Glanhau a Torri Laser Tab: Y Gyfrinach i Gryfder Weld Uchel

Awdur: Dany Huang, Ph.D.

Prif Swyddog Gweithredol ac Arweinydd Ymchwil a Datblygu, TOB New Energy

Cysylltwch â Dr Huang ar LinkedIn

Crynodeb Gweithredol a Phwyntiau Tecawe Allweddol

Mae weldiad tab yn methu ar yr wyneb ymhell cyn iddo fethu yn y weldiad. Mae tabiau alwminiwm yn cario ocsid brodorol 2-10 nm o drwch gyda bwlch band ger 8.8 eV-yn ynysydd trydanol yn eistedd rhwng dau fetel sydd i fod i gael eu huno'n fetelegol. Mae ei dynnu yn syth cyn weldio yn newid y ddau rif sy'n bwysig: cryfder tynnu a gwrthiant ar y cyd.

• Sifft cryfder tynnu nodweddiadol ar ôl glanhau:25–40 N o'r blaen, 45–65 N ar ôl, ar dab alwminiwm 0.2 mm wedi'i weldio i far bws, gyda gwasgariad yn disgyn o 25–40% CV i lai na 10%.
• Sifft ymwrthedd nodweddiadol ar y cyd:0.8-1.5 mΩ o'r blaen, 0.2-0.4 mΩ ar ôl-digon i fater ar lwybr rhyddhau parhaus 100 A.
• Mae ocsid yn aildyfu:1–2 nm o fewn munudau yn yr awyr. Rhaid glanhau yn unol ac yn syth i fyny'r afon o'r weld, nid cam swp ar wahân.
• Mae torri laser yn dal y burr o dan 10-15 µm heb unrhyw draul offer, gan ddisodli llafn y mae ei ansawdd ymyl yn diraddio gyda phob strôc.

Mae weldiad tab yn pasio archwiliad gweledol. Dim spatter, dim afliwiad, dim bwlch amlwg. Yna mae'r prawf tynnu yn darllen 32 N yn erbyn manyleb 45 N, ac mae'r gwrthiant ar y cyd yn mesur pedair gwaith y gwerth a fodelwyd. Doedd dim byd yn y rysáit weldio yn anghywir. Nid oedd yr arwyneb y gofynnwyd i'r weldiad ei ymuno erioed yn fetel yn y lle cyntaf.

Dyma un o'r dulliau methiant tawelaf mewn cydosod celloedd, oherwydd mae'r diffyg yn anweledig i bob gwiriad optegol a dim ond yn ymddangos pan fydd rhywbeth yn mesur grym neu wrthwynebiad. Nid amserlen weldio gryfach yw'r ateb peirianneg. Paratoi arwyneb sy'n digwydd yn yr eiliadau cyn y weldiad, ar y llinell, bob cylchred.

Pam mae Arwyneb y Tab yn Penderfynu Cryfder Weld Cyn i'r Weld Wneud

Nid yw alwminiwm yn aros yn foel. Mae arwyneb ffres yn ocsideiddio o fewn eiliadau mewn aer amgylchynol, gan gyrraedd 2-4 nm ar unwaith a pharhau i dyfu i 5-10 nm dros oriau. Nid yw'r ffilm honno'n haen denau o niwsans. Mae'n Al₂O₃ gyda bwlch band ger 8.8 eV-a dielectric. Ar gyfer weldio ultrasonic, mae'r ocsid yn atal y cyswllt ar raddfa atomig sy'n caniatáu bondio cyflwr solet. Ar gyfer weldio laser, mae'n codi'r egni trothwy sydd ei angen i gychwyn twll clo ac yn cyflwyno amsugno amrywiol wrth i drwch y ffilm amrywio ar draws y tab.

Mae tabiau nicel a chopr yn ymddwyn yn wahanol ond nid yn well. Mae nicel ocsid a chopr ocsid yn deneuach ond yn dal i wrthsefyll, ac mae twf copr ocsid yn cyflymu gyda lleithder a thymheredd. Gall ffoil copr wedi'i rolio sy'n cael ei storio heb reolaeth atmosffer gario haen ocsid sy'n ddigon trwchus i newid ymddygiad weldio yn amlwg rhwng y rîl gyntaf a'r olaf o lawer.

