Соңғы жылдары жаңа энергетика саласының қарқынды дамуының арқасында лазерлік дәнекерлеу өзінің жылдам және тұрақты артықшылықтарының арқасында бүкіл жаңа энергетика саласына тез еніп кетті. Олардың ішінде лазерлік дәнекерлеу жабдықтары бүкіл жаңа энергетика саласында қолданылу үлесінің ең жоғары бөлігін құрайды.
Лазерлік дәнекерлеужоғары жылдамдығы, үлкен тереңдігі және шағын деформациясының арқасында өмірдің барлық салаларында тез арада бірінші таңдауға айналды. Нүктелік дәнекерлеуден бастап түйіскен дәнекерлеуге, жиналып қалу және тығыздау дәнекерлеулеріне дейін,лазерлік дәнекерлеутеңдессіз дәлдік пен бақылауды қамтамасыз етеді. Ол әскери өнеркәсіп, медициналық көмек, аэроғарыш, 3C авто бөлшектері, механикалық қаңылтыр металл, жаңа энергетика және басқа да салаларды қоса алғанда, өнеркәсіптік өндіріс пен өндірісте маңызды рөл атқарады.
Басқа дәнекерлеу технологияларымен салыстырғанда, лазерлік дәнекерлеудің өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар.
Артықшылығы:
1. Жылдамдық жоғары, тереңдігі жоғары және деформациясы аз.
2. Дәнекерлеу қалыпты температурада немесе арнайы жағдайларда жүргізілуі мүмкін, ал дәнекерлеу жабдығы қарапайым. Мысалы, лазер сәулесі электромагниттік өрісте дрейфтемейді. Лазерлер вакуумда, ауада немесе белгілі бір газ ортасында дәнекерлей алады және лазер сәулесіне шыны немесе мөлдір өтетін материалдарды дәнекерлей алады.
3. 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. Жоғары қуатты құрылғыларды дәнекерлеген кезде кадр арақатынасы 5:1-ге жетуі мүмкін, ал 10:1-ге дейін жетуі мүмкін.
5. Микродәнекерлеуді орындауға болады. Лазер сәулесі фокусталғаннан кейін, кішкене нүктені алуға және оны дәл орналастыруға болады. Оны автоматтандырылған жаппай өндіріске қол жеткізу үшін микро және шағын дайындамаларды жинау және дәнекерлеу үшін қолдануға болады.
6. Ол қол жетпейтін жерлерді дәнекерлей алады және байланыссыз ұзақ қашықтықта дәнекерлеуді үлкен икемділікпен 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. Лазер сәулесін уақыт пен кеңістікте бөлу оңай, және бірнеше сәулені бір уақытта бірнеше жерде өңдеуге болады, бұл дәлірек дәнекерлеуге жағдай жасайды.
Ақау:
1. Дайындаманың құрастыру дәлдігі жоғары болуы керек және сәуленің дайындамадағы орны айтарлықтай ауытқуы мүмкін емес. Себебі фокустағаннан кейінгі лазерлік нүктенің өлшемі кішкентай және дәнекерлеу тігісі тар, бұл толтырғыш металл материалдарын қосуды қиындатады. Егер дайындаманың құрастыру дәлдігі немесе сәуленің орналасу дәлдігі талаптарға сай келмесе, дәнекерлеу ақаулары пайда болуы мүмкін.
2. Лазерлер мен онымен байланысты жүйелердің құны жоғары, ал бір реттік инвестиция көп.
Лазерлік дәнекерлеудің жиі кездесетін ақауларылитий батареяларын өндіруде
1. Пісіру кеуектілігі
Жалпы ақауларлазерлік дәнекерлеутесіктер болып табылады. Балқытылған бал ...
