Quvvatli lityum-ion batareyalar uchun payvandlash usullari va jarayonlari bilan tanishish

Quvvatli lityum batareyalarni ishlab chiqarish jarayonida payvandlash usullari va jarayonlarini oqilona tanlash batareyaning narxiga, sifatiga, xavfsizligiga va mustahkamligiga bevosita ta'sir qiladi. Keyinchalik, quvvatli lityum batareyalarni payvandlash bo'yicha tarkibni tashkil qilaylik.

1. Lazerli payvandlash tamoyillari

Lazerli payvandlash lazer nurlarining mukammal yo'nalishi va yuqori quvvat zichligidan foydalanadi. Optik tizim orqali lazer nurlari juda kichik maydonga qaratilgan bo'lib, juda qisqa vaqt ichida payvandlangan bo'g'inda yuqori konsentratsiyali issiqlik manbai maydonini hosil qiladi va shu bilan payvandlangan ob'ektni eritib, qattiq lehim birikmasini va payvand chokini hosil qiladi.

2. Lazerli payvandlash turi

Issiqlik o'tkazuvchanligini payvandlash va chuqur penetratsion payvandlash

Lazer issiqlik o'tkazuvchanligi bilan payvandlash lazer quvvati zichligi 105-106w/sm2, lazerli chuqur penetratsion payvandlash esa lazer quvvati zichligi 105-106w/sm2 bilan hosil qilinadi.

Penetratsion payvandlash va tikuv payvandlash

Penetratsion payvandlash, ulash qismlari zımbalama talab qilmaydi va ishlov berish nisbatan oddiy. Penetratsion payvandlash yuqori quvvatli lazerli payvandlash mashinasini talab qiladi. Penetratsion payvandlashning penetratsion chuqurligi tikuvli payvandlashdan pastroq va uning ishonchliligi nisbatan past.

Penetratsion payvandlash bilan solishtirganda, tikuv payvandlash faqat kichikroq quvvatli lazerli payvandlash mashinasini talab qiladi. Chok payvandining penetratsion chuqurligi penetratsion payvandlashdan yuqori va uning ishonchliligi nisbatan yaxshi. Ammo birlashtiruvchi qismni zarb qilish kerak, bu esa ishlov berishni nisbatan qiyinlashtiradi.

Pulse lazerli payvandlash namunalari

Namunalarni uzluksiz lazer bilan payvandlash

Quvvatli lityum batareyalarni payvandlashda payvandlash jarayoni bo'yicha mutaxassislar mijozning akkumulyator materiali, shakli, qalinligi, kuchlanish talablari va boshqalar asosida tegishli lazer va payvandlash jarayoni parametrlarini, shu jumladan payvandlash tezligi, to'lqin shakli, tepalik qiymati va egilish burchagini tanlaydi. payvandlash boshi, yakuniy payvandlash effekti quvvat lityum batareyasi talablariga javob berishini ta'minlash uchun payvandlash jarayonining oqilona parametrlarini o'rnatish uchun ishlab chiqaruvchi.

Konsentrlangan energiya, yuqori payvandlash samaradorligi, yuqori ishlov berish aniqligi va katta payvandlash chuqurligi va kenglik nisbati. Lazer nurini fokuslash, tekislash va optik asboblar yordamida boshqarish oson. U ishlov beriladigan qismdan tegishli masofada joylashtirilishi mumkin va ish qismi atrofidagi armatura yoki to'siqlar orasiga yo'naltirilishi mumkin. Yuqorida aytib o'tilgan fazoviy cheklovlar tufayli boshqa payvandlash usullaridan to'liq foydalanish mumkin emas.

