جوشکاری لیزری در کاربرد خط تولید باتری و بسته بندی انرژی

از ساخت سلول‌های باتری ذخیره انرژی گرفته تا بسته باتری به گروه‌ها، جوشکاری فرآیند ساخت بسیار مهمی است، هدایت باتری لیتیومی، استحکام، هوابندی، خستگی فلز و مقاومت در برابر خوردگی، معیار ارزیابی کیفیت جوشکاری باتری معمولی است. انتخاب روش جوشکاری و فرآیند جوشکاری به طور مستقیم بر هزینه باتری، کیفیت، ایمنی و قوام باتری تاثیر می گذارد.

در میان بسیاری از روش های جوشکاری، جوش لیزری با مزایای زیر متمایز می شود: اولاً، جوش لیزری دارای چگالی انرژی بالا، تغییر شکل جوش کوچک و ناحیه متاثر از حرارت کوچک است که می تواند به طور موثری دقت قطعات را بهبود بخشد و درز جوش صاف است. بدون ناخالصی، یکنواخت و متراکم، بدون کار اضافی.

ثانیا، جوش لیزری را می توان با دقت کنترل کرد، نقطه تمرکز کوچک، موقعیت یابی با دقت بالا، با بازوی رباتیک آسان است به اتوماسیون، بهبود کارایی جوشکاری، کاهش ساعت کار، کاهش هزینه ها. علاوه بر این، جوشکاری لیزری صفحات نازک یا سیم های با قطر ریز، به آسانی جوشکاری قوس الکتریکی توسط مشکل ذوب شدن پشت نخواهد بود.

روش های جوشکاری باتری ذخیره انرژی عمدتاً شامل لحیم کاری موجی، جوشکاری اولتراسونیک، جوشکاری لیزری، جوشکاری لیزری فلزات غیرمشابه است که در حال حاضر جوشکاری لیزری رایج ترین روش های جوشکاری است.
باتری ذخیره انرژی
روش های جوشکاری باتری ذخیره انرژی:

• جوشکاری موجی: اساساً ترکیبی از جوشکاری اولتراسونیک و جوشکاری لیزری.
• جوشکاری اولتراسونیک: مزایای این برنامه جوشکاری ساده است، اما نیاز به اشغال فضای بیشتری است، حجم ماژول در گروه راندمان کمتر خواهد بود.
• جوشکاری لیزری: این برنامه در حال حاضر بیشترین استفاده را دارد، اما ساختار آن کمی متفاوت است.
• جوشکاری لیزری فلزات غیرمشابه: این روش جوشکاری به صورت گروهی نیز بسیار کارآمد، سرعت تولید سریع است.

جوشکاری لیزر چیست؟

جوشکاری لیزر از طریق سیستم نوری است، با استفاده از چگالی انرژی بالای پرتو لیزر به عنوان منبع گرما، پرتو لیزر در یک منطقه بسیار کوچک متمرکز می شود، در مدت زمان بسیار کوتاهی به طوری که محل جوش داده شده را تشکیل می دهد. منطقه منبع گرما انرژی بسیار متمرکز، به طوری که مواد جوش داده شده ذوب و تشکیل یک جوش جامد یا درز جوش.

جوشکاری لیزری نوع جدیدی از روش جوشکاری است که در حال حاضر در مرحله توسعه با سرعت بالا قرار دارد. هنگام استفاده از جوش لیزری، ناحیه متاثر از حرارت قطعه کار کوچک است. اتصال جوش کوچک است و دقت اندازه جوش بالا است. روش جوشکاری بدون تماس است، نیازی به نیروی خارجی نیست، تغییر شکل محصول کوچک است، کیفیت جوشکاری بالا است، راندمان بالا است و به راحتی می توان تولید خودکار را تحقق بخشید.

تجهیزات جوش لیزری برای باتری ذخیره انرژی

ساختار باتری ها معمولاً حاوی مواد مختلفی مانند فولاد، آلومینیوم، مس، نیکل و غیره است. این فلزات ممکن است به صورت الکترود، سیم یا پوسته ساخته شوند، بنابراین، چه یک ماده باشد و چه انواع مواد بین جوشکاری. ، فرآیند جوشکاری الزامات بالایی را ایجاد می کند.

مزیت فرآیند جوش لیزری در گستره وسیع مواد قابل جوشکاری و قابلیت جوش بین مواد مختلف نهفته است.