Литий батареялары өнеркәсібіндегі қолданбаларда біз көбінесе оң электродты дәнекерлеу кезінде тесіктердің пайда болуы ықтимал екенін, бірақ теріс электродты дәнекерлеу кезінде сирек кездесетінін байқаймыз. Себебі оң электрод алюминийден, ал теріс электрод мыстан жасалған. Дәнекерлеу кезінде бетіндегі сұйық алюминий ішкі газ толығымен толып кетпес бұрын конденсацияланады, бұл газдың толып кетуіне және үлкен және кіші тесіктердің пайда болуына жол бермейді. Кішкентай устьицалар.
Жоғарыда аталған кеуектердің пайда болу себептерінен басқа, кеуектерге сыртқы ауа, ылғал, беткі май және т.б. жатады. Сонымен қатар, азот үрлеу бағыты мен бұрышы да кеуектердің пайда болуына әсер етеді.
Дәнекерлеу тесіктерінің пайда болуын қалай азайтуға болады?
Алдымен, бұрындәнекерлеу, кіретін материалдардың бетіндегі май дақтары мен қоспаларды уақытында тазалау қажет; литий батареяларын өндіруде кіретін материалды тексеру маңызды процесс болып табылады.
Екіншіден, қорғаныш газ ағыны дәнекерлеу жылдамдығы, қуаты, орналасуы және т.б. сияқты факторларға байланысты реттелуі керек және тым үлкен де, тым кішкентай да болмауы керек. Қорғаныш жамылғысының қысымы лазер қуаты және фокустау орналасуы сияқты факторларға байланысты реттелуі керек және тым жоғары да, тым төмен де болмауы керек. Қорғаныш жамылғысының саптамасының пішіні дәнекерлеу аймағын біркелкі жабу үшін дәнекерлеудің пішініне, бағытына және басқа факторларына сәйкес реттелуі керек.
Үшіншіден, шеберханадағы ауадағы температураны, ылғалдылықты және шаңды бақылау. Қоршаған орта температурасы мен ылғалдылығы негіз бетіндегі ылғалдылыққа және қорғаныш газына әсер етеді, бұл өз кезегінде балқытылған бассейндегі су буының пайда болуына және шығуына әсер етеді. Егер қоршаған орта температурасы мен ылғалдылығы тым жоғары болса, негіз бетінде және қорғаныш газында тым көп ылғал болады, бұл көп мөлшерде су буының пайда болуына әкеледі, нәтижесінде кеуектер пайда болады. Егер қоршаған орта температурасы мен ылғалдылығы тым төмен болса, негіз бетінде және қорғаныш газында тым аз ылғал болады, бұл су буының пайда болуын азайтады, осылайша кеуектерді азайтады; сапа мамандарына дәнекерлеу станциясындағы температураның, ылғалдылықтың және шаңның мақсатты мәнін анықтауға мүмкіндік беріңіз.
Төртіншіден, лазерлік терең ену дәнекерлеуінде тесіктерді азайту немесе жою үшін арқалық тербелісі әдісі қолданылады. Дәнекерлеу кезінде тербелістің қосылуына байланысты, арқалықтың дәнекерлеу тігісіне қарай поршеньді тербелісі дәнекерлеу тігісінің бір бөлігінің қайта балқуына әкеледі, бұл сұйық металдың дәнекерлеу бассейнінде болу уақытын ұзартады. Сонымен қатар, арқалықтың ауытқуы бірлік ауданға жылу шығынын да арттырады. Дәнекерлеудің тереңдіктен енге қатынасы азаяды, бұл көпіршіктердің пайда болуына ықпал етеді, осылайша тесіктерді жояды. Екінші жағынан, арқалықтың тербелісі кішкентай тесіктің тиісінше тербелуіне әкеледі, бұл дәнекерлеу бассейні үшін араластыру күшін қамтамасыз етеді, дәнекерлеу бассейнінің конвекциясы мен араластыруын арттырады және тесіктерді жоюға пайдалы әсер етеді.
