Лазерлік дәнекерлеу
Соңғы жылдары жаңа энергетикалық саланың қарқынды дамуының арқасында лазерлік дәнекерлеу өзінің жылдам және тұрақты артықшылықтарының арқасында бүкіл жаңа энергетика саласына тез еніп кетті.Олардың ішінде лазерлік дәнекерлеу жабдығы барлық жаңа энергетикалық саладағы қолданбалардың ең жоғары үлесін құрайды.
Лазерлік дәнекерлеу жылдам жылдамдыққа, үлкен тереңдікке және шағын деформацияға байланысты өмірдің барлық салаларында бірінші таңдау болды.Лазерлік дәнекерлеу нүктелік дәнекерлеуден түйіспелі дәнекерлеуге, жинақтау және тығыздағыш дәнекерлеуге дейін теңдесі жоқ дәлдік пен бақылауды қамтамасыз етеді.Ол өнеркәсіптік өндіріс пен өңдеу өнеркәсібінде, соның ішінде әскери өнеркәсіпте, медициналық көмек көрсетуде, аэроғарыш өнеркәсібінде, 3C автобөлшектерінде, механикалық қаңылтыр металдарда, жаңа энергетикада және басқа салаларда маңызды рөл атқарады.
Басқа дәнекерлеу технологияларымен салыстырғанда, лазерлік дәнекерлеудің бірегей артықшылықтары мен кемшіліктері бар.
Артықшылығы:
1. Жылдам жылдамдық, үлкен тереңдік және шағын деформация.
2. Дәнекерлеу қалыпты температурада немесе ерекше жағдайларда орындалуы мүмкін, дәнекерлеу жабдығы қарапайым.Мысалы, лазер сәулесі электромагниттік өрісте қозғалмайды.Лазерлер вакуумда, ауада немесе белгілі бір газ ортасында дәнекерлеуге және шыны арқылы немесе лазер сәулесіне мөлдір материалдарды дәнекерлеуге болады.
3. Ол титан және кварц сияқты отқа төзімді материалдарды дәнекерлей алады, сондай-ақ жақсы нәтиже беретін әртүрлі материалдарды дәнекерлей алады.
4. Лазер фокусталғаннан кейін қуат тығыздығы жоғары болады.Пропорция 5:1-ге жетуі мүмкін, ал жоғары қуатты құрылғыларды дәнекерлеу кезінде 10:1-ге дейін жетуі мүмкін.
5. Микро дәнекерлеуді орындауға болады.Лазер сәулесі фокусталғаннан кейін кішкене нүктені алуға және оны дәл орналастыруға болады.Ол автоматтандырылған жаппай өндіріске қол жеткізу үшін микро және шағын дайындамаларды құрастыру және дәнекерлеу үшін қолданылуы мүмкін.
6. Ол жетуге қиын жерлерді дәнекерлей алады және үлкен икемділікпен байланыссыз ұзақ қашықтықта дәнекерлеуді орындай алады.Әсіресе соңғы жылдары YAG лазерлік өңдеу технологиясы оптикалық талшықты беру технологиясын қабылдады, бұл лазерлік дәнекерлеу технологиясын кеңінен насихаттауға және қолдануға мүмкіндік берді.
7. Лазерлік сәулені уақыт пен кеңістікте оңай бөлуге болады және бірнеше сәулелерді бір уақытта бірнеше жерде өңдеуге болады, бұл дәлірек дәнекерлеу үшін жағдайларды қамтамасыз етеді.
Ақау:
1. Дайындаманы құрастыру дәлдігі жоғары болуы талап етіледі, ал дайындамадағы арқалықтың орнын айтарлықтай ауытқуға болмайды.Бұл фокустаудан кейінгі лазерлік нүкте өлшемі кішкентай және дәнекерлеу тігісі тар болғандықтан, толтырғыш металл материалдарын қосу қиынға соғады.Дайындаманы құрастыру дәлдігі немесе арқалықтың орналасу дәлдігі талаптарға сәйкес келмесе, дәнекерлеу ақаулары пайда болуы мүмкін.
2. Лазерлердің және соған байланысты жүйелердің құны жоғары, ал бір реттік инвестиция үлкен.
