عیوب و راه حل های رایج در جوشکاری لیزری

جوش لیزری

در سال های اخیر، به لطف توسعه سریع صنعت انرژی های نو، جوش لیزری به دلیل مزایای سریع و پایدار، به سرعت در کل صنعت انرژی های جدید نفوذ کرده است. در میان آنها، تجهیزات جوش لیزری بیشترین نسبت کاربرد را در کل صنعت انرژی های جدید به خود اختصاص می دهند.

جوش لیزریبه دلیل سرعت زیاد، عمق زیاد و تغییر شکل کوچک، به سرعت به انتخاب اول در همه جنبه های زندگی تبدیل شده است. از جوش های نقطه ای گرفته تا جوش های لب به لب، جوش های انباشته و آب بندی،جوش لیزریدقت و کنترل بی نظیری را ارائه می دهد. این نقش مهمی در تولید و ساخت صنعتی از جمله صنایع نظامی، مراقبت های پزشکی، هوافضا، قطعات خودرو 3C، ورق های فلزی مکانیکی، انرژی های نو و سایر صنایع ایفا می کند.

در مقایسه با سایر فناوری های جوشکاری، جوش لیزری دارای مزایا و معایب منحصر به فرد خود است.

مزیت:

1. سرعت سریع، عمق زیاد و تغییر شکل کوچک.

2. جوشکاری را می توان در دمای معمولی یا در شرایط خاص انجام داد و تجهیزات جوشکاری ساده است. به عنوان مثال، یک پرتو لیزر در یک میدان الکترومغناطیسی رانش نمی شود. لیزرها می توانند در خلاء، هوا یا محیط های گاز خاصی جوش دهند و می توانند موادی را که از طریق شیشه یا شفاف به پرتو لیزر هستند جوش دهند.

3. می تواند مواد نسوز مانند تیتانیوم و کوارتز را جوش دهد و همچنین می تواند مواد غیر مشابه را با نتایج خوبی جوش دهد.

4. پس از فوکوس لیزر، چگالی توان بالاست. نسبت تصویر می تواند به 5:1 برسد و هنگام جوشکاری دستگاه های پرقدرت می تواند تا 10:1 برسد.

5. جوشکاری میکرو را می توان انجام داد. پس از متمرکز شدن پرتو لیزر، می توان یک نقطه کوچک را به دست آورد و می توان آن را با دقت در موقعیت قرار داد. می توان آن را برای مونتاژ و جوشکاری قطعات کار میکرو و کوچک برای دستیابی به تولید انبوه خودکار اعمال کرد.

6. می تواند نواحی صعب العبور را جوش داده و جوشکاری بدون تماس از راه دور را با انعطاف پذیری زیاد انجام دهد. به خصوص در سال های اخیر، فناوری پردازش لیزر YAG از فناوری انتقال فیبر نوری استفاده کرده است که باعث شده است فناوری جوش لیزری به طور گسترده تر ترویج و اعمال شود.

7. پرتو لیزر به راحتی در زمان و مکان تقسیم می شود و چندین پرتو را می توان در چندین مکان به طور همزمان پردازش کرد و شرایط را برای جوشکاری دقیق تر فراهم می کند.

نقص:

1. دقت مونتاژ قطعه کار باید زیاد باشد و موقعیت تیر بر روی قطعه کار قابل انحراف نیست. این به این دلیل است که اندازه نقطه لیزر پس از فوکوس کوچک است و درز جوش باریک است و اضافه کردن مواد فلزی پرکننده را دشوار می‌کند. اگر دقت مونتاژ قطعه کار یا دقت مکان یابی تیر مطابق با الزامات نباشد، احتمال بروز عیوب جوشکاری وجود دارد.

2. هزینه لیزر و سیستم های مربوطه بالاست و سرمایه گذاری یکباره آن زیاد است.

عیوب رایج جوشکاری لیزردر تولید باتری لیتیومی

1. تخلخل جوش

نقص های رایج درجوش لیزریمنافذ هستند حوضچه مذاب جوش عمیق و باریک است. در طی فرآیند جوشکاری لیزر، نیتروژن از بیرون به حوضچه مذاب حمله می کند. در طی فرآیند سرد شدن و انجماد فلز، با کاهش دما، حلالیت نیتروژن کاهش می یابد. هنگامی که فلز حوض مذاب سرد می شود تا شروع به کریستال شدن کند، حلالیت به شدت و ناگهانی کاهش می یابد. در این زمان، مقدار زیادی گاز رسوب می‌کند و حباب‌هایی تشکیل می‌دهد. اگر سرعت شناور حباب ها کمتر از سرعت تبلور فلز باشد، منافذ ایجاد می شود.