Бесіншіден, импульс жиілігі, импульс жиілігі лазер сәулесінің уақыт бірлігінде шығаратын импульс санын білдіреді, бұл балқытылған бассейндегі жылу кірісі мен жылу жиналуына әсер етеді, содан кейін балқытылған бассейндегі температура өрісі мен ағын өрісіне әсер етеді. Егер импульс жиілігі тым жоғары болса, бұл балқытылған бассейнге шамадан тыс жылу кірісіне әкеледі, бұл балқытылған бассейн температурасының тым жоғары болуына, металл буының немесе жоғары температурада ұшқыш басқа элементтердің пайда болуына, нәтижесінде кеуектердің пайда болуына әкеледі. Егер импульс жиілігі тым төмен болса, бұл балқытылған бассейнде жылудың жеткіліксіз жиналуына, балқытылған бассейн температурасының тым төмен болуына, газдың еруі мен шығуын азайтып, нәтижесінде кеуектердің пайда болуына әкеледі. Жалпы алғанда, импульс жиілігі негіз қалыңдығы мен лазер қуатына негізделген ақылға қонымды диапазонда таңдалуы керек және тым жоғары немесе тым төмен болмау керек.
Дәнекерлеу тесіктері (лазерлік дәнекерлеу)
2. Дәнекерлеу шашырауы
Дәнекерлеу процесінде пайда болатын шашыраңқы заттар, лазерлік дәнекерлеу дәнекерлеу бетінің сапасына айтарлықтай әсер етеді, 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 қорғаныс линзасын қолданғаннан кейін, бетінде тығыз шұңқырлар пайда болады және бұл шұңқырлар дәнекерлеу шашырауынан пайда болады. Ұзақ уақыттан кейін жарықты жауып тастау оңай, дәнекерлеу жарығымен проблемалар туындайды, нәтижесінде дәнекерлеу үзіліп, виртуалды дәнекерлеу сияқты бірқатар мәселелер туындайды.
Шашыраудың себептері қандай?
Біріншіден, қуат тығыздығы неғұрлым жоғары болса, шашыраудың пайда болуы соғұрлым оңай, ал шашыраудың өзі қуат тығыздығымен тікелей байланысты. Бұл ғасырлық мәселе. Кем дегенде, осы уақытқа дейін сала шашыраудың мәселесін шеше алмады және оның аздап азайғанын ғана айта алады. Литий батареялары өнеркәсібінде шашыраудың себебі батареяның қысқа тұйықталуының ең үлкен кінәсі болып табылады, бірақ ол түпкі себебін шеше алмады. Шашыраудың батареяға әсерін тек қорғаныс тұрғысынан азайтуға болады. Мысалы, дәнекерлеу бөлігінің айналасына шаң кетіретін тесіктер мен қорғаныс қақпақтарының шеңбері қосылады, ал шашыраудың әсерін немесе тіпті батареяның зақымдалуын болдырмау үшін шеңберлерге ауа пышақтарының қатарлары қосылады. Дәнекерлеу станциясының айналасындағы қоршаған ортаны, өнімдерді және компоненттерді жою құралдарды таусады деп айтуға болады.
Шашыраңқылық мәселесін шешуге келетін болсақ, дәнекерлеу энергиясын азайту шашыраңқылықты азайтуға көмектеседі деп айтуға болады. Дәнекерлеу жылдамдығын азайту ену жеткіліксіз болған жағдайда да көмектесе алады. Бірақ кейбір арнайы процесс талаптарында оның әсері аз. Бұл бірдей процесс, әртүрлі машиналар мен әртүрлі материалдар партияларының дәнекерлеу әсерлері мүлдем басқаша. Сондықтан, жаңа энергетика саласында жазылмаған ереже бар, бір жабдық үшін бір дәнекерлеу параметрлерінің жиынтығы.
Екіншіден, егер өңделген материалдың немесе дайындаманың беті тазаланбаса, май дақтары немесе ластаушы заттар да қатты шашырауды тудырады. Қазіргі уақытта ең оңай нәрсе - өңделген материалдың бетін тазалау.