Литий батареяларын өндіруде жиі кездесетін лазерлік дәнекерлеу ақаулары
1. Дәнекерлеудің кеуектілігі
Лазерлік дәнекерлеуде жиі кездесетін ақаулар - бұл тесіктер.Дәнекерлеу балқытылған бассейн терең және тар.Лазерлік дәнекерлеу процесінде азот балқыған бассейнге сырттан енеді.Металдың салқындауы және қатаюы кезінде температураның төмендеуімен азоттың ерігіштігі төмендейді.Балқыған бассейн металы кристалдану үшін салқындаған кезде, ерігіштік күрт және кенет төмендейді.Бұл кезде көп мөлшердегі газ көпіршіктер түзу үшін тұнбаға түседі.Көпіршіктердің жүзу жылдамдығы металдың кристалдану жылдамдығынан аз болса, кеуектер пайда болады.
Литий батареялары өнеркәсібіндегі қолданбаларда біз көбінесе оң электродты дәнекерлеу кезінде кеуектер пайда болуы мүмкін екенін жиі байқаймыз, бірақ теріс электродты дәнекерлеу кезінде сирек кездеседі.Себебі оң электрод алюминийден, ал теріс электрод мыстан жасалған.Дәнекерлеу кезінде ішкі газ толығымен асып кетпей тұрып, бетіндегі сұйық алюминий конденсацияланып, газдың толып кетуіне және үлкенді-кішілі тесіктердің пайда болуына жол бермейді.Кішкентай стоматалар.
Кеуектерге жоғарыда аталған саңылаулардың пайда болу себептерінен басқа, сыртқы ауа, ылғал, беткі май және т.б. жатады. Сонымен қатар, азоттың үрлеу бағыты мен бұрышы да кеуектердің пайда болуына әсер етеді.
Дәнекерлеу тесіктерінің пайда болуын қалай азайтуға келетін болсақ?
Біріншіден, дәнекерлеу алдында, кіретін материалдардың бетіндегі май дақтары мен қоспаларды уақытында тазалау қажет;литий батареяларын өндіруде кіріс материалды тексеру маңызды процесс болып табылады.
Екіншіден, қорғаныс газының ағыны дәнекерлеу жылдамдығы, қуат, позиция және т.б. сияқты факторларға сәйкес реттелуі керек және тым үлкен де, тым аз да болмауы керек.Қорғаныс жамылғысының қысымы лазер қуаты және фокус орны сияқты факторларға сәйкес реттелуі керек және тым жоғары немесе тым төмен болмауы керек.Қорғаныс плащының саптамасының пішіні дәнекерлеу тігісінің пішініне, бағытына және басқа факторларға сәйкес қорғаныш плащ дәнекерлеу аймағын біркелкі жабуы үшін реттелуі керек.
Үшіншіден, цехтағы ауаның температурасын, ылғалдылығын және шаңын бақылау.Қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығы субстрат бетіндегі ылғалға және қорғаныш газына әсер етеді, бұл өз кезегінде балқытылған бассейндегі су буының пайда болуына және шығуына әсер етеді.Қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығы тым жоғары болса, субстраттың және қорғаныш газының бетінде тым көп ылғал болады, су буының көп мөлшерін тудырады, нәтижесінде кеуектер пайда болады.Қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығы тым төмен болса, субстраттың бетінде және қорғаныс газында ылғал тым аз болады, су буының пайда болуын азайтады, осылайша кеуектерді азайтады;сапа қызметкерлеріне дәнекерлеу станциясындағы температураның, ылғалдылықтың және шаңның мақсатты мәнін анықтауға мүмкіндік беріңіз.
Төртіншіден, сәулелік тербеліс әдісі лазерлік терең енетін дәнекерлеу кезінде тесіктерді азайту немесе жою үшін қолданылады.Дәнекерлеу кезінде тербелістің қосылуына байланысты дәнекерлеу тігісіне арқалықтың кері айналуы дәнекерлеу тігісінің бір бөлігін қайталап балқытуды тудырады, бұл дәнекерлеу бассейнінде сұйық металдың тұру уақытын ұзартады.Сонымен қатар сәуленің ауытқуы аудан бірлігіне түсетін жылуды да арттырады.Дәнекерлеудің тереңдігі мен еніне қатынасы азаяды, бұл көпіршіктердің пайда болуына ықпал етеді, осылайша кеуектерді жояды.Екінші жағынан, сәуленің тербелісі сәйкесінше кішігірім тесіктің бұралуына әкеледі, ол сонымен қатар дәнекерлеу бассейні үшін араластыру күшін қамтамасыз ете алады, дәнекерлеу бассейнінің конвекциясын және араластырылуын арттырады және кеуектерді жоюға пайдалы әсер етеді.
