Muallif: Dany Huang, PhD.
Bosh direktor va Ar-ge rahbari, TOB New Energy
LinkedIn’da doktor Huang bilan bog‘laning
Xulosa va asosiy xulosalar
Yorliqli payvand chokdan ancha oldin sirtda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Alyuminiy yorliqlar qalinligi 2-10 nm bo'lgan tabiiy oksidni 8,8 eV ga yaqin tarmoqli bo'shlig'iga ega - metallurgiya bilan birlashtirilishi kerak bo'lgan ikkita metal o'rtasida joylashgan elektr izolyatori. Payvandlashdan oldin uni darhol olib tashlash muhim bo'lgan ikkala raqamni ham o'zgartiradi: tortish kuchi va qo'shma qarshilik.
- Tozalashdan keyin tortish kuchining odatiy o'zgarishi:25-40 N oldin, 45-65 N keyin, 0,2 mm alyuminiy yorliqda shinaga payvandlangan, tarqalish 25-40% CV dan 10% gacha tushadi.
- Odatda qo'shma qarshilik siljishi:0,8-1,5 mŌ oldin, 0,2-0,4 mŌ keyin - 100 A uzluksiz zaryadsizlanish yo'lida etarli.
- Oksid qayta o'sadi:Havoda bir necha daqiqada 1-2 nm. Tozalash alohida partiya bosqichi emas, balki inline va payvand chokidan darhol yuqorida bo'lishi kerak.
- Lazer bilan kesish 10-15 mkm dan past bo'lgan burg'uni hech qanday asbob aşınmasısiz ushlab turadi, har bir zarbada qirrasi sifati yomonlashadigan pichoqni almashtirish.
Yorliqli payvand vizual tekshiruvdan o'tadi. Hech qanday chayqalish, rang o'zgarishi, aniq bo'shliq yo'q. Keyin tortish testi 45 N spetsifikatsiyasiga qarshi 32 N ni o'qiydi va qo'shma qarshilik modellashtirilgan qiymatdan to'rt baravar o'lchaydi. Payvandlash retseptida hech narsa noto'g'ri emas edi. Payvand chokining birlashtirilishi so'ralgan sirt hech qachon metall bo'lmagan.
Bu hujayralarni yig'ishdagi eng jim ishlamay qolish usullaridan biridir, chunki nuqson har bir optik tekshiruvda ko'rinmaydi va faqat biror narsa kuch yoki qarshilikni o'lchaganida paydo bo'ladi. Muhandislik javobi kuchliroq payvandlash jadvali emas. Bu payvandlashdan bir necha soniya oldin, chiziqda, har bir tsiklda sodir bo'ladigan sirt tayyorlash.
Nima uchun yorliq yuzasi payvand chokidan oldin payvandning mustahkamligini hal qiladi
Alyuminiy yalang'och qolmaydi. Yangi sirt atrof-muhit havosida bir necha soniya ichida oksidlanadi, darhol 2-4 nm ga etadi va soatlab 5-10 nm gacha o'sishda davom etadi. Bu film nozik bezovta qiluvchi qatlam emas. Bu 8,8 eV-a dielektrik yaqinidagi tarmoqli bo'shlig'iga ega Al₂O₃. Ultrasonik payvandlash uchun oksid qattiq holatni bog'lash imkonini beruvchi atom miqyosidagi aloqani oldini oladi. Lazerli payvandlash uchun u kalit teshigini ishga tushirish uchun zarur bo'lgan chegara energiyasini oshiradi va plyonka qalinligi yorliq bo'ylab o'zgarib turadiganligi sababli o'zgaruvchan yutilishni kiritadi.
Nikel va mis yorliqlari boshqacha ishlaydi, lekin yaxshiroq emas. Nikel oksidi va mis oksidi yupqaroq, ammo baribir qarshilik ko'rsatadi va mis oksidi o'sishi namlik va harorat bilan tezlashadi. Atmosfera nazoratisiz saqlanadigan prokat mis folga juda ko'p birinchi va oxirgi g'altak o'rtasida payvandlash jarayonini sezilarli darajada o'zgartirish uchun etarlicha qalin oksid qatlamini olib yurishi mumkin.
Qoplama qoldiqlarini qo'shing va rasm yomonlashadi. Qoplash vaqtida katodli shlakli purkagich yorliq zonalariga o'tadi; uglerod va bog'lovchi qoldiqlari kesilgandan keyin anod yorliqlariga o'tiradi. Mexanik cho'tka bu qoldiqlarni olib tashlashdan ko'ra ularni surtadi va bulg'angan qatlam payvand choki ostida noma'lum tarkibning to'sig'iga aylanadi.
