레이저 용접
최근 에너지신산업의 급속한 발전에 힘입어 레이저용접은 빠르고 안정적인 장점으로 에너지신산업 전반에 빠르게 침투하고 있다.그 중 레이저 용접 장비는 에너지 신산업 전체에서 가장 높은 적용 비율을 차지하고 있다.
레이저 용접은 빠른 속도, 넓은 깊이, 작은 변형으로 인해 모든 계층에서 빠르게 첫 번째 선택이 되었습니다.점 용접부터 맞대기 용접, 빌드업 및 밀봉 용접까지 레이저 용접은 비교할 수 없는 정밀도와 제어 기능을 제공합니다.군사 산업, 의료, 항공 우주, 3C 자동차 부품, 기계 판금, 신에너지 및 기타 산업을 포함한 산업 생산 및 제조에서 중요한 역할을 합니다.
다른 용접 기술과 비교하여 레이저 용접에는 고유한 장점과 단점이 있습니다.
이점:
1. 속도가 빠르고 깊이가 크며 변형이 적습니다.
2. 상온 또는 특수조건에서 용접이 가능하며 용접설비가 간단하다.예를 들어, 레이저 빔은 전자기장 내에서 표류하지 않습니다.레이저는 진공, 공기 또는 특정 가스 환경에서 용접할 수 있으며 유리를 통과하거나 레이저 빔에 투명한 재료를 용접할 수 있습니다.
3. 티타늄, 석영 등 내화물을 용접할 수 있으며, 이종 재료도 용접할 수 있어 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
4. 레이저가 초점을 맞춘 후에는 출력 밀도가 높습니다.종횡비는 5:1에 도달할 수 있으며 고전력 장치를 용접할 때는 최대 10:1에 도달할 수 있습니다.
5. 미세용접이 가능하다.레이저 빔의 초점이 맞춰지면 작은 지점을 얻을 수 있으며 정확하게 위치를 지정할 수 있습니다.초소형 공작물의 조립 및 용접에 적용하여 자동화된 대량생산이 가능합니다.
6. 접근하기 어려운 부분의 용접과 비접촉 장거리 용접이 가능하며 유연성이 뛰어납니다.특히 최근에는 YAG 레이저 가공 기술에 광섬유 전송 기술이 채택되면서 레이저 용접 기술이 더욱 널리 보급되고 응용될 수 있게 되었습니다.
7. 레이저빔은 시간과 공간적으로 분할이 용이하며 여러 위치에서 동시에 여러 빔을 처리할 수 있어 보다 정밀한 용접이 가능한 조건을 제공합니다.
결함:
1. 공작물의 조립 정확도가 높아야하며 공작물의 빔 위치가 크게 벗어날 수 없습니다.포커싱 후 레이저 스폿 크기가 작고 용접 이음새가 좁아 용가재 재료를 추가하기 어렵기 때문입니다.공작물의 조립 정확도나 빔의 위치 정확도가 요구 사항을 충족하지 않으면 용접 결함이 발생하기 쉽습니다.
2. 레이저 및 관련 시스템의 비용이 높고 일회성 투자 비용이 큽니다.
리튬 배터리 제조 시 일반적인 레이저 용접 결함
1. 용접기공률
레이저 용접의 일반적인 결함은 기공입니다.용접 용융 풀은 깊고 좁습니다.레이저 용접 공정 중에 질소가 외부에서 용융 풀에 침입합니다.금속의 냉각 및 응고 과정에서 온도가 감소함에 따라 질소의 용해도도 감소합니다.용융된 풀 금속이 냉각되어 결정화되기 시작하면 용해도는 급격하게 떨어집니다.이때 다량의 가스가 침전되어 기포가 형성됩니다.기포의 부유 속도가 금속 결정화 속도보다 느리면 기공이 생성됩니다.
리튬 배터리 산업의 응용 분야에서는 특히 양극 용접 시 기공이 발생할 가능성이 높지만 음극 용접 시에는 거의 발생하지 않는 경우가 많습니다.양극은 알루미늄으로, 음극은 구리로 만들어졌기 때문이다.용접시 내부 가스가 완전히 넘치기 전에 표면의 액체 알루미늄이 응축되어 가스가 넘치는 것을 방지하고 크고 작은 구멍을 형성합니다.작은 기공.