Kichik issiqlik kiritish, kichik issiqlik ta'sir zonasi va kichik qoldiq stress va ishlov beriladigan qismning deformatsiyasi; Payvandlash energiyasini aniq nazorat qilish mumkin, payvandlash effekti barqaror va payvandlash ko'rinishi yaxshi;

Kontaktsiz payvandlash, optik tolali uzatish, yaxshi foydalanish imkoniyati va yuqori darajadagi avtomatlashtirish. Yupqa yoki nozik simni payvandlashda, boshq manbai kabi qayta oqim muammosi yo'q. Quvvatli lityum batareyalar uchun ishlatiladigan batareya xujayralari, ularning engilligi printsipi tufayli, odatda engilroq alyuminiy materialdan va yupqaroqdan tayyorlanadi. Odatda, qobiq, qopqoq va pastki qismi 1.0 mm dan past bo'lishi talab qilinadi va asosiy ishlab chiqaruvchilar hozirda asosiy material qalinligi taxminan 0,8 mm ni tashkil qiladi.

Lazerli payvandlash jarayonidagi qiyinchiliklar

Hozirgi vaqtda alyuminiy qotishma batareya qobig'i butun quvvat lityum batareyasining 90% dan ortig'ini tashkil qiladi. Uni payvandlashning qiyinligi alyuminiy qotishmasining lazerga o'ta yuqori aks etishida, payvandlash jarayonida gaz g'ovaklarining yuqori sezuvchanligida va payvandlash jarayonida ba'zi muammolar va nuqsonlarning muqarrar ravishda yuzaga kelishidadir, ular orasida eng muhimi gaz teshiklari, issiq yoriqlar, va portlash.

Alyuminiy qotishmasini lazer bilan payvandlash jarayonida yuzaga kelishiga moyil bo'lgan ikkita muhim turdagi teshiklar mavjud: vodorod teshiklari va pufakchalarning portlashi natijasida paydo bo'lgan teshiklar. Lazerli payvandlashning tez sovutish tezligi tufayli vodorod teshiklari muammosi jiddiyroq va lazerli payvandlashda kichik teshiklarning qulashi natijasida yuzaga keladigan qo'shimcha turdagi teshik ham mavjud.

Issiq yoriq muammosi. Alyuminiy qotishmasi payvandlash paytida issiq yorilishga moyil bo'lgan tipik evtektik turdagi qotishma bo'lib, chokning kristallanish yoriqlari va HAZ suyuqlanish yoriqlari kiradi. Payvandlash zonasida komponentlarning ajratilishi tufayli evtektik segregatsiya sodir bo'ladi va don chegarasining erishi sodir bo'ladi. Stress sharoitida don chegaralarida suyultiruvchi yoriqlar paydo bo'lib, payvandlangan birikmaning ishlashini pasaytiradi.

Portlash (shuningdek, chayqalish deb ham ataladi) muammosi. Materialning tozaligi, materialning tozaligi va materialning o'ziga xos xususiyatlari kabi portlashlarga olib kelishi mumkin bo'lgan ko'plab omillar mavjud. Hal qiluvchi foydalanish lazerning barqarorligidir. Qobiqdagi sirt protrusionlari, teshiklari va ichki pufakchalari. Asosiy sabab shundaki, tolaning yadro diametri juda kichik yoki lazer energiyasi juda yuqori o'rnatilgan. Ba'zi lazer uskunalari yetkazib beruvchilarining ta'kidlashicha, nur sifati qanchalik yaxshi bo'lsa, payvandlash effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Yaxshi nur sifati kattaroq penetratsion chuqurlikka ega bo'lgan qatlamli payvandlash uchun javob beradi. Tegishli jarayon parametrlarini topish muammolarni hal qilishning kalitidir.

Boshqa qiyinchiliklar

Yumshoq paketli qutbli quloqni payvandlash yuqori payvandlash moslamasi talablarini talab qiladi va payvandlash bo'shlig'ini ta'minlash uchun qutb qulog'i mahkam bosilishi kerak. S-shaklidagi va spiral shaklidagi kabi murakkab traektoriyalarni yuqori tezlikda payvandlash, payvandning qo'shma maydonini oshirish va payvandlash kuchini mustahkamlashga erishish mumkin.

Silindrsimon akkumulyator hujayralarini payvandlash musbat elektrodni payvandlash uchun muhim ahamiyatga ega. Salbiy elektrodning ingichka qobig'i tufayli uni payvandlash juda oson. Hozirgi vaqtda ba'zi ishlab chiqaruvchilar salbiy elektrodli payvandlash jarayonidan foydalanadilar, ijobiy elektrod esa lazerli payvandlashni qo'llaydi.