Bog'lanish sifatini belgilaydigan uchta sirt sharoiti:
- Oksid qalinligi- metall bilan metall aloqa umuman mumkinmi yoki yo'qligini aniqlaydi.
- Qoldiq va ifloslanish- payvand chokining metallda yoki metall va organik qoldiqlar kompozitsiyasida hosil bo'lishini aniqlaydi.
- Yer yuzasi topografiyasi- aloqa maydonini va ultratovushli payvandlashda energiyaning interfeysga qanday ulanishini aniqlaydi.
Ularning hech biri payvandlash quvvatini sozlash orqali hal etilmaydi. Uchalasi ham tozalash orqali hal qilinadi.
Lazer bilan tozalash nimani olib tashlaydi va nima uchun u o'z-o'zidan cheklanadi
1064 nm chastotada impulsli tolali lazer taxminan 1-10 J/sm² oqimlarda 10–200 ns impulslarda energiya beradi. Oksid qatlami pulsni ostidagi metallga qaraganda ancha kuchliroq yutadi va bug'lanadi. Sirt metall bo'lgandan so'ng, aks ettirish keskin ko'tariladi va qolgan impuls energiyasi asosan so'riladi emas, balki aks ettiriladi. Shuning uchun jarayon o'z-o'zidan cheklanadi: u oksidni olib tashlaydi va metallda to'xtaydi, shuning uchun to'g'ri parametrlangan tizim 8 mikron folga yupqalashtirmaydi.
Bu o'z-o'zini cheklovchi xatti-harakatning sababi lazer bilan tozalash yuqori tezlikdagi liniyalarda kimyoviy tuzlash o'rnini bosadi. Jarayon quruq, chayish yoki quritishni talab qilmaydi, kislota chiqindilarini chiqarmaydi va tarmoq yoki tab-transfer tezligida inline ishlashi mumkin.
Olib tashlash maqsadlari:
| Kontaminant | Oddiy qalinlik | Olib tashlash mexanizmi |
|---|---|---|
| Alyuminiy oksidi (Al₂O₃) | 2–10 nm | Ablativ bug'lanish, metall va o'z-o'zini cheklash |
| Nikel / mis oksidi | 1–5 nm | Ablativ bug'lanish |
| Katodli qoplamani haddan tashqari purkash | 1–20 µm | Ablatsiya; oksidga nisbatan yuqori oqim |
| Anod yorlig'ida uglerod / biriktiruvchi qoldiq | 0.5–5 µm | Ablatsiya |
| Rolling moylash / ishlov berish moylari | Molekulyar film | Bug'lanish va siljish |
Ablatsiya natijasida hosil bo'lgan shleyf tozalash boshidan chiqarilishi kerak. Metall va uglerod zarralarining yangi tozalangan yorliqda qayta kondensatsiyalanishi qadamning maqsadini buzadi va hujayra yuzasida bo'sh o'tkazuvchan zarralar qisqa tutashuv xavfi hisoblanadi. Ekstraktsiya qo'shimcha qurilma emas, balki tozalash stantsiyasining spetsifikatsiyasining bir qismidir.
A va B: Mexanik, kimyoviy va lazer sirtini tayyorlash
Payvandlashdan oldin yorliq yuzalarini tayyorlash uchun to'rtta usul qo'llaniladi. Ular bir-birini almashtirib bo'lmaydi va taqqoslash nima uchun lazer yuqori hajmli chiziqlarda boshqalarni almashtirganini tushuntiradi.