위에서 언급한 기공의 원인 외에도 기공에는 실외공기, 수분, 표면의 유분 등도 포함됩니다. 또한, 질소를 불어넣는 방향과 각도도 기공의 형성에 영향을 미치게 됩니다.
용접 기공 발생을 줄이는 방법은 무엇입니까?
첫째, 용접하기 전에 들어오는 재료 표면의 기름 얼룩과 불순물을 적시에 청소해야 합니다.리튬 배터리 생산에 있어 입고 자재 검사는 필수 공정입니다.
둘째, 보호가스의 유량은 용접속도, 힘, 위치 등의 요인에 따라 조절되어야 하며, 너무 크거나 작지 않아야 한다.보호 망토 압력은 레이저 출력, 초점 위치 등의 요소에 따라 조정되어야 하며 너무 높거나 낮아서는 안 됩니다.보호 망토 노즐의 모양은 용접의 모양, 방향 및 기타 요인에 따라 조정되어야 보호 망토가 용접 영역을 고르게 덮을 수 있습니다.
셋째, 작업장 내 공기 중의 온도, 습도, 먼지 등을 관리한다.주변 온도와 습도는 기판 표면의 수분 함량과 보호 가스에 영향을 미치며, 이는 다시 용융 풀에서 수증기의 생성과 배출에 영향을 미칩니다.주변 온도와 습도가 너무 높으면 기판 표면과 보호 가스에 수분이 너무 많아 수증기가 많이 발생하여 기공이 발생합니다.주변 온도와 습도가 너무 낮으면 기판 표면과 보호 가스에 수분이 너무 적어 수증기 생성이 줄어들어 기공이 줄어듭니다.품질 담당자가 용접 스테이션의 온도, 습도 및 먼지의 목표 값을 감지하도록 하십시오.
넷째, 빔 스윙 방식은 레이저 심용입 용접에서 기공을 줄이거나 없애기 위해 사용된다.용접 중 스윙 추가로 인해 용접 이음매에 대한 빔의 왕복 스윙은 용접 이음매 부분의 반복적인 재용해를 유발하여 용접 풀에서 액체 금속의 체류 시간을 연장시킵니다.동시에 빔의 편향으로 인해 단위 면적당 열 입력도 증가합니다.용접의 깊이 대 너비 비율이 감소하여 기포 발생에 도움이 되고 기공이 제거됩니다.반면에, 빔의 스윙은 그에 따라 작은 구멍을 스윙하게 하여 용접 풀에 교반력을 제공하고 용접 풀의 대류 및 교반을 증가시키며 기공 제거에 유익한 효과를 줄 수 있습니다.
다섯째, 펄스 주파수, 펄스 주파수는 단위 시간당 레이저 빔에 의해 방출되는 펄스 수를 말하며 이는 용융 풀의 열 입력 및 열 축적에 영향을 미치고 용융 풀의 온도 장 및 유동장에 영향을 미칩니다 수영장.펄스 주파수가 너무 높으면 용융 풀에 과도한 열 입력이 발생하여 용융 풀의 온도가 너무 높아져 고온에서 휘발성이 있는 금속 증기 또는 기타 요소가 생성되어 기공이 발생합니다.펄스 주파수가 너무 낮으면 용융 풀에 열이 충분히 축적되지 않아 용융 풀의 온도가 너무 낮아지고 가스의 용해 및 탈출이 감소하여 기공이 발생합니다.일반적으로 펄스 주파수는 기판 두께와 레이저 출력을 기준으로 합리적인 범위 내에서 선택해야 하며 너무 높거나 너무 낮지 않도록 해야 합니다.