انواع جوش لیزری

انواع جوشکاری لیزری عبارتند از جوشکاری لیزری با رسانش حرارتی و جوشکاری با ذوب عمیق لیزری. تفاوت اصلی بین جوشکاری هدایت حرارتی و جوشکاری ذوب عمیق، چگالی توان اعمال شده به سطح فلز در واحد زمان است که آستانه های متفاوتی برای فلزات مختلف دارد.
سه لیزر اصلی که معمولاً برای جوشکاری لیزری باتری های ذخیره انرژی استفاده می شود

باتری ذخیره انرژی مجموعه ای از تجهیزات ذخیره سازی باتری (از تک جزء → ماژول بسته باتری → کابینت باتری → واحد ذخیره سازی باتری → تجهیزات ذخیره سازی باتری)، PCS و لینک های فیلتر است.

باتری ذخیره انرژی میدان جوش لیزری، استفاده فعلی از لیزر پالس ترین، لیزر پیوسته، لیزر شبه پیوسته.

لیزر پالسی: لیزر YAG، لیزر MOPA؛

لیزر پیوسته: لیزر نیمه هادی پیوسته، لیزر فیبر پیوسته؛

لیزرهای شبه پیوسته: سری لیزر QCW.

برای این لیزرها، می توان آنها را به این صورت درک کرد: استفاده از چکش برای کوبیدن میخ یک به یک، که پالس است. فشار دادن میخ به طور مستقیم با دست، که پیوسته است. هنگام سوراخ کردن، مته به مدت 10 ثانیه به طور مداوم دریل می شود، یک ثانیه استراحت می کند و سپس مجدداً 10 ثانیه به طور مداوم دریل می کند، یک ثانیه دیگر استراحت می کند که به آن شبه پیوسته می گویند.

لیزر پالسی به لیزری اطلاق می شود که عرض پالس تک لیزر آن کمتر از 0.۲۵ ثانیه است و در هر بازه زمانی معین فقط یک بار کار می کند که قدرت خروجی زیادی دارد و برای علامت گذاری لیزری، برش، برد و غیره مناسب است. بر.

لیزر پالسی کرایلاس{0}}nm

لیزرهای پالسی متداول شامل لیزرهای گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG)، لیزرهای یاقوتی، و لیزرهای شیشه نئودیمیم در بین لیزرهای حالت جامد، و همچنین لیزرهای مولکول نیتروژن و لیزرهای اگزایمر هستند. لیزرهای پالسی بر اساس اصل لیزر YAG، با انرژی تک پالس بالا و مصرف انرژی بالا، نیاز به تعویض منظم مواد مصرفی مانند لامپ های زنون دارند که باید مجهز به چیلر باشند.
لیزر پالسی 1550 نانومتری
این نوع لیزر یک لیزر بسیار بالغ است، هزینه یک دستگاه واحد نسبتاً کم است، همچنین در حال حاضر بیشترین استفاده را در جوشکاری فلز لیزر دارد، زیرا بر اساس اصل لیزر YAG، صنعت کلی توسط فنی محدود شده است. شرایط محدودیت های توان لیزر نمی تواند خیلی زیاد باشد، عمومی معمولی در 500 وات، بالاترین در کشور در 1،{2}}W، راندمان تبدیل الکترواپتیکی بالا نیست (در حدود 13 درصد) . راندمان تبدیل الکترواپتیکی بالا نیست (حدود 13 درصد).
لیزر پالسی
لیزر پیوسته لیزری است که به طور پیوسته نور تولید می کند، یعنی حالت کار پایدار، یعنی حالت پایدار دارد. تعداد ذرات در هر سطح انرژی و میدان تابش در حفره در یک لیزر پیوسته دارای توزیع پایدار است.

مشخصه کار آن برانگیختگی مواد کار و خروجی لیزر مربوطه است که می تواند به صورت مداوم در مدت زمان طولانی انجام شود. لیزرهای حالت جامد که توسط منبع نور پیوسته برانگیخته می شوند و لیزرهای گازی و لیزرهای نیمه هادی که با تحریک الکتریکی پیوسته کار می کنند از این دسته هستند.

لیزرهای پیوسته

از آنجایی که گرمای بیش از حد دستگاه اغلب در حین کار مداوم اجتناب ناپذیر است، اکثر آنها به اقدامات خنک کننده مناسب نیاز دارند.