| Faktor | Mexanik cho'tka | Kimyoviy tuzlash | Plazma tozalash | Lazer bilan tozalash |
|---|---|---|---|---|
| Oksidni olib tashlash | Qisman, bir xil bo'lmagan | Bajarildi | Al₂O₃ bo'yicha qisman | To'liq, tanlangan |
| Sarf materiallari | Cho'tkalar, abraziv | Kislotalar, suv bilan yuvib tashlang | Gazni qayta ishlash | Yo'q (faqat qopqoq oynasi) |
| Inline muvofiqligi | Oʻrtacha | Yomon nam jarayon | Oʻrtacha | Yuqori quruq, chiziq tezligi |
| Substratning shikastlanish xavfi | Ishni qattiqlashtirish, folga yupqalash | Kimyo drifts, Etch hujum | Past | Past, o'z-o'zini cheklash |
| Qolgan qoldiq | O'rnatilgan abraziv, bulg'angan qoplama | Agar yuvish muvaffaqiyatsiz bo'lsa, qoldiq kislota | Yo'q | Ablatsiya qilingan va ekstrakte qilingan |
| Chiqindilarni oqimi | Cho'tkasi qoldiqlari | Kislota chiqindilari, suvni yuving | Minimal | Media filtri |
| Shift bo'ylab takrorlanish | Cho'tkasi kiyish bilan yomonlashadi | Hammom yoshi bilan driftlar | Barqaror | Barqaror |
Mexanik cho'tka kam hajmli ishlar uchun va faqat bo'shashgan qoldiqlarni olib tashlash kerak bo'lgan yorliqlar uchun mos bo'lib qoladi. Kimyoviy tuzlash eng yaxshi sirt hosil qiladi, lekin quruq, inline jarayonga mos kelmaydi va chiqindilarni qayta ishlash xarajatlarini talab qiladi. Plazma organik ifloslanish bilan yaxshi kurashadi, lekin alyuminiy oksidini asta-sekin olib tashlaydi. Lazerli tozalash - bu oksidni to'liq olib tashlash, quruq inline ishlash va smena bo'ylab sarflanadigan driftni birlashtirgan yagona usul.
Muhandislik tushunchasi:
Tozalashdan payvandlash oralig'i rejalashtirish detali emas, balki jarayon parametridir. Alyuminiy oksidi havo ta'sirida bir necha daqiqada taxminan 1-2 nm gacha o'sadi va tozalashdan o'n minut o'tgach o'lchangan bo'g'in kuchi tozalashdan to'rt soat o'tgach o'lchangan bo'g'in kuchi emas. Ishlab chiqarish liniyasida tozalash boshi payvandchining yuqori oqimida bir xil yoki qo'shni stantsiya ichida o'tirishi kerak, uzatish vaqti ko'rsatilgan va boshqariladi. Bufer jurnali bilan payvanddan ajratilgan tozalash bosqichi jurnalda foydasi pasayadigan tozalash bosqichidir.
Pull test raqamlari: oldin va keyin
Vaziyatni ifodalashning eng aniq usuli o'lchovni bayon qilishdir. Quyidagi jadvalda alyuminiy shinaga payvandlangan 0,2 mm alyuminiy yorliq va po'lat qutiga payvandlangan nikel yorlig'i uchun tozalash holatlari bo'yicha odatiy malaka qiymatlari berilgan. Bular universal konstantalar emas, balki malakaviy bosqichlarda kuzatilgan texnologik maqsadlardir - har bir material to'plami va payvandlash usuli o'z oynasiga ega.
| Birgalikda | Yuzaki holat | Tortishish kuchi (N) | Tarqatish (CV) | Birgalikda qarshilik (mŌ) |
|---|---|---|---|---|
| Al tab Al busbarga | Qabul qilinganidek, havo ta'sirida | 25–40 | 25–40% | 0.8–1.5 |
| Al tab Al busbarga | Mexanik tarzda cho'tkasi | 35–50 | 15–25% | 0.4–0.8 |
| Al tab Al busbarga | Lazer bilan tozalangan, 60 soniya ichida payvandlangan | 45–65 | <10% | 0.2–0.4 |
| Po'lat qutiga Ni tab | Qabul qilinganidek | 45–60 | 15–25% | 0.3–0.6 |
| Po'lat qutiga Ni tab | Lazer bilan tozalangan, 60 soniya ichida payvandlangan | 55–70 | <10% | 0.15–0.3 |
Ikki raqam kuchdan tashqari e'tiborga loyiqdir. Birinchisi tarqalish: o'zgaruvchanlik koeffitsienti 25% dan yuqori bo'lsa, bu jarayon nazorat ostida emasligini anglatadi va o'rtachaga qarshi yozilgan spetsifikatsiya yaxshi qismlarning mazmunli qismini rad etadi va yomon qismlarning mazmunli qismini o'tadi. Rezyumeni 10% dan pastroq ko'rsatish odatda o'rtacha quvvatni oshirishdan ko'ra ko'proq qiymatga ega, chunki bu spetsifikatsiyani mazmunli qiladi.
Ikkinchisi - qo'shma qarshilik. 100 A uzluksiz 50 Ah hujayra chizmasida, qo'shimcha 1 mŌ yorliq birikmasida kichik hajmda 10 Vtni tarqatadi va terminal kuchlanishidan 100 mV tushadi. Bu issiqlik hozirgi yig'ish punktida, issiq nuqta uchun eng yomon joylashadi.