3. Лазерлік дәнекерлеудің жоғары шағылыстырушылығы
Жалпы алғанда, жоғары шағылысу дегеніміз өңдеу материалының кедергісі аз, беті салыстырмалы түрде тегіс және жақын инфрақызыл лазерлер үшін жұтылу жылдамдығы төмен екенін білдіреді, бұл лазер сәулесінің көп мөлшеріне әкеледі және лазерлердің көпшілігі тік күйде қолданылатындықтан, материалдың немесе көлбеудің аздығына байланысты қайтарылатын лазер сәулесі шығыс басына қайта енеді, тіпті қайтарылатын жарықтың бір бөлігі энергия өткізгіш талшыққа қосылып, талшық бойымен лазердің ішіне қайта беріледі, бұл лазердің ішіндегі негізгі компоненттердің жоғары температурада болуын қамтамасыз етеді.
Лазерлік дәнекерлеу кезінде шағылыстыру тым жоғары болған кезде келесі шешімдерді қолдануға болады:
3.1 Шағылыстыруға қарсы жабынды қолданыңыз немесе материалдың бетін өңдеңіз: дәнекерлеу материалының бетін шағылыстыруға қарсы жабынмен жабу лазердің шағылыстыруын тиімді түрде төмендетуі мүмкін. Бұл жабын әдетте лазер энергиясын кері шағылыстырудың орнына сіңіретін төмен шағылыстыруға ие арнайы оптикалық материал болып табылады. Кейбір процестерде, мысалы, ток жинағышпен дәнекерлеу, жұмсақ қосылыс және т.б., бетті бедерлеуге де болады.
3.2 Дәнекерлеу бұрышын реттеу: Дәнекерлеу бұрышын реттеу арқылы лазер сәулесі дәнекерлеу материалына тиісті бұрышпен түсіп, шағылысу пайда болуын азайта алады. Әдетте, лазер сәулесінің дәнекерленетін материалдың бетіне перпендикуляр түсуі шағылысуларды азайтудың жақсы тәсілі болып табылады.
3.3 Көмекші сіңіргішті қосу: Дәнекерлеу процесінде дәнекерлеуге белгілі бір мөлшерде ұнтақ немесе сұйықтық сияқты қосалқы сіңіргіш қосылады. Бұл сіңіргіштер лазер энергиясын сіңіреді және шағылыстыруды азайтады. Тиісті сіңіргішті нақты дәнекерлеу материалдары мен қолдану сценарийлеріне негіздеп таңдау қажет. Литий батареялары өнеркәсібінде бұл екіталай.
3.4 Лазерді беру үшін оптикалық талшықты пайдаланыңыз: Мүмкіндігінше, шағылыстыруды азайту үшін лазерді пісіру орнына беру үшін оптикалық талшықты пайдалануға болады. Оптикалық талшықтар лазер сәулесін пісіру аймағына бағыттай алады, бұл пісіру материалының бетіне тікелей әсер етуден аулақ болуға және шағылысулардың пайда болуын азайтуға мүмкіндік береді.
3.5 Лазер параметрлерін реттеу: Лазер қуаты, фокустық қашықтық және фокустық диаметр сияқты параметрлерді реттеу арқылы лазер энергиясының таралуын басқаруға және шағылысуларды азайтуға болады. Кейбір шағылысу материалдары үшін лазер қуатын азайту шағылысуларды азайтудың тиімді тәсілі болуы мүмкін.
3.6 Сәуле бөлгішті пайдаланыңыз: Сәуле бөлгіш лазер энергиясының бір бөлігін жұту құрылғысына бағыттай алады, осылайша шағылысулардың пайда болуын азайтады. Сәуле бөлгіш құрылғылар әдетте оптикалық компоненттер мен жұтқыштардан тұрады, ал тиісті компоненттерді таңдау және құрылғының орналасуын реттеу арқылы шағылысу қабілетін төмендетуге болады.
4. Дәнекерлеу астыңғы жағын кесу
Литий батареяларын өндіру процесінде қандай процестер батареяның тозуына әкелуі мүмкін? Неліктен тозу орын алады? Оны талдап көрейік.