Kvadrat akkumulyator birikmalarini payvandlashda qutb yoki ulash qismi ifloslangan va qalin bo'ladi. Birlashtiruvchi qismni payvandlashda ifloslantiruvchi moddalar parchalanadi, bu esa payvandlash portlash nuqtalarini osongina hosil qilishi va teshiklarni keltirib chiqarishi mumkin; Yupqa qutbli batareyalar va ostidagi plastmassa yoki keramika tarkibiy qismlari payvandlashga moyil. Qutb kichik bo'lsa, payvandlashning og'ishi va plastik shikastlanishga olib kelishi, portlovchi nuqtalarni hosil qilishi ham oson. Ko'p qatlamli konnektorlardan foydalanmang, chunki qatlamlar orasidagi teshiklar mavjud, bu esa mustahkam lehimlashni qiyinlashtiradi.

Kvadrat batareyalarni payvandlash jarayonida eng muhim jarayon qobiq qopqog'ining qadoqlanishi bo'lib, u turli pozitsiyalarga ko'ra yuqori qopqoq va pastki qopqoqni payvandlashga bo'linadi. Ba'zi akkumulyator ishlab chiqaruvchilari ishlab chiqaradigan batareyalarning kichik hajmi tufayli batareya qutilarini ishlab chiqarish uchun chuqur chizish texnologiyasidan foydalanadilar, bu faqat yuqori qopqoqni payvandlashni talab qiladi.

Kvadrat quvvatli lityum batareyaning yon tomonidagi payvandlash namunasi

Kvadrat batareyalar uchun payvandlash usullari asosan yon payvandlash va yuqori payvandlashga bo'linadi. Yon payvandlashning muhim afzalligi shundaki, u batareya xujayrasining ichki qismiga kamroq ta'sir qiladi va chayqalishlar qobiq qopqog'ining ichki tomoniga osongina kirmaydi. Payvandlashdan so'ng, keyingi yig'ish jarayoniga ozgina ta'sir qilishi mumkin bo'lgan protrusionlar ehtimoli tufayli, yon tomondan payvandlash jarayoni lazerning juda yuqori barqarorligini va materialning tozaligini talab qiladi. Yuqori payvandlash jarayoni, bir yuzada payvandlash tufayli, payvandlash uskunalari integratsiyasi va oddiy ommaviy ishlab chiqarish uchun nisbatan past talablarga ega. Biroq, ikkita kamchilik ham mavjud. Birinchidan, payvandlash paytida batareya xujayrasiga kichik miqdordagi chayqalishlar bo'lishi mumkin, ikkinchidan, qobiqning old qismi uchun yuqori ishlov berish talablari xarajat muammolariga olib kelishi mumkin.

5. Payvandlash sifatiga ta'sir qiluvchi omillar

Lazerli payvandlash hozirda yuqori sifatli batareyani payvandlash uchun tavsiya etilgan muhim usuldir. Lazerli payvandlash - ishlov beriladigan qismga yuqori energiyali lazer nurlanishi, ish haroratining keskin oshishiga olib keladigan, ishlov beriladigan qismni eritib, doimiy aloqa hosil qilish uchun qayta ulash jarayonidir. Lazerli payvandlash yaxshi kesish kuchi va yirtiqqa chidamliligiga ega. Batareyani payvandlash sifatini baholash mezonlari elektr o'tkazuvchanligi, mustahkamligi, havo o'tkazmasligi, metallning charchoqqa chidamliligi va korroziyaga chidamliligini o'z ichiga oladi.

Lazerli payvandlash sifatiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud. Ulardan ba'zilari juda o'zgaruvchan va sezilarli beqarorlikka ega. Payvandlash sifatini ta'minlash uchun yuqori tezlikda va uzluksiz lazerli payvandlash jarayonida tegishli diapazonda boshqarilishi uchun ushbu parametrlarni qanday qilib to'g'ri o'rnatish va nazorat qilish kerak. Payvandlashning ishonchliligi va barqarorligi lazerli payvandlash texnologiyasini amaliy va sanoatlashtirish bilan bog'liq muhim masalalardir. Lazerli payvandlash sifatiga ta'sir qiluvchi muhim omillarga payvandlash uskunasi, ishlov beriladigan qismning holati va jarayon parametrlari kiradi.