Lazer bilan kesish: Burr, Dross va hech qachon kiyilmaydigan asbob
Yorliq geometriyasi kesish yo'li bilan yaratiladi va kesilgan qirrasi yorliq tomonidagi payvandlangan sirt va hujayra ichidagi ajratgichga qaragan sirtdir. Mexanik qolipni kesish o'tkirlash oralig'ida o'sadigan burr hosil qiladi; Taxminan 10-15 mkm dan yuqori bo'lgan burma ajratuvchi teshilish xavfini tug'diradi va mos kelmaydigan payvandlash interfeysini yaratadi.
Impulsli tolali lazerli kesish asbobning ishlash muddati davomida bu chegaradan pastroq balandlikni ushlab turadi, chunki eskirish uchun hech qanday chekka yo'q. Sifatni boshqaradigan jarayon parametrlari tozalash bilan bir xil oila: puls davomiyligi, takrorlash tezligi, fokus holati, yordamchi gaz va kesish yo'li tezligi. Kesimning pastki qismidagi dross fokus holati va gaz bosimi bilan boshqariladi; issiqlik ta'sir zonasining kengligi odatda yupqa plyonkalarda 20-50 mikron oralig'ida qoladi.
Hujayralarni yig'ishda amaliy afzallik nafaqat chekka sifati. Lazerli kesish boshi yangi yo'l faylini yuklash orqali geometriyani o'zgartiradi. Qatlamni almashtirish bir necha soat davom etadi va yangi o'lim. Yorliq shakli o'rash jarayoni bilan birlashtirilgan silindrsimon hujayralar uchun kesish, tozalash va o'rashni bitta mashinada birlashtirish ikkita ishlov berish bosqichini olib tashlaydi va tozalash va payvandlash o'rtasidagi har bir ishlov berish bosqichi oksidning qayta o'sishi oralig'idir.
A Integratsiyalashgan yorliqlarni shakllantirish va elektrodlarni o'rash uchun silindrsimon hujayrali lazerli kesish va o'rash mashinasikesish va shamolni bir uzluksiz oqimda amalga oshiradi. Bu tekshirish tezligida emas, balki ishlab chiqarish tezligida toza, izchil yorliq chetini yaratadi va yangi kesilgan yorliq aks holda ochiq holda o'tirishi mumkin bo'lgan qo'lda uzatishni olib tashlaydi.
Tozalashni uning yonida emas, balki chiziqqa integratsiyalash
Alohida partiya stantsiyasi sifatida o'rnatilgan tozalash mashinasi sirt muammosini hal qiladi va rejalashtirish muammosini yaratadi. Foyda tozalash va payvandlash o'rtasidagi har daqiqada pasayadi, qo'shimcha ishlov berish yangi ifloslanishni keltirib chiqaradi va stansiya avtomatlashtirish olib tashlashi kerak bo'lgan mehnatni qo'shadi.
Integratsiya mantig'i oddiy:
- Payvandlashdan oldin oxirgi stantsiyada tozalang, bir xil uzatish yo'lida, belgilangan interval bilan va nazorat qilinadi.
- Bosh qismidagi shleyfni chiqarib oling, filtrlash umumiy shamollatish uchun emas, balki ablasyon yuki uchun o'lchamli.
- Natijani kuzatib boring, chunki jimgina quvvatni yo'qotadigan yoki diqqat markazida siljiydigan tozalash tizimi toza ko'rinadigan sirt hosil qiladi va oksid bilan qoplangan kabi payvandlanadi. Jarayondan aks ettiruvchi yoki plazma-emissiya haqida fikr-mulohazalar chiziqni to'xtatmasdan tekshirishni ta'minlaydi.
- Tozalash boshini payvandlash usuli bilan moslang: ultratovushli yorliqli payvandlash va lazer yorliqli payvandlash turli sirt spetsifikatsiyalarini talab qiladi va biri uchun belgilangan tizim avtomatik ravishda ikkinchisiga xizmat qilmaydi.
Bu erda jarayon ketma-ketligi har qanday bitta mashinadan ko'ra muhimroqdir. Tozalash, kesish va payvandlash bir uzluksiz sirt tarixi bo'lib, bu bosqichlar orqali yorliqni olib o'tadigan uskunalar bitta doira sifatida ko'rsatilishi kerak. TOB New Energy ta'minlaydielektrod yorliqlari va oqim kollektorlarini ultratovush va lazer bilan birlashtirish uchun batareya yorlig'i payvandlash mashinasi stantsiyalariyuqoridagi kesish va tozalash pozitsiyasi bir xil chiziq sxemasining bir qismi sifatida belgilangan, shuning uchun tayyorlash va birlashtirish o'rtasidagi oraliq ishga tushirish vaqtida aniqlangandan ko'ra mo'ljallangan.