لیزرهای پیوسته بر اساس اصل لیزر فیبر YLP ساخته شده اند، زیرا می توانند به طور مداوم نور را با توان ثابت ساطع کنند (زمانی که لیزر به اندازه کافی سریع و به تعداد کافی نور ساطع می کند، به یک خط متصل می شود)، انرژی لیزر خروجی ثابت است، پایداری لیزر بسیار خوب است، الگوی نقطه ای نیز بسیار خوب است، و راندمان تبدیل الکترواپتیکی نیز بسیار بالا است (حدود 30 درصد).
لیزرهای پیوسته

لیزرهای شبه پیوسته (QCW) که لیزرهای پالس بلند نیز نامیده می شوند، پالس هایی به ترتیب میلی ثانیه با چرخه کاری 10 درصد تولید می کنند. این به نور پالسی قدرتی بیش از ده برابر بیشتر از نور پیوسته می دهد که برای کاربردهایی مانند حفاری بسیار مطلوب است. بسته به عرض پالس فرکانس تکرار را می توان تا 500 هرتز مدوله کرد. لیزرهای QCW را می توان در دو حالت پالسی پیوسته و با پیک توان بالا کار کرد.
لیزرهای شبه پیوسته

بر خلاف لیزرهای معمولی پیوسته (CW)، که در آن‌ها پیک و توان متوسط ​​در هر دو حالت CW و CW/مدوله‌شده همیشه یکسان است، لیزرهای QCW حداکثر توان حداکثر 10 برابر بیشتر از توان متوسط ​​را در حالت پالسی ارائه می‌کنند.

بنابراین، این امکان تولید پالس‌های میکروثانیه و میلی‌ثانیه‌ای با انرژی‌های بالا در فرکانس‌های تکرار از ده‌ها هرتز تا هزاران هرتز را فراهم می‌کند و توان‌های متوسط ​​و اوج چند کیلووات را می‌توان دریافت.
لیزر شبه پیوسته

تجهیزات جوش لیزری در باتری های ذخیره انرژی مزایای جوشکاری:

• فرآیند جوشکاری بدون تماس است، فرآیند جوشکاری در تنش داخلی نوار جوش به حداقل کاهش می یابد.
• فرآیند جوشکاری دیگر نشت و سایر مواد آزاد شده را تولید نمی کند و از آلودگی ثانویه جلوگیری می کند.
• جوشکاری با استحکام بالا و سفتی هوا، می تواند نیازهای عملکردی را برآورده کند.
• جوش لیزری می تواند جوش بین مواد مختلف را برآورده کند، همچنین می تواند مواد غشایی را درک کند، همچنین می تواند فناوری اتصال بین مواد ناهمگن را درک کند.
• جوشکاری لیزری برای ادغام اتوماسیون راحت است، همچنین می تواند با توجه به ظرفیت نیاز به همگام سازی برنامه فرآیند جوشکاری لیزر انجام شود، راندمان بالا، استرس داخلی جوشکاری کوچک است.
• جوشکاری لیزری شامل یک ساختار ساده و راحت است که ضریب سختی ساختار قالب را کاهش می دهد.
• فرآیند جوشکاری می تواند به نظارت هوشمند دیجیتال دست یابد تا نیازهای تجسم داده های فرآیند جوشکاری را برآورده کند.
• نوع راه حل های فرآیند جوشکاری، می تواند به طور موثر با خطوط تولید خودکار ادغام شود تا نیازهای برنامه تولید انبوه را برآورده کند، برای دستیابی به تولید کارآمد، مصرف کم و سایر ویژگی ها.

فناوری کلیدی جوشکاری لیزری در خط تولید باتری لیتیومی PACK

خط تولید اتوماسیون ماژول باتری دستگاه جوشکاری لیزر باتری لیتیوم، به طور کلی شامل بارگذاری هسته، اسکن، آزمایش، تمیز کردن، مرتب سازی، انباشته شدن ماژول، تشخیص انباشته شدن و جوشکاری ماژول، تشخیص جوشکاری، تخلیه ماژول و سایر فرآیندها، سیستم انتقال مواد، سیستم تطبیقی، سیستم موقعیت یابی بینایی، مدیریت اجرای تولید MES، و غیره، فناوری کلیدی در کل خط تولید است، بلکه یک فرم تولید مهم برای انطباق با دسته کوچک و پشتیبانی فنی چند گونه است.