1) Payvandlash uskunalari

Lazerlar uchun eng muhim sifat talablari - nurlanish rejimi, chiqish quvvati va barqarorlik. Nur rejimi nur sifatining muhim ko'rsatkichidir. Nur rejimining tartibi qanchalik past bo'lsa, nurni fokuslash ko'rsatkichi qanchalik yaxshi bo'lsa, nuqta qanchalik kichik bo'lsa, bir xil lazer kuchi ostida quvvat zichligi qanchalik baland bo'lsa va payvand chokining chuqurligi va kengligi shunchalik katta bo'ladi. Odatda, asosiy rejim (TEM00) yoki past tartibli rejim talab qilinadi, aks holda yuqori sifatli lazerli payvandlash talablariga javob berish qiyin. Hozirgi vaqtda mahalliy lazerlar hali ham lazerli payvandlash uchun nur sifati va quvvat chiqishi barqarorligi nuqtai nazaridan ma'lum qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Xorijiy vaziyatlar nuqtai nazaridan, lazerlarning nurlanish sifati va chiqish quvvati barqarorligi allaqachon ancha yuqori va lazerli payvandlashda muammo bo'lmaydi. Optik tizimlarda payvandlash sifatiga ta'sir qiluvchi eng muhim omil fokuslash linzalari bo'lib, u odatda 127 mm (5 dyuym) va 200 mm (7,9 dyuym) orasidagi fokus uzunligidan foydalanadi. Kichkina fokus uzunligi fokuslangan nurning bel nuqtasi diametrini kamaytirish uchun foydalidir, lekin juda kichik bo'lishi payvandlash jarayonida osongina ifloslanish va chayqalish shikastlanishiga olib kelishi mumkin.

To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, yutilish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi; Odatda, yaxshi o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan materiallar yuqori aks ettirishga ega. YAG lazerlari uchun kumushning aks ettirish qobiliyati 96%, alyuminiy 92%, mis 90% va temir 60% ni tashkil qiladi. Harorat qanchalik yuqori bo'lsa, yutish tezligi shunchalik yuqori bo'lib, chiziqli munosabatni ko'rsatadi; Odatda, fosfat, uglerod qora, grafit va boshqalar bilan sirt qoplamasi assimilyatsiya tezligini yaxshilashi mumkin.

2) Ish qismining holati

Lazerli payvandlash ishlov beriladigan qismning chetlarini qayta ishlashni talab qiladi, yuqori yig'ish aniqligi, nuqta va payvand choki o'rtasida qat'iy moslashish va payvandlash jarayonida payvandlash termal deformatsiyasi tufayli ishlov beriladigan qismning dastlabki yig'ish aniqligi va nuqta hizalanishi o'zgarmaydi. Buning sababi shundaki, lazer nuqtasi kichik va payvand choki tor. Odatda, to'ldiruvchi metall qo'shilmaydi. Agar yig'ish qattiq bo'lmasa va bo'shliq juda katta bo'lsa, nur bo'shliqdan o'tishi mumkin va asosiy materialni eritib bo'lmaydi yoki aniq kesish yoki tushkunlikka olib kelishi mumkin. Agar nuqta va tikuv orasidagi og'ish biroz katta bo'lsa, u to'liq bo'lmagan termoyadroviy yoki to'liq bo'lmagan payvandlashni keltirib chiqarishi mumkin. Shuning uchun, umumiy taxtaning o'rnatilishi va yig'ilishi va nuqta tekislashining og'ishi o'rtasidagi bo'shliq {0}}.1 mm dan oshmasligi kerak va noto'g'ri hizalama 0,2 mm dan oshmasligi kerak. Haqiqiy ishlab chiqarishda, ba'zida lazerli payvandlash texnologiyasi ushbu talablarga javob bera olmaganligi sababli qo'llanilmaydi. Yaxshi payvandlash natijalariga erishish uchun o'rnatish va bir-biriga yopish uchun ruxsat etilgan bo'shliq nozik plastinka qalinligining 10% ichida nazorat qilinishi kerak.