용접 구멍(레이저 용접)
2. 용접 스패터
용접 공정, 레이저 용접 중에 발생하는 스패터는 용접 표면 품질에 심각한 영향을 미치고 렌즈를 오염시키고 손상시킵니다.일반적인 성능은 다음과 같습니다. 레이저 용접이 완료된 후 많은 금속 입자가 재료 또는 공작물의 표면에 나타나 재료 또는 공작물의 표면에 부착됩니다.가장 직관적인 성능은 검류계 모드에서 용접할 때 검류계 보호 렌즈를 일정 기간 사용한 후 표면에 조밀한 구멍이 생기고 이러한 구멍은 용접 스패터로 인해 발생한다는 것입니다.오랜 시간이 지나면 빛을 차단하기 쉽고 용접 조명에 문제가 발생하여 용접 파손 및 가상 용접과 같은 일련의 문제가 발생합니다.
튀는 원인은 무엇입니까?
첫째, 파워밀도는 파워밀도가 클수록 스패터가 발생하기 쉬우며, 스패터는 파워밀도와 직접적인 관련이 있다.이것은 한 세기의 문제입니다.적어도 지금까지 업계에서는 비산 문제를 해결하지 못했고, 약간 줄어들었다고밖에 말할 수 없습니다.리튬 배터리 업계에서는 배터리 합선의 가장 큰 원인이 튀는 현상이지만 근본 원인을 해결하지 못했습니다.배터리에 대한 스패터의 영향은 보호 관점에서만 줄일 수 있습니다.예를 들어, 용접부 주위에 원형 먼지 제거 포트와 보호 커버가 추가되고, 스패터의 충격이나 심지어 배터리 손상까지 방지하기 위해 원형으로 에어나이프 열이 추가됩니다.용접 스테이션 주변의 환경, 제품 및 부품을 파괴하는 것은 수단을 소진했다고 할 수 있습니다.
스패터 문제를 해결하려면 용접 에너지를 줄이면 스패터를 줄이는 데 도움이 된다고 할 수 있습니다.침투력이 충분하지 않은 경우 용접 속도를 줄이는 것도 도움이 될 수 있습니다.그러나 일부 특수 프로세스 요구 사항에서는 거의 효과가 없습니다.그것은 동일한 공정이며, 서로 다른 기계와 서로 다른 재료 배치는 완전히 다른 용접 효과를 갖습니다.따라서 신에너지 산업에는 하나의 장비에 대해 하나의 용접 매개변수 세트라는 암묵적인 규칙이 있습니다.
둘째, 가공된 소재나 작업물의 표면을 깨끗하게 청소하지 않으면 기름때나 오염물질로 인해 심각한 비산이 발생할 수도 있습니다.이때 가장 손쉬운 것은 가공된 소재의 표면을 깨끗하게 닦아주는 것이다.
3. 레이저 용접의 높은 반사율
일반적으로 반사율이 높다는 것은 가공재료의 저항률이 작고, 표면이 상대적으로 매끄러우며, 근적외선 레이저에 비해 흡수율이 낮아 레이저 방출량이 많은 것을 말하며, 대부분의 레이저를 사용하기 때문에 수직 재질이나 약간의 경사로 인해 되돌아오는 레이저 광이 다시 출력 헤드로 들어가고, 되돌아오는 빛의 일부라도 에너지 전달 광섬유에 결합되어 광섬유를 따라 내부로 다시 전송됩니다. 레이저 내부의 핵심 구성 요소가 계속 높은 온도를 유지하게 만듭니다.
레이저 용접 중 반사율이 너무 높으면 다음과 같은 해결 방법을 취할 수 있습니다.
3.1 반사 방지 코팅을 사용하거나 재료 표면을 처리하십시오. 반사 방지 코팅으로 용접 재료 표면을 코팅하면 레이저의 반사율을 효과적으로 줄일 수 있습니다.이 코팅은 일반적으로 레이저 에너지를 다시 반사하는 대신 흡수하는 반사율이 낮은 특수 광학 소재입니다.집전체 용접, 소프트 연결 등과 같은 일부 공정에서는 표면을 엠보싱 처리할 수도 있습니다.