سیستم انتقال مواد

از بارگذاری هسته تا تخلیه نهایی ماژول، کل انتقال مواد از طریق سیستم انتقال مواد تکمیل می شود. سیستم انتقال مواد همچنین می تواند به طور انعطاف پذیر ایستگاه های کاری را با توجه به نیازهای تنظیم فرآیند گسترش دهد و انتقال بین ایستگاه های کاری مختلف نیازی به عملیات انسانی ندارد. صفحه مکان یابی ماژول دارای مکانیزم تنظیم اندازه محصول است که می تواند با بستن ماژول های اندازه های مختلف سازگار شود و برای نیازهای تولیدی با تعداد کم و چند گونه بسیار مناسب است.

سیستم تطبیقی

در فرآیند تولید ماژول‌های باتری، متداول‌ترین نوع سلول‌ها عبارتند از بسته نرم، مربعی و استوانه‌ای. پس از انباشتن اندازه‌های مختلف سلول‌ها در اندازه‌های مختلف ماژول‌ها، هر فرآیند باید با یک سیستم تطبیقی ​​سازگار شود تا از پیوند کل خط اطمینان حاصل شود، به‌ویژه در فرآیند جوشکاری، که فقط می‌تواند با اندازه‌های مختلف ماژول‌ها سازگار شود تا تکمیل شود. فرآیند بسته ماژول.
سیستم تطبیقی ​​پیوند ترکیبی چند محوری را برای پیاده سازی موقعیت موقعیت در منطقه پردازش محصول اتخاذ می کند و کار جوشکاری را تکمیل می کند و بدون محدودیت مواد ورودی به فرآیند بعدی منتقل می شود.

سیستم موقعیت یابی بصری

تمیز کردن سطح جوش سلول باتری، علامت گذاری ماژول، جوش قطعه همگرا معمولاً با پردازش لیزری، مونتاژ ماژول باتری تکمیل می شود، اغلب با تحمل ابعاد بزرگ، برآورده کردن الزامات پردازش لیزر در اندازه موقعیت شکاف دشوار است، و در نتیجه یک کاهش سریع کیفیت پردازش

معرفی سیستم موقعیت یابی بینایی می تواند تقاضا برای موقعیت یابی دقیق را برآورده کند، دقت می تواند از طریق دید جمع آوری داده های عکس به ±{0}}.05 میلی متر برسد و انحراف مواد دریافتی را به سیستم کنترل بازگرداند. برای درک موقعیت پردازش موقعیت یابی با دقت بالا.

سیستم مدیریت اجرای تولید MES

سیستم مدیریت اجرای تولید MES دارای یک پلت فرم توسعه باز است که می تواند پیاده سازی و توسعه پروژه MES را با توجه به نیاز کاربر به صورت سریع و چابک بر اساس پلتفرم زیربنایی سیستم تکمیل کند و نیروی انسانی تنها نیاز به راهنمایی دارد. مطابق با دستورالعمل های پارامتر MES کار کنید و اطلاعات تنظیمات تولید موجود را پس از آمار و تجزیه و تحلیل جامع در قالب نمودارها و نمودارها بهبود بخشید.

از بارگذاری هسته تا تخلیه نهایی ماژول، پارامترها، داده ها و سایر اطلاعات ورودی هر فرآیند را می توان به سرعت از طریق سیستم MES مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار داد، که واقعاً فرآیند را قابل کنترل و کارآمد می کند.

بسته داده های فرآیند در فرآیند جوشکاری لیزری به طور مستقیم در سیستم MES ادغام شده است تا کاربران را برای تماس و سوئیچ تسهیل کند، کل مجموعه سیستم MES می تواند مستقیماً خط تولید را به یک کارگاه تولید شبه بدون سرنشین تبدیل کند و کارگران دستی فقط باید مواد موجود در حاشیه را دوباره پر کنید، که ایمنی را بهبود می بخشد.

با رابط ارتباط صنعتی رزرو شده، کاربران نه تنها می توانند نظارت و مدیریت از راه دور را درک کنند، بلکه می توانند به طور موثر با ERP سازمانی متصل شوند و واقعاً کارخانه هوشمند و آموزنده را درک کنند.