راهنمای نهایی روش ها و فرآیندهای جوشکاری باتری لیتیوم یونی

انتخاب معقول روش‌ها و فرآیندهای جوشکاری در طول فرآیند تولید باتری‌های لیتیومی قدرت مستقیماً بر هزینه، کیفیت، ایمنی و قوام باتری تأثیر می‌گذارد.

1. اصل جوشکاری لیزری

دستگاه جوش لیزر فیبر از هدایت عالی پرتو لیزر و چگالی توان بالا برای کار استفاده می کند. پرتو لیزر بر روی یک ناحیه کوچک از طریق سیستم نوری متمرکز می شود و به سرعت یک منبع حرارتی بسیار متمرکز در ناحیه جوش داده شده را تشکیل می دهد. منطقه، به طوری که جسم مورد جوش ذوب می شود و یک نقطه جوش قوی و درز جوش ایجاد می کند.

دستگاه جوش لیزر فیبر

2. نوع جوش لیزری

جوشکاری هدایت حرارتی و جوشکاری با نفوذ عمیق

چگالی توان لیزر 105 ~ 106w/㎝² برای تشکیل جوشکاری رسانش حرارتی لیزر است و چگالی توان لیزر 105 ~ 106w/㎝² برای تشکیل جوشکاری با نفوذ عمیق لیزر است.

جوشکاری نفوذی و درز

جوشکاری نفوذی: قطعه اتصال نیازی به پانچ ندارد و پردازش نسبتاً ساده است. جوشکاری نفوذی به جوشکاری لیزری قوی تری نیاز دارد. عمق نفوذ جوشکاری نفوذی کمتر از جوشکاری درز است و قابلیت اطمینان آن نسبتاً ضعیف است.

در مقایسه با جوشکاری نفوذی، جوشکاری درز به جوشکاری لیزری با قدرت کمتر نیاز دارد. عمق نفوذ جوشکاری درز بالاتر از جوشکاری نفوذی است و قابلیت اطمینان آن نسبتاً خوب است. با این حال، قطعه اتصال باید پانچ شود، که پردازش آن نسبتا دشوار است.

جوشکاری پالسی و جوشکاری پیوسته

1) جوشکاری با حالت پالس

در طول جوشکاری لیزری باید شکل موج جوشکاری مناسب انتخاب شود. شکل موج‌های پالسی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل موج‌های مربعی، پیک، دو قله‌ای و غیره هستند. بازتاب‌پذیری سطح آلیاژ آلومینیوم به نور بسیار زیاد است. هنگامی که یک پرتو لیزر با شدت بالا به سطح ماده برخورد می کند، سطح فلز 60٪-98٪ از انرژی لیزر را به دلیل بازتاب از دست می دهد و بازتاب با دمای سطح تغییر می کند. به طور کلی، بهتر است هنگام جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم، امواج نوک تیز و دو قله را انتخاب کنید. پهنای پالس بخش کندکننده پشت این نوع شکل موج جوشکاری طولانی‌تر است که می‌تواند به طور موثری بروز منافذ و ترک‌ها را کاهش دهد.

نمونه های جوشکاری لیزر پالسی

به دلیل انعکاس بالای آلیاژ آلومینیوم به لیزر، برای جلوگیری از برخورد عمودی پرتو لیزر و ایجاد انعکاس عمودی و آسیب رساندن به آینه متمرکز لیزر، معمولاً در حین فرآیند جوشکاری، سر جوش با زاویه خاصی منحرف می‌شود. قطر محل اتصال لحیم کاری و قطر سطح اتصال موثر با افزایش زاویه شیب لیزر افزایش می یابد. هنگامی که زاویه شیب لیزر 40 درجه باشد، بزرگترین اتصال لحیم کاری و سطح مفصل موثر به دست می آید. نفوذ نقطه جوش و نفوذ موثر با زاویه شیب لیزر کاهش می یابد. وقتی بیشتر از 60 باشد، نفوذ جوش موثر به صفر می رسد. بنابراین با کج کردن اتصال جوش به یک زاویه مشخص می توان عمق و عرض جوش را به طور مناسب افزایش داد.

علاوه بر این، در حین جوشکاری، با درز جوش به عنوان مرز، 65٪ از صفحه پوشش جزئی نقطه جوش لیزری و 35٪ از پوسته نیاز به جوشکاری دارند که می تواند به طور موثری انفجارهای ناشی از مشکلات بسته شدن پوشش را کاهش دهد.