Бесіншіден, импульстік жиілік, импульстік жиілік лазер сәулесінің уақыт бірлігінде шығаратын импульстардың санын білдіреді, ол балқыған бассейндегі жылуды енгізуге және жылу жинақталуына әсер етеді, содан кейін балқығандағы температура өрісі мен ағынының өрісіне әсер етеді. бассейн.Импульс жиілігі тым жоғары болса, ол балқытылған бассейнге шамадан тыс жылу түсуіне әкеледі, бұл балқыған бассейннің температурасының тым жоғары болуына әкеледі, металл буы немесе жоғары температурада ұшпа болатын басқа элементтер пайда болады, нәтижесінде кеуектер пайда болады.Егер импульс жиілігі тым төмен болса, ол балқыған бассейнде жеткіліксіз жылу жинақталуына әкеледі, балқытылған бассейн температурасының тым төмен болуына әкеледі, газдың еруін және шығуын азайтады, нәтижесінде кеуектер пайда болады.Жалпы айтқанда, импульс жиілігін субстрат қалыңдығы мен лазер қуатына негізделген ақылға қонымды диапазонда таңдап, тым жоғары немесе тым төмен болмау керек.
Дәнекерлеу саңылаулары (лазерлік дәнекерлеу)
2. Дәнекерленген жік
Дәнекерлеу процесінде пайда болатын шашырау, лазерлік дәнекерлеу дәнекерлеу бетінің сапасына елеулі әсер етеді және линзаны ластайды және зақымдайды.Жалпы өнімділік келесідей: лазерлік дәнекерлеу аяқталғаннан кейін материалдың немесе дайындаманың бетінде көптеген металл бөлшектері пайда болады және материалдың немесе дайындаманың бетіне жабысады.Ең интуитивті өнімділік - гальванометр режимінде дәнекерлеу кезінде, гальванометрдің қорғаныш линзасын пайдалану мерзімінен кейін бетінде тығыз шұңқырлар пайда болады және бұл шұңқырлар дәнекерлеу шашырауынан туындайды.Ұзақ уақыт өткеннен кейін жарықты блоктау оңай, дәнекерлеу жарығымен проблемалар туындайды, нәтижесінде сынған дәнекерлеу және виртуалды дәнекерлеу сияқты бірқатар мәселелер туындайды.
Шашыраудың себептері қандай?
Біріншіден, қуат тығыздығы, қуаттың тығыздығы неғұрлым көп болса, шашырауды жасау оңайырақ болады және шашырау қуат тығыздығына тікелей байланысты.Бұл ғасырлық мәселе.Әйтеуір, әзірге бұл сала шашырау мәселесін шеше алмай, аздап қысқарғанын ғана айта алады.Литий батареялары өнеркәсібінде шашырау аккумулятордың қысқа тұйықталуының ең үлкен кінәсі болып табылады, бірақ оның негізгі себебін шеше алмады.Шашыраудың батареяға әсерін тек қорғаныс тұрғысынан ғана азайтуға болады.Мысалы, дәнекерлеу бөлігінің айналасына шаңды кетіру порттары мен қорғаныш қақпақтарының шеңбері қосылады, шашыраңқы соққының немесе тіпті батареяның зақымдалуын болдырмау үшін шеңберлерге ауа пышақтарының қатарлары қосылады.Қоршаған ортаны, дәнекерлеу станциясының айналасындағы өнімдерді және компоненттерді бұзу құралдарды таусылды деп айтуға болады.
Шашырату мәселесін шешуге келетін болсақ, дәнекерлеу энергиясын азайту шашырауды азайтуға көмектеседі деп айтуға болады.Дәнекерлеу жылдамдығын азайту ену жеткіліксіз болған жағдайда да көмектеседі.Бірақ кейбір арнайы процесс талаптарында оның әсері шамалы.Бұл бірдей процесс, әртүрлі машиналар мен материалдардың әртүрлі партиялары мүлдем басқа дәнекерлеу әсерлеріне ие.Сондықтан жаңа энергетика саласында жазылмаған ереже, бір жабдықты дәнекерлеу параметрлерінің бір жиынтығы бар.