3.2 용접 각도 조정: 용접 각도를 조정하면 레이저 빔이 보다 적절한 각도로 용접 재료에 입사되어 반사 발생을 줄일 수 있습니다.일반적으로 레이저 빔을 용접할 재료의 표면에 수직으로 입사시키는 것은 반사를 줄이는 좋은 방법입니다.
3.3 보조 흡수제 추가: 용접 공정 중에 분말이나 액체와 같은 일정량의 보조 흡수제가 용접부에 추가됩니다.이러한 흡수체는 레이저 에너지를 흡수하고 반사율을 감소시킵니다.특정 용접 재료 및 적용 시나리오에 따라 적절한 흡수제를 선택해야 합니다.리튬배터리 업계에서는 이런 일이 일어날 가능성이 낮다.
3.4 광섬유를 사용하여 레이저 전송: 가능하면 광섬유를 사용하여 레이저를 용접 위치로 전송하여 반사율을 줄일 수 있습니다.광섬유는 용접 재료 표면에 직접 노출되는 것을 방지하고 반사 발생을 줄이기 위해 레이저 빔을 용접 영역으로 유도할 수 있습니다.
3.5 레이저 매개변수 조정: 레이저 출력, 초점 거리, 초점 직경 등의 매개변수를 조정하여 레이저 에너지의 분포를 제어하고 반사를 줄일 수 있습니다.일부 반사 재료의 경우 레이저 출력을 줄이는 것이 반사를 줄이는 효과적인 방법일 수 있습니다.
3.6 빔 분할기 사용: 빔 분할기는 레이저 에너지의 일부를 흡수 장치로 유도하여 반사 발생을 줄일 수 있습니다.빔 분할 장치는 일반적으로 광학 부품과 흡수체로 구성되며, 적절한 부품을 선택하고 장치의 레이아웃을 조정하면 반사율을 낮출 수 있습니다.
4. 언더컷 용접
리튬 배터리 제조 공정에서 언더컷이 발생할 가능성이 높은 공정은 무엇입니까?언더커팅은 왜 발생하는가?그것을 분석해 봅시다.
언더컷은 일반적으로 용접원료가 서로 잘 결합되지 않거나, 간격이 너무 크거나 홈이 나타나는 경우, 깊이와 폭이 기본적으로 0.5mm를 초과하는 경우, 전체 길이가 용접길이의 10%를 초과하는 경우, 또는 제품 공정 표준보다 요청된 길이보다 깁니다.
전체 리튬 배터리 제조 공정에서 언더커팅이 발생할 가능성이 높으며 일반적으로 원통형 덮개판의 밀봉 사전 용접 및 용접과 사각형 알루미늄 쉘 덮개판의 밀봉 사전 용접 및 용접에 분포됩니다.주된 이유는 씰링 커버 플레이트가 용접을 위해 쉘과 협력해야 한다는 것입니다. 씰링 커버 플레이트와 쉘 사이의 일치 과정은 과도한 용접 간격, 홈, 붕괴 등이 발생하기 쉽기 때문에 특히 언더컷이 발생하기 쉽습니다. .
그렇다면 언더컷의 원인은 무엇입니까?
용접 속도가 너무 빠르면 용접 중심을 가리키는 작은 구멍 뒤의 액체 금속이 재분배될 시간이 없어 용접 양쪽에서 응고 및 언더컷이 발생합니다.위의 상황을 고려하여 용접 매개변수를 최적화해야 합니다.간단히 말하면, 다양한 매개변수를 검증하기 위해 실험을 반복하고, 적절한 매개변수를 찾을 때까지 DOE를 계속 수행하는 것입니다.
2. 용접재료의 용접틈, 홈, 무너짐 등이 너무 많으면 틈을 채우는 용탕의 양이 감소하여 언더컷이 발생하기 쉬워집니다.이것은 장비와 원자재의 문제입니다.용접 원자재가 우리 프로세스의 들어오는 재료 요구 사항을 충족하는지, 장비 정확도가 요구 사항을 충족하는지 등. 일반적인 관행은 공급업체와 장비 책임자를 끊임없이 고문하고 구타하는 것입니다.