2) جوش حالت پیوسته

از آنجایی که فرآیند گرمایش جوشکاری لیزری پیوسته بر خلاف سرمایش و گرمایش ناگهانی دستگاه های پالسی است، تمایل به ایجاد ترک در حین جوشکاری چندان مشهود نیست. برای بهبود کیفیت جوش از جوش لیزری پیوسته استفاده می شود. سطح جوش صاف و یکنواخت است، بدون پاشیدگی، بدون عیب و بدون عیب در داخل جوش است. هیچ شکافی پیدا نشد. در جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم، مزایای لیزر پیوسته آشکار است. در مقایسه با روش های جوشکاری سنتی، راندمان تولید بالا بوده و نیازی به پر کردن سیم نیست. در مقایسه با جوشکاری لیزر پالسی، می تواند عیوب ایجاد شده پس از جوشکاری مانند ترک، تخلخل، پاشش و غیره را برطرف کند. پس از جوشکاری هیچ گونه فرورفتگی ایجاد نخواهد شد و میزان پرداخت و پرداخت پس از جوش کاهش می یابد که باعث صرفه جویی در هزینه های تولید می شود. با این حال، به دلیل اینکه نقطه لیزر پیوسته نسبتا کوچک است، دقت مونتاژ قطعه کار بالا نیست. الزامات بالاتر است.

3. مزایای جوشکاری لیزری

دستگاه جوش لیزری اتوماتیک CNC با ژنراتور لیزر فیبر دارای انرژی متمرکز، راندمان جوش بالا، دقت پردازش بالا و نسبت عمق به عرض جوش بزرگ است. تمرکز، تراز و هدایت پرتو لیزر با ابزارهای نوری آسان است. می توان آن را در فاصله مناسب از قطعه کار قرار داد و بین وسایل یا موانع اطراف آن هدایت کرد. به دلیل محدودیت های فضایی ذکر شده در بالا نمی توان از سایر روش های جوشکاری استفاده کرد.

ورودی گرما کوچک است، منطقه متاثر از حرارت کوچک است، و تنش باقیمانده و تغییر شکل قطعه کار کوچک است. انرژی جوش را می توان دقیقاً کنترل کرد، اثر جوش پایدار است، و ظاهر جوش خوب است.
جوش بدون تماس، انتقال فیبر نوری، دسترسی خوب و درجه بالایی از اتوماسیون. هنگام جوشکاری مواد نازک یا سیم های با قطر ریز هیچ مشکلی مانند جوش قوس الکتریکی وجود ندارد. از آنجایی که سلول‌های مورد استفاده در باتری‌های لیتیومی از اصل سبک بودن پیروی می‌کنند، معمولاً از آلومینیوم سبک‌تر و نازک‌تر ساخته می‌شوند. به طور کلی، پوسته، پوشش و پایین اساساً باید کمتر از 1.{3}} میلی متر باشد. ضخامت مواد اولیه فعلی تولید کنندگان اصلی در حدود 0.8 میلی متر است.
این می تواند جوشکاری با استحکام بالا را برای ترکیبات مختلف مواد، به ویژه هنگام جوشکاری مس و آلومینیوم فراهم کند. همچنین این تنها تکنیک لحیم کاری نیکل آبکاری شده به مس است.

4. مشکلات در فرآیند جوشکاری لیزر

در حال حاضر، پوسته‌های باتری آلیاژ آلومینیوم بیش از 90 درصد کل باتری لیتیومی را تشکیل می‌دهند. مشکل در جوشکاری در بازتاب بسیار بالای آلیاژ آلومینیوم به لیزر و حساسیت بالای منافذ در حین جوشکاری است. در حین جوشکاری ناگزیر برخی مشکلات و عیوب ایجاد می شود که مهمترین آنها منافذ، ترک های داغ و انفجار می باشد.
منافذ در طول فرآیند جوشکاری لیزری آلیاژ آلومینیوم مستعد ظاهر شدن هستند. دو نوع اصلی منافذ هیدروژن و منافذ ناشی از ترکیدن حباب هستند. از آنجایی که سرعت سرد شدن جوش لیزری بسیار سریع است، مشکل سوراخ های هیدروژنی جدی تر است و به دلیل فروریختن سوراخ های کوچک در جوش لیزر، نوع دیگری از سوراخ ظاهر می شود.
مشکل ترک حرارتی آلیاژ آلومینیوم یک آلیاژ یوتکتیک معمولی است. در حین جوشکاری مستعد ترک های داغ است، از جمله ترک های کریستال جوش و ترک های مایع سازی HAZ. به دلیل تفکیک اجزا در ناحیه جوش، جداسازی یوتکتیک و ذوب مرز دانه رخ خواهد داد. تحت تنش، ترک‌های مایع‌سازی در مرز دانه‌ها ایجاد می‌شوند و عملکرد اتصالات جوش داده شده را کاهش می‌دهند.
مشکل انفجار (همچنین به عنوان اسپلش شناخته می شود). عوامل زیادی باعث انفجار می شوند مانند تمیزی مواد، خلوص خود مواد، ویژگی های خود مواد و ... عامل تعیین کننده پایداری لیزر است. برآمدگی های سطح پوسته، منافذ و حباب های داخلی. دلیل اصلی این است که قطر هسته فیبر خیلی کوچک است یا تنظیم انرژی لیزر بسیار زیاد است. همانطور که برخی از تامین کنندگان تجهیزات لیزر تبلیغ می کنند، اینطور نیست که کیفیت پرتو بهتر باشد، اثر جوشکاری بهتر است. کیفیت پرتو خوب برای جوشکاری سوپرپوزیشن با عمق نفوذ بیشتر مناسب است. یافتن پارامترهای فرآیند مناسب کلید حل مشکل است.