Muvaffaqiyatli lazerli payvandlash payvandlangan substrat o'rtasida yaqin aloqani talab qiladi. Bu optimal natijalarga erishish uchun ehtiyot qismlarni ehtiyotkorlik bilan mustahkamlashni talab qiladi. Va buni yupqa qutbli quloq tagliklarida yaxshi qilish qiyin, chunki u egilishning noto'g'riligiga moyil bo'ladi, ayniqsa qutbli quloq katta batareya modullari yoki komponentlariga o'rnatilgan bo'lsa.

3) Payvandlash parametrlari

1) Lazerli payvandlash rejimining payvandlash parametrlariga va barqaror payvand shakllanishiga ta'sir qiluvchi eng muhim omil lazer nuqtasining quvvat zichligi hisoblanadi. Uning payvandlash rejimiga ta'siri va payvand hosil bo'lishining barqarorligi quyidagicha: lazer nuqtasining quvvat zichligi oshishi bilan u barqaror issiqlik o'tkazuvchanligi payvandlash, rejimning barqaror bo'lmagan payvandlash va barqaror chuqur penetratsion payvandlash bo'ladi.

Lazer nuqtasining quvvat zichligi ma'lum bir nur rejimi va fokuslash oynasining fokus uzunligini hisobga olgan holda, lazer kuchi va nurning fokusining holati bilan belgilanadi. Lazer quvvati zichligi lazer kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Fokus holatining ta'siri optimal qiymatga ega; Nurning fokusi ishlov beriladigan qismning yuzasidan ma'lum bir holatda (plastinka qalinligi va parametrlariga qarab 1-2 mm oralig'ida) eng ideal payvand chokini olish mumkin. Ushbu optimal fokus holatidan chetga chiqish ishlov beriladigan qismning sirt nuqtasini oshiradi, bu esa quvvat zichligining pasayishiga olib keladi. Muayyan diapazonda bu payvandlash jarayoni shaklining o'zgarishiga olib keladi.

Payvandlash tezligining payvandlash jarayonining shakli va barqarorligiga ta'siri lazer kuchi va fokus pozitsiyasi kabi muhim emas. Faqatgina payvandlash tezligi juda yuqori bo'lganda, past issiqlik kiritish tufayli barqaror chuqur penetratsion payvandlash jarayonini saqlab qolishning mumkin emasligi yuzaga keladi. Haqiqiy payvandlash jarayonida chuqur penetratsion payvandlash yoki barqaror issiqlik o'tkazuvchanligi payvandlash payvand chokining penetratsiya chuqurligi uchun talablaridan kelib chiqqan holda tanlanishi kerak va beqaror rejimda payvandlashning mutlaqo oldini olish kerak.

(2) Chuqur penetratsion payvandlash diapazonida payvandlash parametrlarining penetratsiya chuqurligiga ta'siri: barqaror chuqur penetratsion payvandlash diapazonida, lazer kuchi qanchalik baland bo'lsa, kirish chuqurligi shunchalik katta bo'ladi, taxminan 0 munosabati bilan. .7 quvvat; Payvandlash tezligi qanchalik baland bo'lsa, penetratsiya chuqurligi shunchalik sayoz bo'ladi. Fokus ma'lum lazer kuchi va payvandlash tezligi sharoitida optimal holatda bo'lganda, maksimal penetratsiya chuqurligi paydo bo'ladi. Agar bu pozitsiyadan chetga chiqsa, penetratsion chuqurlik pasayadi va hatto beqaror yoki barqaror bo'ladi issiqlik o'tkazuvchanligi payvandlash.

(3) Himoya gazining ta'siri, uning muhim qo'llanilishi payvandlash jarayonida ish qismini oksidlanishdan himoya qilishdir; Fokuslovchi linzalarni metall bug'ining ifloslanishidan va suyuqlik tomchilarining chayqalishidan saqlang; Yuqori quvvatli lazerli payvandlash natijasida hosil bo'lgan plazmani tarqatish; Ish qismini sovutib, issiqlik ta'sir qiladigan zonani kamaytiring.