Ychwanegu gweddillion cotio ac mae'r llun yn gwaethygu. Mae gorchwistrelliad slyri catod yn mudo i barthau tabiau wrth ei orchuddio; carbon a gweddillion rhwymwr yn eistedd ar dabiau anod ar ôl hollti. Mae brwsio mecanyddol yn taenu'r gweddillion hyn yn hytrach na'u tynnu, ac mae'r haen taeniad yn dod yn rhwystr o gyfansoddiad anhysbys o dan y weldiad.

Y tri chyflwr arwyneb sy'n pennu ansawdd y cyd:

• Trwch ocsid- penderfynu a yw cyswllt metel-i-metel yn bosibl o gwbl.
• Gweddillion a halogiad- penderfynu a yw'r nugget weldio yn ffurfio mewn metel neu mewn cyfansawdd o falurion metel ac organig.
• Topograffeg arwyneb- yn pennu ardal gyswllt ac, mewn weldio ultrasonic, sut mae ynni'n dod i mewn i'r rhyngwyneb.

Nid yw unrhyw un o'r rhain yn cael sylw trwy addasu pŵer weldio. Rhoddir sylw i'r tri trwy lanhau.

Yr hyn y mae Glanhau â Laser yn ei Ddileu, a Pam Mae'n Hunangyfyngol

Mae laser ffibr pwls ar 1064 nm yn darparu egni mewn corbys 10–200 ns ar lifiannau o tua 1–10 J/cm². Mae'r haen ocsid yn amsugno'r pwls yn llawer cryfach na'r metel gwaelodol ac yn anweddu. Unwaith y bydd yr wyneb yn fetelaidd, mae adlewyrchedd yn codi'n sydyn ac mae'r egni pwls sy'n weddill yn cael ei adlewyrchu i raddau helaeth yn hytrach na'i amsugno. Mae'r broses felly yn hunan-gyfyngol: mae'n tynnu'r ocsid ac yn stopio wrth y metel, a dyna pam nad yw system wedi'i pharamedreiddio'n gywir yn teneuo ffoil 8 µm.

Yr ymddygiad hunan-gyfyngol hwnnw yw'r rheswm pam mae glanhau laser yn disodli piclo cemegol ar linellau cyflym. Mae'r broses yn sych, nid oes angen ei rinsio na'i sychu, nid yw'n cynhyrchu unrhyw wastraff asid, a gall redeg yn unol ar gyflymder trosglwyddo gwe neu dab.

Y targedau dileu:

Rhaid tynnu'r pluen a gynhyrchir gan abladiad wrth y pen glanhau. Mae ailgodi gronynnol metel a charbon ar dab wedi'i lanhau'n ffres yn trechu pwrpas y cam, ac mae gronynnau dargludol rhydd ar arwyneb cell yn risg cylched byr. Mae echdynnu yn rhan o fanyleb yr orsaf lanhau, nid yn affeithiwr.

A vs B: Paratoi Arwyneb Mecanyddol, Cemegol a Laser

Defnyddir pedwar dull i baratoi arwynebau tabiau cyn weldio. Nid ydynt yn gyfnewidiol, ac mae'r gymhariaeth yn esbonio pam mae laser wedi dadleoli'r lleill ar linellau cyfaint uchel.

Mae brwsio mecanyddol yn parhau i fod yn briodol ar gyfer gwaith cyfaint isel ac ar gyfer tabiau lle mai dim ond malurion rhydd sydd angen eu symud. Mae piclo cemegol yn cynhyrchu'r arwyneb gorau ond nid yw'n ffitio proses sych, alin ac mae'n cario cost trin gwastraff. Mae plasma yn trin halogiad organig yn dda ond yn tynnu alwminiwm ocsid yn araf. Glanhau â laser yw'r unig ddull sy'n cyfuno tynnu ocsid cyflawn, gweithrediad inline sych, a dim drifft traul sy'n cael ei yrru ar draws shifft.

Y Rhifau Prawf Tynnu: Cyn ac Ar ôl

Y ffordd fwyaf clir o ddatgan yr achos yw nodi'r mesuriad. Mae'r tabl isod yn rhoi gwerthoedd cymhwyster nodweddiadol ar gyfer tab alwminiwm 0.2 mm wedi'i weldio i far bws alwminiwm, ac ar gyfer tab nicel wedi'i weldio i dun dur, ar draws cyflyrau glanhau. Mae'r rhain yn dargedau proses a welir wrth redeg cymwysterau, nid cysonion cyffredinol - mae gan bob stac deunydd a dull weldio ei ffenestr ei hun.