Екіншіден, өңделген материалдың немесе дайындаманың беті тазартылмаса, май дақтары немесе ластаушы заттар да қатты шашырауды тудырады.Бұл уақытта ең оңай нәрсе - өңделген материалдың бетін тазалау.
3. Лазерлік дәнекерлеудің жоғары шағылыстыру қабілеті
Жалпы айтқанда, жоғары шағылысу өңдейтін материалдың шағын кедергісі, салыстырмалы түрде тегіс беті және жақын инфрақызыл лазерлер үшін төмен сіңіру жылдамдығына ие екендігін білдіреді, бұл лазерлік сәулеленудің үлкен мөлшеріне әкеледі және лазерлердің көпшілігі пайдаланылады. вертикальда Материалдың немесе аздаған көлбеу көлбеуіне байланысты қайтып келетін лазер сәулесі шығыс басына қайта түседі, тіпті қайтарылатын жарықтың бір бөлігі энергияны тасымалдайтын талшыққа қосылып, талшық бойымен кері қарай ішкі жағына беріледі. лазердің негізгі компоненттерін жоғары температурада ұстауды қамтамасыз етеді.
Лазерлік дәнекерлеу кезінде шағылысу тым жоғары болғанда, келесі шешімдерді қабылдауға болады:
3.1 Шағылысуға қарсы жабынды қолданыңыз немесе материалдың бетін өңдеңіз: дәнекерлеу материалының бетін шағылыстыруға қарсы жабынмен жабу лазердің шағылысуын тиімді төмендетуі мүмкін.Бұл жабын әдетте лазер энергиясын кері шағылыстырудың орнына сіңіретін төмен шағылысатын арнайы оптикалық материал болып табылады.Кейбір процестерде, мысалы, ток коллекторын дәнекерлеу, жұмсақ қосу және т.б., бетті де бедерлеуге болады.
3.2 Дәнекерлеу бұрышын реттеңіз: Дәнекерлеу бұрышын реттеу арқылы лазер сәулесі дәнекерлеу материалына неғұрлым сәйкес бұрышта түсіп, шағылысу пайда болуын азайтады.Әдетте, лазер сәулесінің дәнекерленетін материалдың бетіне перпендикуляр түсуі шағылысуларды азайтудың жақсы жолы болып табылады.
3.3 Көмекші абсорбентті қосу: Дәнекерлеу процесінде дәнекерлеуге ұнтақ немесе сұйықтық сияқты көмекші абсорбенттің белгілі бір мөлшері қосылады.Бұл сіңіргіштер лазер энергиясын сіңіреді және шағылыстыруды азайтады.Арнайы дәнекерлеу материалдары мен қолдану сценарийлері негізінде сәйкес абсорбентті таңдау қажет.Литий батареялары өнеркәсібінде бұл екіталай.
3.4 Лазерді жіберу үшін оптикалық талшықты пайдаланыңыз: Мүмкін болса, шағылыстыруды азайту үшін лазерді дәнекерлеу күйіне жіберу үшін оптикалық талшықты пайдалануға болады.Оптикалық талшықтар дәнекерлеу материалының бетіне тікелей әсер етпеу және шағылысулардың пайда болуын азайту үшін лазер сәулесін дәнекерлеу аймағына бағыттай алады.
3.5 Лазер параметрлерін реттеу: Лазер қуаты, фокус ұзындығы және фокус диаметрі сияқты параметрлерді реттеу арқылы лазер энергиясының таралуын басқаруға және шағылысуларды азайтуға болады.Кейбір шағылыстыратын материалдар үшін лазер қуатын азайту шағылысуларды азайтудың тиімді әдісі болуы мүмкін.
3.6 Сәуле бөлгішті пайдаланыңыз: Сәуле бөлгіш лазер энергиясының бір бөлігін сіңіру құрылғысына бағыттай алады, осылайша шағылысулардың пайда болуын азайтады.Сәулені бөлу құрылғылары әдетте оптикалық компоненттер мен сіңіргіштерден тұрады және сәйкес компоненттерді таңдау және құрылғының орналасуын реттеу арқылы төмен шағылыстыруға қол жеткізуге болады.