Астыңғы кесу, әдетте дәнекерлеу шикізаты бір-бірімен жақсы үйлеспейді, саңылау тым үлкен немесе ойық пайда болады, тереңдігі мен ені негізінен 0,5 мм-ден асады, жалпы ұзындығы дәнекерлеу ұзындығының 10%-нан немесе өнім процесінің стандартты сұралған ұзындығынан үлкен болады.
Литий батареяларын өндірудің бүкіл процесінде астыңғы қабаттың кесілуі ықтималдығы жоғары және ол әдетте цилиндрлік қақпақ пластинасын тығыздау алдындағы дәнекерлеу және пісіру кезінде, сондай-ақ шаршы алюминий қабық қақпақ пластинасын тығыздау алдындағы дәнекерлеу және пісіру кезінде кездеседі. Негізгі себебі, тығыздау қақпақ пластинасы қабықпен дәнекерлеу кезінде үйлесімді болуы керек, тығыздау қақпақ пластинасы мен қабық арасындағы сәйкестендіру процесі шамадан тыс дәнекерлеу саңылауларына, ойықтарға, құлауларға және т.б. бейім, сондықтан ол астыңғы қабаттың кесілуіне әсіресе бейім.
Сонымен, кесудің төмендеуіне не себеп болады?
Егер дәнекерлеу жылдамдығы тым жоғары болса, дәнекерлеудің ортасына бағытталған кішкентай тесіктің артындағы сұйық металл қайта таралуға уақыт таппайды, нәтижесінде дәнекерлеудің екі жағында да қатып, астыңғы жағы кесіледі. Жоғарыда келтірілген жағдайды ескере отырып, біз дәнекерлеу параметрлерін оңтайландыруымыз керек. Қарапайым тілмен айтқанда, әртүрлі параметрлерді тексеру үшін қайталанатын тәжірибелер жасалады және тиісті параметрлер табылғанша DOE жасауды жалғастырамыз.
2. Дәнекерлеу материалдарының шамадан тыс дәнекерлеу саңылаулары, ойықтары, құлаулары және т.б. саңылауларды толтыратын балқытылған металл мөлшерін азайтады, бұл тесіктердің пайда болу ықтималдығын арттырады. Бұл жабдық пен шикізат мәселесі. Дәнекерлеу шикізаты біздің процесіміздің кіріс материалдық талаптарына сәйкес келе ме, жабдықтың дәлдігі талаптарға сәйкес келе ме және т.б. Әдетте жеткізушілер мен жабдыққа жауапты адамдарды үнемі азаптау және ұру болып табылады.
3. Егер лазерлік дәнекерлеудің соңында энергия тым тез төмендесе, кішкентай тесік құлап, жергілікті астыңғы кесілуге әкелуі мүмкін. Қуат пен жылдамдықты дұрыс сәйкестендіру астыңғы кесілулердің пайда болуына тиімді түрде жол бермейді. Ескі мақалда айтылғандай, тәжірибелерді қайталаңыз, әртүрлі параметрлерді тексеріңіз және дұрыс параметрлерді тапқанша DOE-ны жалғастырыңыз.
5. Дәнекерлеу орталығының құлауы
Егер дәнекерлеу жылдамдығы баяу болса, балқытылған бассейн үлкенірек және кеңірек болады, бұл балқытылған металл мөлшерін арттырады. Бұл беттік керілуді сақтауды қиындатуы мүмкін. Балқытылған металл тым ауыр болған кезде, дәнекерлеудің ортасы батып, шұңқырлар мен шұңқырлар пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда балқытылған бассейннің құлауын болдырмау үшін энергия тығыздығын тиісті түрде азайту қажет.
Басқа жағдайда, дәнекерлеу саңылауы тесілуді тудырмай, жай ғана құлауды тудырады. Бұл, сөзсіз, жабдықтың преске сәйкес келуінің мәселесі.
Лазерлік дәнекерлеу кезінде пайда болуы мүмкін ақауларды және әртүрлі ақаулардың себептерін дұрыс түсіну кез келген қалыптан тыс дәнекерлеу мәселелерін шешуге бағытталған тәсілді қолдануға мүмкіндік береді.