Mae dau rif yn haeddu sylw y tu hwnt i'r cynnydd cryfder. Y cyntaf yw gwasgariad: mae cyfernod amrywiad uwch na 25% yn golygu nad yw'r broses mewn rheolaeth, a bydd manyleb a ysgrifennwyd yn erbyn y cyfartaledd yn gwrthod ffracsiwn ystyrlon o rannau da ac yn pasio ffracsiwn ystyrlon o rai drwg. Mae dod â CV o dan 10% yn aml yn werth mwy i'r llinell na'r cynnydd mewn cryfder cymedrig, oherwydd mae'n gwneud y fanyleb yn ystyrlon.

Yr ail yw ymwrthedd ar y cyd. Ar gell 50 Ah gan dynnu 100 A di-dor, mae 1 mΩ ychwanegol yn y cymal tab yn gwasgaru 10 W mewn cyfaint bach ac yn gollwng 100 mV o'r foltedd terfynell. Mae'r gwres hwnnw yn y man casglu presennol, y lleoliad gwaethaf posibl ar gyfer man poeth.

Torri â Laser: Burr, Dross, a'r Teclyn Na Fydd byth yn Gwisgo

Mae geometreg tab yn cael ei greu trwy dorri, ac mae'r ymyl torri yn arwyneb weldio ar ochr y tab ac arwyneb sy'n wynebu gwahanydd y tu mewn i'r gell. Mae torri marw mecanyddol yn cynhyrchu burr sy'n tyfu ar draws yr egwyl hogi; mae burr uwchben tua 10–15 µm mewn perygl o dyllu'r gwahanydd ac yn creu rhyngwyneb weldio anghyson.

Mae torri laser ffibr pwls yn dal uchder burr o dan y trothwy hwnnw trwy gydol oes yr offeryn oherwydd nad oes ymyl i'w wisgo. Mae'r paramedrau proses sy'n rheoli ansawdd yr un teulu â glanhau: hyd curiad y galon, cyfradd ailadrodd, lleoliad ffocws, nwy cynorthwyol, a thorri cyflymder llwybr. Mae trosys ar ochr isaf y toriad yn cael ei reoli gan leoliad ffocws a gwasgedd nwy; mae lled parth yr effeithir arno gan wres fel arfer yn aros yn yr ystod 20–50 µm ar ffoil tenau.

Y fantais ymarferol mewn cynulliad celloedd yw nid yn unig ansawdd ymyl. Mae pen torri laser yn newid geometreg trwy lwytho ffeil llwybr newydd. Mae newid marw yn cymryd oriau a marw newydd. Ar gyfer celloedd silindrog lle mae siâp tab wedi'i integreiddio â'r broses weindio, mae cyfuno torri, glanhau a dirwyn i ben mewn un peiriant yn dileu dau gam trin - ac mae pob cam trin rhwng glanhau a weldio yn gyfwng aildyfu ocsid.

A peiriant torri a dirwyn laser celloedd silindrog ar gyfer ffurfio tab integredig a dirwyn electrodyn perfformio'r toriad a'r gwynt mewn un llif parhaus. Dyna sy'n gwneud ymyl tab glân, cyson ar gyfradd gynhyrchu yn hytrach nag ar gyfradd arolygu, ac mae'n dileu'r trosglwyddiad â llaw lle byddai tab wedi'i dorri'n ffres fel arall yn agored.

Integreiddio Glanhau i'r Llinell, Nid Wrth Ei Hystyried

Mae peiriant glanhau wedi'i osod fel gorsaf swp ar wahân yn datrys y broblem arwyneb ac yn creu problem amserlennu. Mae'r fantais yn dadfeilio gyda phob munud rhwng glanhau a weldio, mae'r trin ychwanegol yn cyflwyno halogiad newydd, ac mae'r orsaf yn ychwanegu llafur yr oedd awtomeiddio i fod i'w ddileu.