4. Дәнекерлеудің астын кесу
Литий аккумуляторын өндіру процесінде қай процестердің кесілу ықтималдығы жоғары?Неліктен астыңғы кесу пайда болады?Оны талдап көрейік.
Төменгі кесілген, әдетте дәнекерлеу шикізаты бір-бірімен жақсы үйлеспейді, саңылау тым үлкен немесе ойық пайда болады, тереңдігі мен ені негізінен 0,5 мм-ден көп, жалпы ұзындығы дәнекерлеу тігісінің ұзындығынан 10% артық немесе талап етілетін ұзындықтың өнім процесінің стандартынан үлкенірек.
Бүкіл литий батареясын өндіру процесінде астыңғы кесу орын алу ықтималдығы жоғары және ол әдетте цилиндрлік қақпақ пластинасының герметикалық алдын ала дәнекерлеуі мен дәнекерлеуіне және алюминий қабықшасының квадрат тақтайшасының герметикалық алдын ала дәнекерлеуіне және дәнекерлеуіне бөлінеді.Негізгі себебі, тығыздағыш қақпақ тақтайшасы дәнекерлеу үшін қабықпен ынтымақтасу қажет, тығыздағыш қақпақ тақтасы мен қабық арасындағы сәйкестік процесі шамадан тыс дәнекерлеу саңылауларына, ойықтарға, құлауға және т.б. бейім, сондықтан ол әсіресе астыңғы кесуге бейім. .
Сонымен, қысқартуға не себеп болады?
Егер дәнекерлеу жылдамдығы тым жылдам болса, дәнекерлеудің ортасына бағытталған шағын тесіктің артындағы сұйық металдың қайта бөлуге уақыты болмайды, нәтижесінде дәнекерлеудің екі жағында қатып қалады және асты кесіледі.Жоғарыда келтірілген жағдайды ескере отырып, біз дәнекерлеу параметрлерін оңтайландыруымыз керек.Қарапайым тілмен айтқанда, бұл әртүрлі параметрлерді тексеру үшін қайталанатын эксперименттер және сәйкес параметрлер табылғанша DOE жасауды жалғастырады.
2. Дәнекерлеу материалдарының шамадан тыс дәнекерленген саңылаулары, ойықтары, құлауы және т.б. саңылауларды толтыратын балқытылған металдың мөлшерін азайтып, астыңғы кесулердің пайда болу ықтималдығын арттырады.Бұл құрал-жабдықтар мен шикізат мәселесі.Дәнекерлеу шикізаты біздің процестің келіп түсетін материал талаптарына сай ма, жабдықтың дәлдігі талаптарға сай ма және т.б. Қалыпты тәжірибе жеткізушілер мен жабдыққа жауапты адамдарды үнемі азаптап, ұрып-соғу болып табылады.
3. Лазерлік дәнекерлеудің соңында қуат тым тез төмендесе, кішкене тесік шөгуі мүмкін, нәтижесінде жергілікті кесу орын алады.Қуат пен жылдамдықтың дұрыс сәйкестігі сызаттардың пайда болуын тиімді болдырмайды.Ескі сөзде айтылғандай, тәжірибелерді қайталаңыз, әртүрлі параметрлерді тексеріңіз және дұрыс параметрлерді тапқанша DOE жалғастырыңыз.
5. Дәнекерлеу ортасының құлауы
Дәнекерлеу жылдамдығы баяу болса, балқытылған бассейн үлкенірек және кеңірек болады, балқытылған металдың мөлшерін арттырады.Бұл беттік керілуді сақтауды қиындатады.Балқытылған метал тым ауыр болғанда, дәнекерлеудің ортасы батып, шұңқырлар мен шұңқырлар пайда болуы мүмкін.Бұл жағдайда балқыма бассейнінің құлауын болдырмау үшін энергия тығыздығын тиісті түрде азайту керек.
Басқа жағдайда, дәнекерлеу саңылауы перфорацияны тудырмай жай ғана құлауды құрайды.Бұл, сөзсіз, жабдықтың баспаға сәйкестігі мәселесі.
