksyon, ug uban pa, ang nawong mahimo usab nga embossed.
3.2 Ipasibo ang anggulo sa welding: Pinaagi sa pag-adjust sa anggulo sa welding, ang laser beam mahimong mahitabo sa welding nga materyal sa mas tukma nga anggulo ug makunhuran ang panghitabo sa pagpamalandong. Kasagaran, ang pagbaton sa insidente sa laser beam nga tul-id sa nawong sa materyal nga i-welded usa ka maayong paagi aron makunhuran ang mga pagpamalandong.
3.3 Pagdugang sa auxiliary absorbent: Atol sa proseso sa welding, usa ka piho nga kantidad sa auxiliary absorbent, sama sa powder o liquid, idugang sa weld. Kini nga mga absorbers mosuhop sa enerhiya sa laser ug makunhuran ang reflectivity. Ang angay nga absorbent kinahanglan nga mapili base sa piho nga welding nga mga materyales ug aplikasyon nga mga sitwasyon. Sa industriya sa baterya sa lithium, dili kini mahimo.
3.4 Gamita ang optical fiber sa pagpasa sa laser: Kung mahimo, ang optical fiber mahimong magamit sa pagpadala sa laser sa welding nga posisyon aron makunhuran ang reflectivity. Ang mga optical fiber makagiya sa laser beam sa welding area aron malikayan ang direktang pagkaladlad sa nawong sa welding nga materyal ug makunhuran ang panghitabo sa mga pagpamalandong.
3.5 Pag-adjust sa mga parameter sa laser: Pinaagi sa pag-adjust sa mga parameter sama sa laser power, focal length, ug focal diameter, ang pag-apod-apod sa enerhiya sa laser mahimong makontrol ug ang mga pagpamalandong mahimong makunhuran. Alang sa pipila nga mga materyal nga nagpabanaag, ang pagkunhod sa gahum sa laser mahimo’g usa ka epektibo nga paagi aron makunhuran ang mga pamalandong.
3.6 Paggamit sa usa ka beam splitter: Ang usa ka beam splitter mahimong mogiya sa bahin sa enerhiya sa laser ngadto sa pagsuyup nga aparato, sa ingon makunhuran ang panghitabo sa mga pagpamalandong. Ang beam splitting device kasagaran naglangkob sa optical components ug absorbers, ug pinaagi sa pagpili sa angay nga mga component ug pag-adjust sa layout sa device, ang ubos nga reflectivity mahimong makab-ot.
4. Welding undercut
Sa proseso sa paghimo sa baterya sa lithium, unsang mga proseso ang lagmit nga hinungdan sa pag-undercut? Nganong mahitabo ang undercutting? Atong analisahon kini.
Ang undercut, kasagaran ang welding nga hilaw nga materyales dili maayo nga gihiusa sa usag usa, ang gintang dako kaayo o ang groove makita, ang giladmon ug gilapdon sa batakan mas dako pa kay sa 0.5mm, ang kinatibuk-ang gitas-on mao ang labaw pa kay sa 10% sa weld gitas-on, o mas dako pa kay sa proseso sa produkto nga sumbanan ang gipangayo nga gitas-on.
Sa tibuok proseso sa paghimo sa lithium battery, ang undercutting mas lagmit nga mahitabo, ug kini sa kasagaran giapod-apod sa sealing pre-welding ug welding sa cylindrical cover plate ug ang sealing pre-welding ug welding sa square aluminum shell cover plate. Ang nag-unang rason mao nga ang sealing cover plate kinahanglan nga mokooperar sa kabhang sa Welding, ang matching proseso tali sa sealing cover plate ug ang kabhang mao ang prone sa sobra nga weld gaps, grooves, pagkahugno, ug uban pa, mao nga kini mao ang ilabi prone sa undercuts .
Busa unsay hinungdan sa undercutting?
Kung ang katulin sa welding kusog kaayo, ang likido nga metal sa luyo sa gamay nga lungag nga nagpunting sa sentro sa weld wala’y oras sa pag-apod-apod, nga moresulta sa solidification ug undercutting sa duha ka kilid sa weld. Tungod sa sitwasyon sa ibabaw, kinahanglan naton nga ma-optimize ang mga parameter sa welding. Sa yanong pagkasulti, kini gisubli nga mga eksperimento aron mapamatud-an ang lainlaing mga parameter, ug padayon nga buhaton ang DOE hangtod makit-an ang angay nga mga parameter.
2. Ang sobra nga mga weld gaps, grooves, collapses, ug uban pa sa welding materials makapakunhod sa gidaghanon sa tinunaw nga metal nga nagpuno sa mga kal-ang, nga maghimo sa mga undercuts nga lagmit mahitabo. Kini usa ka pangutana sa mga ekipo ug hilaw nga materyales. Kung ang welding nga hilaw nga materyales makatagbo sa umaabot nga materyal nga mga kinahanglanon sa atong proseso, kung ang katukma sa mga ekipo nagtagbo sa mga kinahanglanon, ug uban pa. Ang normal nga praktis mao ang kanunay nga pagtortyur ug pagkulata sa mga suppliers ug sa mga tawo nga nagdumala sa mga ekipo.
