Od výroby batériových článkov na ukladanie energie až po batériové sady do skupín je zváranie veľmi dôležitým výrobným procesom, vodivosť lítiových batérií, pevnosť, vzduchotesnosť, únava kovu a odolnosť proti korózii sú typickým kritériom hodnotenia kvality zvárania batérií. Výber metódy zvárania a procesu zvárania priamo ovplyvní náklady na batériu, kvalitu, bezpečnosť a konzistenciu batérie.
Spomedzi mnohých metód zvárania vyniká laserové zváranie nasledujúcimi výhodami: po prvé, laserové zváranie má vysokú hustotu energie, malú deformáciu zvárania a malú tepelne ovplyvnenú zónu, čo môže účinne zlepšiť presnosť dielov a zvarový šev je hladký, bez nečistôt, rovnomerné a husté, bez dodatočných brúsnych prác;
Po druhé, laserové zváranie môže byť presne kontrolované, malé zaostrovacie miesto, vysoko presné polohovanie, s robotickým ramenom je ľahké realizovať automatizáciu, zlepšiť efektivitu zvárania, znížiť počet pracovných hodín, znížiť náklady; Navyše laserové zváranie tenkých plechov alebo drôtov s jemným priemerom nebude také jednoduché ako oblúkové zváranie kvôli problémom s tavením.
Metódy zvárania akumulátorov energie zahŕňajú najmä spájkovanie vlnou, ultrazvukové zváranie, laserové zváranie, laserové zváranie rôznych kovov, z ktorých laserové zváranie je v súčasnosti najbežnejšími metódami zvárania.
Akumulátor energie
Metódy zvárania akumulátorov energie:
- Vlnové zváranie: v podstate kombinácia ultrazvukového zvárania a laserového zvárania;
- Ultrazvukové zváranie: výhody tohto programu je jednoduché zváranie, ale je potrebné zabrať viac miesta, objem modulu do skupiny účinnosť bude nižšia;
- Laserové zváranie: tento program je v súčasnosti najpoužívanejší, ale štruktúra je mierne odlišná;
- Nepodobné zváranie kovov laserom: táto metóda zvárania do skupiny je tiež veľmi efektívna, rýchla výrobná rýchlosť.
Čo je laserové zváranie?
Laserové zváranie je cez optický systém, využitie vysokej hustoty energie laserového lúča ako zdroja tepla, laserový lúč sa zameria na veľmi malú plochu, vo veľmi krátkom čase tak, aby zvárané miesto vytvorilo vysoko koncentrovaná oblasť zdroja tepla, takže dochádza k roztaveniu zváraného materiálu a vytvoreniu pevného zvaru alebo zvarového švu.
Laserové zváranie je nový typ metódy zvárania, ktorá je v súčasnosti vo vysokorýchlostnom štádiu vývoja. Pri použití laserového zvárania je tepelne ovplyvnená zóna obrobku malá; zvarový spoj je malý a presnosť veľkosti zvárania je vysoká; metóda zvárania je bezkontaktné zváranie, nie je potrebná žiadna vonkajšia sila, deformácia produktu je malá, kvalita zvárania je vysoká, účinnosť je vysoká a je ľahké realizovať automatizovanú výrobu.
Laserové zváracie zariadenia pre akumulátory energie
Štruktúra batérií zvyčajne obsahuje rôzne materiály, ako je oceľ, hliník, meď, nikel atď. Tieto kovy môžu byť vyrobené do elektród, drôtov alebo plášťov, teda či už ide o materiál alebo rôzne materiály medzi zváraním , proces zvárania kladie vysoké požiadavky.
Výhoda procesu laserového zvárania spočíva v širokej škále materiálov, ktoré je možné zvárať a možnosti zvárať medzi rôznymi materiálmi.
Druhy laserového zvárania
Typy laserového zvárania zahŕňajú laserové zváranie tepelným vedením a laserové zváranie hlbokým tavením. Hlavným rozdielom medzi zváraním tepelným vedením a zváraním hlbokým tavením je hustota výkonu aplikovaná na kovový povrch za jednotku času, ktorá má rôzne prahové hodnoty pre rôzne kovy.
Tri hlavné lasery bežne používané na laserové zváranie akumulátorov energie
Akumulátor energie je celok zložený z batériového skladovacieho zariadenia (z jedného komponentu → modul akumulátora → batériová skriňa → akumulátor akumulátora → akumulátorové skladovacie zariadenie), PCS a filtračné články.
Pole laserového zvárania akumulátorov energie, súčasné použitie najviac pulzného lasera, kontinuálneho lasera, kvázi kontinuálneho lasera.
Pulzný laser: YAG laser, MOPA laser;
Kontinuálny laser: kontinuálny polovodičový laser, kontinuálny vláknový laser;
Kvázi-kontinuálne lasery: séria laserov QCW.