Ishlab chiqish jarayonida o'zgarib turadigan elektrod profillari uchun xuddi shu mantiq tishlash bosqichida qo'llaniladi:asbobsiz profilni o'zgartirish va burmasiz qirralar bilan lazer elektrodli qolipni kesishqoplama va payvandlash o'rtasidagi sirt tarixini to'xtatadigan qolip narxini va qolipni almashtirishning to'xtab qolish vaqtini olib tashlaydi.
Tez-tez so'raladigan savollar: Yorliqlarni lazer bilan tozalash va payvandlash kuchi
Lazer bilan tozalash haqiqatan ham payvand chokining tortish kuchini oshiradimi?
Ha. 0,2 mm alyuminiy yorliqdagi odatiy malaka ma'lumotlari tozalashdan keyin olingan 25-40 N dan 45-65 N gacha bo'lgan tortishish kuchini ko'rsatadi, tarqalish 10% CV dan pastga tushadi.
Tozalashdan keyin alyuminiy oksidi qanchalik tez o'sadi?
Atmosfera havosida bir necha daqiqada taxminan 1-2 nm, soat davomida 5-10 nm gacha davom etadi. Shuning uchun tozalash alohida partiya bosqichida emas, balki payvandlashdan oldin darhol inline tegishli.
Lazer bilan tozalash yupqa qatlamli folga zarar etkazishi mumkinmi?
To'g'ri parametrlanganda emas. Jarayon o'z-o'zidan o'tadi: oksidni olib tashlangandan so'ng, metallni aks ettirish ko'tariladi va pulsning yutilishi keskin pasayadi. Noto'g'ri oqim yoki fokus hali ham sirtni belgilashi mumkin, shuning uchun haqiqiy folga qalinligi bo'yicha parametrlarni tekshirish talab qilinadi.
Nima uchun yorliqlarni kesish o'rniga lazer bilan kesish kerak?
Lazer bilan kesish 10-15 mkm dan past bo'lgan burrni asbobning eskirishisiz ushlab turadi va yangi yo'l faylini yuklash orqali geometriyani o'zgartiradi. Qatlamni kesish burg'usi o'tkirlash oralig'ida o'sadi va har bir yangi yorliq shakli yangi qolipni talab qiladi.
Tozalash bosqichi payvand chokini kuzatish zaruratini almashtiradimi?
Yo'q. Tozalash bitta o'zgaruvchini olib tashlaydi; u payvandni tekshirmaydi. Koaksiyal payvand choki monitoringi va tortma-sinov namunalari zarur bo'lib qoladi va tozalash jarayonining fikr-mulohazalarini aks ettirish yoki plazma emissiyasi - bu tozalash bosqichining o'zi ishlayotganini tasdiqlaydi.
Yuzaki o'zgaruvchini yopishga tayyormisiz?
Zaif yorliqli payvandlar, odatda, payvandlash kostyumi kiygan sirt muammosi. Tozalash, kesish va payvandlash bir qator ketma-ketlikda ishlab chiqarilgan oksidning qayta o'sishi oralig'ini, qo'shimcha ishlov berishni va ular orasidagi parametrlarni taxmin qilishni olib tashlaydi. TOB New Energy to'g'ridan-to'g'ri kalit ishlab chiqaruvchi sifatida silindrsimon, prizmatik va sumkali hujayralarni yig'ish liniyalari uchun yorliqli payvandlash stantsiyalari, lazerli kesish va o'rash mashinalari va lazerli kesish uskunalarini etkazib beradi. Yorliq to'plamini, folga qalinligini va payvandlash usulini yuboringyorliqli payvandlash va tozalash jarayonini ko'rib chiqish so'rovistantsiya tartibini va to'g'ridan-to'g'ri zavod kotirovkasini olish.
TOB New Energy texnologik muhandislik guruhi tomonidan silindrsimon, prizmatik va sumkali yig'ish liniyalari bo'ylab yorliq tayyorlash va payvandlash integratsiyasi bo'yicha tuzilgan texnik ma'lumotnoma. Muayyan yorliqlar to'plamida tortish kuchi va qarshilik kvalifikatsiyasi uchun LinkedIn-da doktor Dany Huang bilan bog'laning yoki Xiamen ilova laboratoriyasiga payvand qilish kuponlarini yuboring.