3. 레이저 용접이 끝날 때 에너지가 너무 빨리 떨어지면 작은 구멍이 무너져 국부적인 언더컷이 발생할 수 있습니다.출력과 속도의 올바른 일치는 언더컷 형성을 효과적으로 방지할 수 있습니다.옛말처럼 실험을 반복하고, 다양한 매개변수를 검증하고, 올바른 매개변수를 찾을 때까지 DOE를 계속하십시오.
5. 용접 센터 붕괴
용접 속도가 느리면 용융 풀이 더 크고 넓어져 용융 금속의 양이 증가합니다.이로 인해 표면 장력을 유지하는 것이 어려워질 수 있습니다.용융 금속이 너무 무거워지면 용접 중심부가 가라앉아 패임과 구멍이 생길 수 있습니다.이 경우 용융 풀 붕괴를 방지하기 위해 에너지 밀도를 적절하게 줄여야 합니다.
또 다른 상황에서는 용접 틈이 천공을 일으키지 않고 붕괴될 뿐입니다.이는 의심할 여지없이 장비 압입의 문제입니다.
레이저 용접 중에 발생할 수 있는 결함과 다양한 결함의 원인을 올바르게 이해하면 비정상적인 용접 문제를 해결하기 위한 보다 목표화된 접근 방식이 가능해집니다.
6. 용접 균열
연속 레이저 용접 시 나타나는 균열은 주로 결정 균열, 액화 균열 등의 열 균열입니다.이러한 균열의 주요 원인은 용접이 완전히 응고되기 전에 용접으로 인해 발생하는 큰 수축력입니다.
레이저 용접에 균열이 발생하는 이유는 다음과 같습니다.
1. 불합리한 용접 설계: 용접 형상 및 크기의 부적절한 설계로 인해 용접 응력이 집중되어 균열이 발생할 수 있습니다.해결책은 용접 응력 집중을 방지하기 위해 용접 설계를 최적화하는 것입니다.적절한 오프셋 용접을 사용하고 용접 형태를 변경하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다.
2. 용접 매개변수의 불일치: 너무 빠른 용접 속도, 너무 높은 출력 등과 같은 용접 매개변수를 잘못 선택하면 용접 영역의 온도 변화가 고르지 않아 용접 응력과 균열이 커질 수 있습니다.해결책은 특정 재료와 용접 조건에 맞게 용접 매개변수를 조정하는 것입니다.
3. 용접 표면 준비 불량 : 용접 전에 산화물, 그리스 등을 제거하는 등 용접 표면을 적절하게 청소하고 전처리하지 않으면 용접 품질과 강도에 영향을 미치고 쉽게 균열이 발생합니다.해결책은 용접 표면을 적절하게 청소하고 전처리하여 용접 영역의 불순물과 오염 물질을 효과적으로 처리하는 것입니다.
4. 용접 입열의 부적절한 제어 : 용접 중 과도한 온도, 용접층의 부적절한 냉각 속도 등 용접 중 입열의 제어가 부실하면 용접 영역의 구조가 변화되어 균열이 발생합니다. .해결책은 용접 중 온도와 냉각 속도를 제어하여 과열과 급속 냉각을 방지하는 것입니다.
5. 불충분한 응력 완화: 용접 후 불충분한 응력 완화 처리는 용접 부위의 응력 완화가 불충분하여 균열이 쉽게 발생합니다.해결책은 용접 후 열처리나 진동 처리 등 적절한 응력 완화 처리를 하는 것(주된 이유)이다.
리튬 배터리 제조 공정 중 균열이 발생할 가능성이 높은 공정은 무엇입니까?
일반적으로 원통형 강철 쉘이나 알루미늄 쉘의 밀봉 용접, 각형 알루미늄 쉘의 밀봉 용접 등 밀봉 용접 중에 균열이 발생하기 쉽습니다. 또한 모듈 패키징 공정에서 집전체의 용접도 발생하기 쉽습니다. 균열에.
물론 이러한 균열을 줄이거나 제거하기 위해 필러 와이어, 예열 또는 기타 방법을 사용할 수도 있습니다.
게시 시간: 2023년 9월 1일