6. Дәнекерлеу жарықтары
Үздіксіз лазерлік дәнекерлеу кезінде пайда болатын жарықтар негізінен термиялық жарықтар, мысалы, кристалды жарықтар және сұйылту жарықтары болып табылады. Бұл жарықтардың негізгі себебі - дәнекерлеу толығымен қатып қалмас бұрын пайда болатын үлкен жиырылу күштері.
Лазерлік дәнекерлеу кезіндегі жарықтардың келесі себептері де бар:
1. Дәнекерлеу дизайнының негізсіздігі: Дәнекерлеу геометриясы мен өлшемінің дұрыс емес жобалануы дәнекерлеу кернеуінің концентрациясын тудыруы мүмкін, осылайша жарықтар пайда болуы мүмкін. Шешім - дәнекерлеу кернеуінің концентрациясын болдырмау үшін дәнекерлеу дизайнын оңтайландыру. Сіз тиісті офсеттік дәнекерлеулерді пайдалана аласыз, дәнекерлеу пішінін өзгерте аласыз және т.б.
2. Дәнекерлеу параметрлерінің сәйкес келмеуі: Дәнекерлеу параметрлерін дұрыс таңдамау, мысалы, тым жоғары дәнекерлеу жылдамдығы, тым жоғары қуат және т.б., дәнекерлеу аймағында температураның біркелкі емес өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл үлкен дәнекерлеу кернеуі мен жарықшақтардың пайда болуына әкеледі. Шешім - дәнекерлеу параметрлерін нақты материал мен дәнекерлеу жағдайларына сәйкестендіру.
3. Дәнекерлеу бетін нашар дайындау: Дәнекерлеу алдында дәнекерлеу бетін дұрыс тазаламау және алдын ала өңдеу, мысалы, оксидтерді, майды және т.б. кетіру дәнекерлеудің сапасы мен беріктігіне әсер етеді және жарықтардың пайда болуына оңай әкеледі. Шешім - дәнекерлеу аймағындағы қоспалар мен ластаушы заттардың тиімді өңделуін қамтамасыз ету үшін дәнекерлеу бетін тиісті түрде тазалау және алдын ала өңдеу.
4. Пісіру кезіндегі жылу шығынын дұрыс басқармау: Пісіру кезіндегі жылу шығынын нашар басқару, мысалы, пісіру кезіндегі температураның шамадан тыс болуы, пісіру қабатының салқындату жылдамдығының дұрыс болмауы және т.б., пісіру аймағының құрылымының өзгеруіне әкеліп соғады, нәтижесінде жарықтар пайда болады. Шешім - қызып кетуден және тез салқындаудан аулақ болу үшін пісіру кезіндегі температура мен салқындату жылдамдығын бақылау.
5. Кернеуді басудың жеткіліксіздігі: Дәнекерлеуден кейін кернеуді басудың жеткіліксіз өңделуі дәнекерленген аймақта кернеуді басудың жеткіліксіздігіне әкеледі, бұл оңай жарықшақтардың пайда болуына әкеледі. Шешім - дәнекерлеуден кейін тиісті кернеуді басуды өңдеу, мысалы, термиялық өңдеу немесе дірілдеу (негізгі себеп) жүргізу.
Литий батареяларын өндіру процесіне келетін болсақ, қандай процестер жарықшақтардың пайда болуына көбірек ұшырайды?
Әдетте, цилиндрлік болат қабықтарды немесе алюминий қабықтарды тығыздау дәнекерлеу, шаршы алюминий қабықтарды тығыздау дәнекерлеу және т.б. кезінде жарықтар пайда болуы мүмкін. Сонымен қатар, модульді орау процесінде ток жинағышын дәнекерлеу де жарықтарға бейім.
Әрине, біз бұл жарықшақтарды азайту немесе жою үшін толтырғыш сымын, алдын ала қыздыруды немесе басқа әдістерді де пайдалана аламыз.
Жарияланған уақыты: 01.09.2023