Pre tieto lasery ich možno chápať takto: pomocou kladiva rozbiť kolík jeden po druhom, čo je pulzné; zatlačenie kolíka priamo rukou, čo je nepretržité; pri vŕtaní otvoru vrták nepretržite vŕta 10 sekúnd, jednu sekundu odpočíva a potom znova nepretržite vŕta 10 sekúnd, ďalšiu sekundu odpočíva, čo sa nazýva kvázi-kontinuálne.
Impulzný laser označuje laser, ktorého šírka jednotlivého laserového pulzu je menšia ako 0,25 sekundy a funguje iba raz v určitom časovom intervale, ktorý má veľký výstupný výkon a je vhodný na laserové značenie, rezanie, určovanie rozsahu atď. na.
Pulzný laser Crylas{0}}nm
Bežné pulzné lasery zahŕňajú lasery s ytriovým hliníkovým granátom (YAG), rubínové lasery a lasery z neodýmového skla medzi pevnolátkovými lasermi, ako aj lasery s molekulami dusíka a excimerové lasery. Impulzné lasery sú založené na princípe YAG lasera s vysokou jednopulznou energiou a vysokou spotrebou energie, čo si vyžaduje pravidelnú výmenu spotrebného materiálu ako sú xenónové výbojky, ktoré musia byť vybavené chladičom.
1550nm pulzný laser
Tento typ lasera je veľmi vyspelý laser, náklady na jeden stroj sú relatívne nízke, v súčasnosti je tiež najpoužívanejší pri zváraní kovov laserom, pretože na princípe YAG lasera je celý priemysel obmedzený technickými podmienky obmedzení výkonu lasera nemôžu byť veľmi veľké, konvenčné všeobecné do 500 W, najvyššie v krajine na 1,000W, účinnosť elektrooptickej konverzie nie je vysoká (asi 13 percent) . Elektrooptická účinnosť konverzie nie je vysoká (okolo 13 percent).
Pulzný laser
Kontinuálny laser je laser, ktorý produkuje svetlo nepretržite, to znamená, že má stabilný pracovný stav, teda ustálený stav. Počet častíc v každej energetickej hladine a pole žiarenia v dutine v kontinuálnom laseri majú stabilné rozloženie.
Jeho práca je charakterizovaná budením pracovného materiálu a zodpovedajúcim výstupom lasera, ktorý je možné vykonávať nepretržite počas dlhého časového obdobia. Do tejto kategórie patria pevnolátkové lasery budené kontinuálnym zdrojom svetla a plynové lasery a polovodičové lasery prevádzkované kontinuálnym elektrickým budením.
Kontinuálne lasery
Keďže prehriatiu zariadenia sa pri nepretržitej prevádzke často nedá vyhnúť, väčšina z nich si vyžaduje vhodné chladiace opatrenia.
Kontinuálne lasery sú založené na princípe YLP vláknového lasera, pretože dokážu nepretržite vyžarovať svetlo s konštantným výkonom (keď laser vyžaruje svetlo dostatočne rýchlo a v dostatočnom počte, je spojený s čiarou), výstupná energia lasera je konštantná, stabilita lasera je veľmi dobrá, bodový obrazec je tiež veľmi dobrý a účinnosť elektro-optickej konverzie je tiež veľmi vysoká (okolo 30 percent).
Kontinuálne lasery
Kvázi-kontinuálne lasery (QCW), tiež nazývané lasery s dlhými impulzmi, produkujú impulzy rádovo ms s pracovným cyklom 10 percent. To dáva pulznému svetlu špičkový výkon viac ako desaťkrát vyšší ako nepretržité svetlo, čo je veľmi priaznivé pre aplikácie, ako je vŕtanie. V závislosti od šírky impulzu je možné modulovať opakovaciu frekvenciu až do 500 Hz. QCW lasery môžu byť prevádzkované v kontinuálnom aj pulznom režime s vysokým špičkovým výkonom.
Kvázi-kontinuálne lasery
Na rozdiel od bežných kontinuálnych (CW) laserov, kde je špičkový a priemerný výkon vždy rovnaký v CW aj CW/modulovanom režime, QCW lasery dodávajú až 10-krát väčší špičkový výkon ako priemerný výkon v pulznom režime.
To teda umožňuje generovanie mikrosekundových a milisekundových impulzov s vysokými energiami pri opakovacích frekvenciách od desiatok hertzov do tisícov hertzov a je možné realizovať priemerné a špičkové výkony niekoľkých kilowattov.