3. Kung ang kusog moubos pag-ayo sa katapusan sa laser welding, ang gamay nga lungag mahimong mahugno, nga moresulta sa lokal nga pagputol. Ang husto nga pagpares sa gahum ug katulin epektibo nga makapugong sa pagporma sa mga undercut. Sama sa giingon sa karaang panultihon, balika ang mga eksperimento, pamatud-i ang lainlaing mga parameter, ug ipadayon ang DOE hangtod makit-an nimo ang husto nga mga parameter.
5. Nahugno ang sentro sa weld
Kung ang gikusgon sa welding hinay, ang tinunaw nga pool mahimong mas dako ug mas lapad, nga nagdugang sa gidaghanon sa tinunaw nga metal. Kini makapalisud sa pagpadayon sa tensiyon sa ibabaw. Sa diha nga ang tinunaw nga metal mahimong bug-at kaayo, ang sentro sa weld mahimong malunod ug maporma nga mga ituslob ug mga gahong. Sa kini nga kaso, ang densidad sa enerhiya kinahanglan nga tukma nga pagkunhod aron malikayan ang pagkahugno sa matunaw nga pool.
Sa laing sitwasyon, ang welding gap nagporma lang og pagkahugno nga walay hinungdan sa pagbuslot. Kini sa walay duhaduha usa ka problema sa kagamitan sa press fit.
Ang usa ka husto nga pagsabot sa mga depekto nga mahimong mahitabo sa panahon sa laser welding ug ang mga hinungdan sa lain-laing mga depekto nagtugot alang sa usa ka mas target nga pamaagi sa pagsulbad sa bisan unsa nga abnormal welding problema.
6. Weld liki
Ang mga liki nga makita sa panahon sa padayon nga laser welding mao ang nag-una nga thermal liki, sama sa kristal liki ug liquefaction liki. Ang panguna nga hinungdan sa kini nga mga liki mao ang daghang mga pwersa sa pag-urong nga namugna sa weld sa wala pa kini hingpit nga nagpalig-on.
Adunay usab ang mosunod nga mga hinungdan sa mga liki sa laser welding:
1. Dili makatarunganon nga disenyo sa weld: Ang dili husto nga disenyo sa geometry ug gidak-on sa weld mahimong hinungdan sa konsentrasyon sa stress sa welding, sa ingon hinungdan sa mga liki. Ang solusyon mao ang pag-optimize sa disenyo sa weld aron malikayan ang konsentrasyon sa stress sa welding. Mahimo nimong gamiton ang angay nga offset welds, usba ang porma sa weld, ug uban pa.
2. Dili pagtugma sa mga parameter sa welding: Ang dili husto nga pagpili sa mga parameter sa welding, sama sa kusog kaayo nga welding speed, taas kaayo nga gahum, ug uban pa, mahimong mosangpot sa dili patas nga pagbag-o sa temperatura sa welding area, nga moresulta sa dako nga welding stress ug mga liki. Ang solusyon mao ang pag-adjust sa mga parameter sa welding aron mohaum sa piho nga materyal ug kondisyon sa welding.
3. Dili maayo nga pag-andam sa welding surface: Ang pagkapakyas sa hustong paglimpyo ug pag-pre-treat sa welding surface sa dili pa welding, sama sa pagtangtang sa oxides, grease, ug uban pa, makaapekto sa kalidad ug kalig-on sa weld ug dali nga mosangpot sa mga liki. Ang solusyon mao ang igo nga paglimpyo ug pag-pre-treat sa welding surface aron masiguro nga ang mga hugaw ug kontaminante sa welding area epektibo nga pagtratar.
4. Dili husto nga pagkontrol sa welding heat input: Ang dili maayo nga pagkontrol sa init nga input sa panahon sa welding, sama sa sobra nga temperatura sa panahon sa welding, dili husto nga cooling rate sa welding layer, ug uban pa, mosangpot sa mga kausaban sa istruktura sa welding area, nga moresulta sa mga liki . Ang solusyon mao ang pagpugong sa temperatura ug pagpabugnaw sa panahon sa welding aron malikayan ang sobrang kainit ug paspas nga pagpabugnaw.
5. Dili igo nga stress relief: Ang dili igo nga stress relief treatment human sa welding moresulta sa dili igo nga stress relief sa welded area, nga daling mosangpot sa mga liki. Ang solusyon mao ang paghimo sa angay nga pagtambal sa paghupay sa tensiyon pagkahuman sa welding, sama sa pagtambal sa kainit o pagtambal sa vibration (panguna nga hinungdan).
Sama sa alang sa proseso sa paghimo sa mga baterya sa lithium, unsang mga proseso ang labi nga hinungdan sa mga liki?
Kasagaran, ang mga liki lagmit nga mahitabo sa panahon sa sealing welding, sama sa sealing welding sa cylindrical steel shells o aluminum shells, sealing welding sa square aluminum shells, ug uban pa. sa mga liki.
Siyempre, mahimo usab natong gamiton ang filler wire, preheating o uban pang mga pamaagi aron makunhuran o mawagtang kini nga mga liki.
Oras sa pag-post: Sep-01-2023