در کاربردهای صنعت باتری‌های لیتیومی، اغلب متوجه می‌شویم که منافذ به ویژه در طول جوشکاری الکترود مثبت ایجاد می‌شوند، اما به ندرت در طول جوشکاری الکترود منفی رخ می‌دهند. زیرا الکترود مثبت از آلومینیوم و الکترود منفی از مس ساخته شده است. در حین جوشکاری، آلومینیوم مایع روی سطح قبل از سرریز شدن کامل گاز داخلی متراکم شده و از سرریز شدن گاز و ایجاد سوراخ های بزرگ و کوچک جلوگیری می کند. روزنه های کوچک.

علاوه بر علل منافذی که در بالا ذکر شد، منافذ شامل هوای بیرون، رطوبت، روغن سطحی و ... نیز می شود، علاوه بر این، جهت و زاویه دمیدن نیتروژن نیز بر تشکیل منافذ تاثیر خواهد داشت.

در مورد اینکه چگونه می توان بروز منافذ جوش را کاهش داد؟

اول، قبل ازجوشکاری، لکه ها و ناخالصی های روغن روی سطح مواد ورودی باید به موقع تمیز شوند. در تولید باتری های لیتیومی، بازرسی مواد ورودی یک فرآیند ضروری است.

دوم اینکه جریان گاز محافظ باید با توجه به عواملی مانند سرعت جوش، قدرت، موقعیت و غیره تنظیم شود و نه خیلی بزرگ باشد و نه خیلی کوچک. فشار شنل محافظ باید با توجه به عواملی مانند قدرت لیزر و موقعیت فوکوس تنظیم شود و نه خیلی زیاد و نه خیلی کم باشد. شکل نازل شنل محافظ باید با توجه به شکل، جهت و سایر عوامل جوش تنظیم شود تا روپوش محافظ بتواند به طور یکنواخت ناحیه جوش را بپوشاند.

سوم، کنترل دما، رطوبت و گرد و غبار موجود در هوا در کارگاه. دما و رطوبت محیط بر میزان رطوبت سطح زیرلایه و گاز محافظ تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر تولید و خروج بخار آب در حوضچه مذاب تأثیر می گذارد. اگر دما و رطوبت محیط بیش از حد بالا باشد، رطوبت بیش از حد روی سطح زیرلایه و گاز محافظ ایجاد می شود و مقدار زیادی بخار آب تولید می کند و در نتیجه منافذ ایجاد می شود. اگر دما و رطوبت محیط خیلی کم باشد، رطوبت بسیار کمی روی سطح زیرلایه و در گاز محافظ وجود خواهد داشت که تولید بخار آب را کاهش می دهد و در نتیجه منافذ را کاهش می دهد. اجازه دهید پرسنل با کیفیت مقدار هدف دما، رطوبت و گرد و غبار را در ایستگاه جوش تشخیص دهند.

چهارم، روش نوسان پرتو برای کاهش یا حذف منافذ در جوشکاری با نفوذ عمیق لیزری استفاده می شود. به دلیل اضافه شدن تاب در حین جوشکاری، چرخش رفت و برگشتی تیر به درز جوش باعث ذوب مکرر بخشی از درز جوش می شود که باعث طولانی شدن زمان ماندن فلز مایع در حوضچه جوش می شود. در عین حال، انحراف پرتو نیز باعث افزایش گرمای ورودی در واحد سطح می شود. نسبت عمق به عرض جوش کاهش می یابد، که منجر به ظهور حباب ها می شود و در نتیجه منافذ را از بین می برد. از طرفی چرخش تیر باعث می شود که سوراخ کوچک به همان نسبت تاب بخورد که می تواند نیروی همزن را برای حوضچه جوش ایجاد کند و همرفت و هم زدن حوضچه جوش را افزایش دهد و در از بین بردن منافذ اثر مفیدی داشته باشد.

پنجم، فرکانس پالس، فرکانس پالس به تعداد پالس های ساطع شده توسط پرتو لیزر در واحد زمان اشاره دارد که بر ورودی گرما و تجمع گرما در حوضچه مذاب تأثیر می گذارد و سپس بر میدان دما و میدان جریان در مذاب تأثیر می گذارد. استخر اگر فرکانس پالس بیش از حد بالا باشد، منجر به گرمای بیش از حد ورودی در حوضچه مذاب می شود، که باعث می شود دمای حوضچه مذاب بیش از حد بالا باشد، بخار فلز یا سایر عناصری که در دماهای بالا فرار هستند تولید می کند و در نتیجه منافذ ایجاد می شود. اگر فرکانس پالس خیلی کم باشد منجر به تجمع ناکافی گرما در حوضچه مذاب می شود که باعث می شود دمای حوضچه مذاب خیلی پایین باشد و انحلال و خروج گاز را کاهش دهد و در نتیجه منافذ ایجاد شود. به طور کلی، فرکانس پالس باید در محدوده معقولی بر اساس ضخامت بستر و توان لیزر انتخاب شود و از زیاد یا خیلی کم بودن خودداری شود.