Лазерлік дәнекерлеу кезінде туындауы мүмкін ақауларды және әртүрлі ақаулардың себептерін дұрыс түсіну дәнекерлеудің кез келген қалыптан тыс мәселелерін шешуге неғұрлым мақсатты тәсілге мүмкіндік береді.
6. Дәнекерленген сызаттар
Үздіксіз лазерлік дәнекерлеу кезінде пайда болатын жарықтар негізінен термиялық жарықтар болып табылады, мысалы, кристалдық жарықтар және сұйылту жарықтары.Бұл жарықтардың негізгі себебі дәнекерленген жік толығымен қатып қалғанға дейін пайда болатын үлкен шөгу күштері болып табылады.
Лазерлік дәнекерлеудегі жарықтардың келесі себептері де бар:
1. Дәнекерлеудің негізсіз дизайны: дәнекерлеу тігісінің геометриясы мен өлшемін дұрыс жасамау дәнекерлеу кернеуінің шоғырлануын тудыруы мүмкін, осылайша жарықтар пайда болуы мүмкін.Шешім дәнекерлеу кернеуінің шоғырлануын болдырмау үшін дәнекерлеу конструкциясын оңтайландыру болып табылады.Сәйкес офсеттік дәнекерлеуді қолдануға, дәнекерлеу пішінін өзгертуге және т.б.
2. Дәнекерлеу параметрлерінің сәйкес келмеуі: Дәнекерлеудің тым жылдам жылдамдығы, тым жоғары қуат және т.б. сияқты дәнекерлеу параметрлерін дұрыс таңдамау дәнекерлеу аймағындағы температураның біркелкі емес өзгеруіне әкелуі мүмкін, нәтижесінде үлкен дәнекерлеу кернеуі және жарықтар пайда болады.Шешім дәнекерлеу параметрлерін нақты материалға және дәнекерлеу шарттарына сәйкес келтіру болып табылады.
3. Дәнекерлеу бетінің нашар дайындалуы: Дәнекерлеудің алдында дәнекерлеу бетін дұрыс тазаламау және алдын ала өңдеу, мысалы, оксидтерді, майды және т.б. кетіру дәнекерлеудің сапасы мен беріктігіне әсер етеді және оңай жарықтарға әкеледі.Шешім дәнекерлеу аймағындағы қоспалар мен ластаушы заттардың тиімді өңделуін қамтамасыз ету үшін дәнекерлеу бетін тиісті түрде тазалау және алдын ала өңдеу болып табылады.
4. Дәнекерлеуге түсетін жылуды дұрыс бақыламау: Дәнекерлеу кезіндегі жылуды нашар бақылау, мысалы, пісіру кезінде шамадан тыс температура, дәнекерлеу қабатының дұрыс салқындату жылдамдығы және т.б. дәнекерлеу аймағының құрылымының өзгеруіне әкеледі, нәтижесінде жарықтар пайда болады. .Шешім қызып кетуді және жылдам салқындауды болдырмау үшін дәнекерлеу кезінде температура мен салқындату жылдамдығын бақылау болып табылады.
5. Жеткіліксіз кернеуді жеңілдету: дәнекерлеуден кейін жеткіліксіз кернеуді жеңілдету дәнекерленген аймақта кернеудің жеткіліксіздігіне әкеледі, бұл оңай жарықтарға әкеледі.Шешім дәнекерлеуден кейін термиялық өңдеу немесе дірілді өңдеу (негізгі себеп) сияқты кернеуді жоюдың тиісті өңдеуін орындау болып табылады.
Литий аккумуляторларын өндіру процесіне келетін болсақ, қандай процестер жарықтар тудыруы мүмкін?
Әдетте, нығыздау дәнекерлеу кезінде жарықтар пайда болады, мысалы, цилиндрлік болат қабықшаларды немесе алюминий қабықшаларды дәнекерлеу, төртбұрышты алюминий қабықшаларын дәнекерлеу және т.б. Сонымен қатар, модульді орау процесінде ток коллекторын дәнекерлеу де бейім болады. жарықтарға.
Әрине, біз бұл жарықтарды азайту немесе жою үшін толтырғыш сым, алдын ала қыздыру немесе басқа әдістерді де пайдалана аламыз.
Жіберу уақыты: 01 қыркүйек 2023 ж