Mae'r rhesymeg integreiddio yn syml:

• Glanhewch yn yr orsaf olaf cyn y weldiad, yn yr un llwybr trosglwyddo, gyda'r cyfwng wedi'i nodi a'i fonitro.
• Tynnwch y pluen yn y pen, gyda maint hidlo ar gyfer y llwyth abladiad yn hytrach nag ar gyfer awyru cyffredinol.
• Monitro'r canlyniad, oherwydd bod system lanhau sy'n colli pŵer yn dawel neu'n drifftio mewn ffocws yn cynhyrchu arwyneb sy'n edrych yn lân ac yn weldio fel un wedi'i orchuddio ag ocsid. Mae adlewyrchiad neu adborth allyriadau plasma o'r broses yn darparu'r gwiriad hwnnw heb atal y llinell.
• Cydweddwch y pen glanhau â'r dull weldio: weldio tab ultrasonic a weldio tab laser yn galw am fanylebau arwyneb gwahanol, ac nid yw system a bennir ar gyfer un yn gwasanaethu'r llall yn awtomatig.

Dyma lle mae dilyniant y broses yn bwysicach nag unrhyw beiriant unigol. Mae glanhau, torri a weldio yn un hanes arwyneb parhaus, a dylid nodi'r offer sy'n cario tab trwy'r camau hynny fel un cwmpas. Mae TOB New Energy yn cyflenwi'rgorsafoedd peiriant weldio tab batri ar gyfer uno ultrasonic a laser o dabiau electrod a chasglwyr cyfredolgyda'r safle torri a glanhau i fyny'r afon wedi'i ddiffinio fel rhan o'r un gosodiad llinell, felly mae'r cyfnod rhwng paratoi ac uno wedi'i ddylunio yn hytrach na'i ddarganfod yn ystod y comisiynu.

Ar gyfer proffiliau electrod sy'n newid yn ystod datblygiad, mae'r un rhesymeg yn berthnasol yn y cam rhicio:torri marw electrod laser gyda newidiadau proffil heb offer ac ymylon di-burryn cael gwared ar y gost marw a'r amser segur newid marw sydd fel arall yn torri ar draws yr hanes arwyneb rhwng cotio a weldio.

FAQ: Glanhau Laser Tab a Cryfder Weld

A yw glanhau laser mewn gwirionedd yn cynyddu cryfder tynnu weldio tab?
Oes. Mae data cymhwyster nodweddiadol ar dab alwminiwm 0.2 mm yn dangos cryfder tynnu yn symud o 25–40 N fel y’i derbyniwyd i 45–65 N ar ôl glanhau, gyda gwasgariad yn disgyn o dan 10% CV.

Pa mor gyflym mae alwminiwm ocsid yn aildyfu ar ôl glanhau?
Tua 1-2 nm o fewn munudau mewn aer amgylchynol, gan barhau tuag at 5-10 nm dros oriau. Dyma pam mae glanhau yn perthyn yn unol, yn union cyn weldio, nid mewn cam swp ar wahân.

A all glanhau laser niweidio ffoil tab tenau?
Ddim pan fydd wedi'i baramedroli'n gywir. Mae'r broses yn hunan-gyfyngol: unwaith y caiff yr ocsid ei dynnu, mae adlewyrchedd metel yn codi ac mae amsugno pwls yn gostwng yn sydyn. Gall rhuglder neu ffocws anghywir nodi'r wyneb o hyd, felly mae angen dilysiad paramedr ar drwch y ffoil gwirioneddol.

Pam defnyddio torri laser yn lle torri marw ar gyfer tabiau?
Mae torri â laser yn dal burr o dan 10-15 µm heb unrhyw draul offer ac yn newid geometreg trwy lwytho ffeil llwybr newydd. Mae burr torri marw yn tyfu ar draws yr egwyl hogi ac mae angen marw newydd ar bob siâp tab newydd.

A yw'r cam glanhau yn disodli'r angen am fonitro weldio?
Mae glanhau yn dileu un newidyn; nid yw'n gwirio'r weldiad. Mae monitro weldio cyfechelog a samplu prawf tynnu yn dal i fod yn angenrheidiol, a'r broses lanhau o adborth - adlewyrchiad neu allyriadau plasma - sy'n cadarnhau bod y cam glanhau ei hun yn dal i weithio.

Cyfeirnod technegol a luniwyd gan grŵp peirianneg prosesau TOB New Energy o waith paratoi tab a weldio integreiddio ar draws llinellau cydosod silindrog, prismatig a chodenni. Ar gyfer cymhwyster tynnu-cryfder a gwrthiant ar eich pentwr tab penodol, cysylltwch â Dr Dany Huang ar LinkedIn neu cyflwynwch gwponau weldio i labordy cais Xiamen.