Himoya gazi odatda argon yoki geliydir va azot ko'rinadigan sifat uchun past talablarga ega bo'lganlar uchun ham ishlatilishi mumkin. Ularning plazma hosil qilish tendentsiyasi sezilarli darajada farq qiladi: geliy gazi o'zining yuqori ionlanish zaryadi va tez issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli bir xil sharoitda argon gaziga qaraganda plazma hosil qilish tendentsiyasiga ega va shuning uchun katta erish chuqurligini oladi. Muayyan diapazonda himoya gazining oqim tezligi oshishi bilan plazmani bostirish tendentsiyasi kuchayadi, natijada erish chuqurligi oshadi. Biroq, u ma'lum bir diapazonga yetganda, u barqarorlashishga intiladi.

(4) Har bir parametr bo'yicha monitoring tahlili: Payvandlashning to'rtta parametri orasida payvandlash tezligi va himoya gaz oqimi tezligini kuzatish va barqarorlikni saqlash oson, lazer quvvati va fokus holati esa payvandlash jarayonida o'zgarishi mumkin bo'lgan parametrlardir va ularni kuzatish qiyin. . Lazerdan chiqadigan lazer quvvati yuqori barqarorlikka ega va uni kuzatish oson bo'lsa-da, ish qismiga yetib boradigan lazer quvvati yo'naltiruvchi va fokuslash tizimlarining yo'qolishi tufayli o'zgaradi. Ushbu yo'qotish optik ishlov beriladigan qismning sifati, xizmat ko'rsatish muddati va sirt ifloslanishi bilan bog'liq bo'lib, monitoringni qiyinlashtiradi va payvandlash sifatining noaniq omiliga aylanadi. Nurning diqqat markazida joylashganligi payvandlash sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan va nazorat qilish va nazorat qilish eng qiyin bo'lgan payvandlash parametrlaridan biridir. Hozirgi vaqtda ishlab chiqarishda kerakli penetratsion chuqurlikka erishish uchun tegishli markazlashtirilgan nuqta holatini aniqlash uchun qo'lda sozlash va takroriy jarayon tajribalariga tayanish kerak. Shu bilan birga, payvandlash jarayonida, ishlov beriladigan qismning deformatsiyasi, termal linzalar ta'siri yoki fazoviy egri chiziqlarning ko'p o'lchovli payvandlashi tufayli fokus holati o'zgarishi va ruxsat etilgan diapazondan oshib ketishi mumkin.

Yuqoridagi ikkita holatga kelsak, bir tomondan, ifloslanishning oldini olish va tozalikni saqlash uchun yuqori sifatli va barqaror optik komponentlardan foydalanish va muntazam ravishda parvarish qilish kerak; Boshqa tomondan, parametrlarni optimallashtirish, lazer quvvati va ish qismiga yetib boruvchi fokus holatidagi o'zgarishlarni kuzatish, yopiq pastadir nazoratiga erishish va ishonchlilikni oshirish uchun lazerli payvandlash jarayonlarini real vaqt rejimida kuzatish va nazorat qilish usullarini ishlab chiqish talab etiladi. va lazerli payvandlash sifatining barqarorligi.

Nihoyat, shuni ta'kidlash kerakki, lazerli payvandlash eritish jarayonidir. Bu shuni anglatadiki, ikkita substrat lazerli payvandlash jarayonida eriydi. Bu jarayon tez, shuning uchun umumiy issiqlik kiritish kam. Ammo bu eritish jarayoni bo'lganligi sababli, turli materiallarni payvandlashda mo'rt yuqori qarshilikka ega intermetalik birikmalar paydo bo'lishi mumkin. Alyuminiy mis birikmasi, ayniqsa, intermetalik birikmalar hosil qilishga moyil. Ushbu birikmalar mikroelektronik qurilmalar qo'shilishlarining qisqa muddatli elektr va uzoq muddatli mexanik xususiyatlariga salbiy ta'sir ko'rsatishi ko'rsatilgan. Ushbu intermetalik birikmalarning lityum-ion batareyalarning uzoq muddatli ishlashiga ta'siri hali ham noaniq.