سایر مشکلات

جوشکاری زبانه های دارای بسته بندی نرم نیاز به ابزار جوشکاری بالایی دارد. زبانه ها باید محکم فشار داده شوند تا از شکاف جوش اطمینان حاصل شود. این می تواند جوشکاری با سرعت بالا را در مسیرهای پیچیده مانند اشکال S شکل و مارپیچی، افزایش سطح اتصال جوش و تقویت استحکام جوش انجام دهد.

جوش هسته های باتری استوانه ای عمدتا برای ساخت الکترود مثبت استفاده می شود. از آنجایی که پوسته الکترود منفی نازک است، جوش دادن آن بسیار آسان است. به عنوان مثال، برخی از تولیدکنندگان در حال حاضر از یک فرآیند بدون جوش برای الکترود منفی استفاده می کنند، در حالی که از جوش لیزری برای الکترود مثبت استفاده می شود.
هنگامی که ترکیب باتری مربعی جوش داده می شود، قطب ها یا قطعات اتصال به شدت آلوده می شوند. هنگامی که قطعات اتصال جوش داده می شوند، آلاینده ها تجزیه می شوند و به راحتی نقاط انفجار جوش و سوراخ ایجاد می کنند. باتری هایی با قطب های نازک و قطعات ساختاری پلاستیکی یا سرامیکی در زیر به راحتی جوش می شوند. پوشیدن. هنگامی که قطب کوچک است، به راحتی جوش داده می شود تا جایی که پلاستیک می سوزد و نقطه انفجار را تشکیل می دهد. از صفحات اتصال چند لایه استفاده نکنید. سوراخ های بین لایه ها، جوش دادن محکم آنها را دشوار می کند.
مهمترین فرآیند در فرآیند جوشکاری باتری های مربعی، بسته بندی پوسته است که با توجه به موقعیت های مختلف به جوش پوشش بالا و پوشش پایین تقسیم می شود. از آنجایی که باتری هایی که تولید می کنند کوچک هستند، برخی از تولیدکنندگان از فرآیند کشش عمیق برای تولید پوسته باتری استفاده می کنند و فقط نیاز به جوش دادن پوشش بالایی دارند.

5. عوامل مؤثر بر کیفیت جوش

جوشکاری لیزری در حال حاضر یک روش مهم برای جوشکاری باتری های پیشرفته توصیه می شود. جوشکاری لیزری فرآیندی است که در آن یک پرتو لیزر پرانرژی به قطعه کار تابش می‌کند و باعث می‌شود دمای کار به شدت افزایش یابد، قطعه کار ذوب شود و مجدداً اتصال دائمی ایجاد شود. استحکام برشی و مقاومت پارگی جوش لیزری نسبتاً خوب است. رسانایی، استحکام، سفتی هوا، خستگی فلز و مقاومت در برابر خوردگی جوش باتری جوشکاری معمولی است.

معیارهای ارزیابی کیفیت

عوامل زیادی بر کیفیت جوشکاری لیزر تاثیر می گذارد. برخی از آنها به شدت فرار و دارای بی ثباتی قابل توجهی هستند. چگونه می توان این پارامترها را به درستی در یک محدوده مناسب در حین جوشکاری لیزری با سرعت بالا و مداوم برای اطمینان از کیفیت جوش تنظیم و کنترل کرد؟ قابلیت اطمینان و پایداری تشکیل درز جوش از مسائل مهم مرتبط با کاربردی بودن و صنعتی شدن فناوری جوش لیزری است. عوامل مهم موثر بر کیفیت جوش لیزری به سه جنبه تقسیم می شوند: تجهیزات جوشکاری، وضعیت قطعه کار و پارامترهای فرآیند.

Acey New Energy یک تامین کننده حرفه ای و متخصص در دستگاه مونتاژ بسته باتری لیتیومی است، مانند دستگاه های درجه بندی ظرفیت باتری، دستگاه های چسباندن کاغذ عایق باتری، دستگاه های مرتب سازی باتری، تسترهای BMS، دستگاه های جوش نقطه ای باتری، دستگاه های جوش لیزری، دستگاه های اتصال سیم اولتراسونیک، باتری تستر جامع، شارژ بسته باتری، و تستر پیری تخلیه، و غیره. ما یک راه حل یک مرحله ای برای خطوط مونتاژ بسته باتری ارائه می دهیم. اگر شما علاقه مند هستید، لطفا با ما تماس بگیرید.