Kvázi-kontinuálny laser
Výhody laserového zváracieho zariadenia pri zváraní akumulátorov energie:
- Proces zvárania je bezkontaktné zváranie, proces zvárania na zváracej lište je znížený na minimum;
- Proces zvárania neprodukuje ďalšie úniky a iné uvoľnené látky, čím sa zabráni sekundárnemu znečisteniu;
- Zváranie vysokej pevnosti a vzduchotesnosti môže spĺňať funkčné potreby;
- Laserové zváranie môže spĺňať zváranie medzi rôznymi látkami, môže tiež realizovať membránový materiál, môže tiež realizovať technológiu spojenia medzi heterogénnymi látkami;
- Laserové zváranie je vhodné na integráciu automatizácie, môže sa vykonávať aj podľa potreby kapacity na synchronizáciu programu procesu laserového zvárania, vysoká účinnosť, vnútorné napätie zvárania je malé;
- Laserové zváranie zahŕňa jednoduchú a pohodlnú štruktúru, ktorá znižuje faktor obtiažnosti štruktúry formy;
- Proces zvárania môže dosiahnuť digitálne inteligentné monitorovanie, aby sa splnili potreby vizualizácie údajov o procese zvárania;
- Typ riešení zváracieho procesu je možné efektívne integrovať s automatizovanými výrobnými linkami, aby vyhovovali potrebám programu hromadnej výroby, aby sa dosiahla efektívna výroba, nízka spotreba a ďalšie vlastnosti.
Kľúčová technológia laserového zvárania vo výrobnej linke lítiových batérií PACK
Výrobná linka na automatizáciu modulov batériových modulov pre laserové zváranie lítiových batérií, vo všeobecnosti vrátane nakladania jadra, skenovania, testovania, čistenia, triedenia, stohovania modulov, detekcie stohovania a zvárania modulov, detekcie zvárania, vybíjania modulov a iných procesov, systému prenosu materiálu, adaptívneho systému, vízový polohovací systém, riadenie vykonávania výroby MES atď., je kľúčovou technológiou v celej výrobnej linke, ale aj dôležitou výrobnou formou na prispôsobenie sa malosériovej a viacdruhovej technickej podpore.
Systém prenosu materiálu
Od nakládky jadra až po vykládku konečného modulu je celý presun materiálu dokončený prostredníctvom systému presunu materiálu. Systém presunu materiálu môže tiež flexibilne rozširovať pracovné stanice podľa potrieb nastavenia procesu a presun medzi rôznymi pracovnými stanicami nevyžaduje ľudskú obsluhu. Modulová polohovacia doska je dodávaná s mechanizmom na nastavenie veľkosti produktu, ktorý je možné prispôsobiť upínaniu modulov rôznych veľkostí a je veľmi vhodná pre potreby malosériovej, viacdruhovej výroby.
Adaptívny systém
Vo výrobnom procese batériových modulov sú najbežnejšie typy článkov mäkké, štvorcové a valcové. Po naskladaní rôznych veľkostí článkov do rôznych veľkostí modulov je potrebné každý proces prispôsobiť adaptívnym systémom, aby sa zabezpečilo prepojenie celej linky, najmä v procese zvárania, ktorý je možné prispôsobiť iba rôznym veľkostiam modulov na dokončenie proces PACK modulu.
Adaptívny systém využíva viacosové kombinované prepojenie na implementáciu polohového polohovania v oblasti spracovania produktu a dokončuje zváracie práce a prenáša sa na ďalší proces bez akéhokoľvek obmedzenia prichádzajúcich materiálov.
Vizuálny polohovací systém
Čistenie zváracieho povrchu batériového článku, označovanie modulov, zváranie zbiehajúcich sa kusov je zvyčajne ukončené laserovým spracovaním, montáž batériového modulu, často s veľkými rozmerovými toleranciami, je ťažké splniť požiadavky laserového spracovania na veľkosť polohy medzery, čo vedie k rýchly pokles kvality spracovania.
Zavedenie systému na určovanie polohy zraku môže uspokojiť požiadavku na presné určovanie polohy, presnosť môže dosiahnuť ±0,05 mm prostredníctvom vízie získavania fotografických údajov a spätnú väzbu prichádzajúcej odchýlky materiálu do riadiaceho systému, takže na realizáciu polohy spracovania vysoko presného polohovania.
MES Výroba Realizácia Manažment Systém
MES Manufacturing Execution Management System má otvorenú vývojovú platformu, ktorá dokáže dokončiť implementáciu a vývoj projektu MES podľa potrieb užívateľa rýchlym a agilným spôsobom na základe základnej platformy systému a pracovné sily potrebujú iba usmerňovať pracovať v súlade s parametrickými pokynmi MES a zlepšiť existujúce informácie o nastavení výroby po komplexných štatistikách a analýze vo forme tabuliek a grafov.
Od načítania jadra až po konečné vybitie modulu sa parametre, dáta a ďalšie prichádzajúce informácie každého procesu dajú rýchlo zistiť a včas analyzovať prostredníctvom systému MES, vďaka čomu je proces skutočne kontrolovateľný a efektívny.
Balík procesných údajov v procese laserového zvárania je priamo integrovaný v systéme MES, aby sa používateľom uľahčilo volanie a prepínanie, celá sada systému MES môže priamo zmeniť výrobnú linku na kvázi bezobslužnú výrobnú dielňu a manuálni pracovníci potrebujú iba doplňte materiály na periférii, čo zvyšuje bezpečnosť.
S vyhradeným priemyselným komunikačným rozhraním môžu používatelia realizovať nielen vzdialené monitorovanie a správu, ale aj efektívne dokovanie s podnikovým ERP, čím skutočne realizujú inteligentnú a informačnú továreň.
