Laserele cu fibră ajustabile în mod inel oferă flexibilitate operațională atât pentru sistemele de sudură de tip can-to-cap a scanerului de mare viteză, cât și a bateriei prismatice tip portal.
O parte majoră a efortului de creștere a performanței și a reducerii costurilor pentru vehiculele electrice (EV) se concentrează pe îmbunătățirea tehnologiei bateriilor. Practic, fiecare aspect al designului și producției bateriilor este regândit în acest proces. De exemplu, unele grupuri explorează noi componente chimice ale bateriilor. Scopul este de a îmbunătăți capacitatea de stocare, viteza de reîncărcare și durata de viață și, de asemenea, eliminarea materialelor care sunt problematice la sursă sau dăunătoare mediului.
Alții se concentrează pe tehnologia de fabricare a bateriilor; în special, dezvoltarea de metode și materiale care reduc simultan costurile de fabricație (în special reducând timpul ciclului de producție) și, de asemenea, extind fiabilitatea. Sudarea can-to-cap a celulelor prismatice de baterie este un exemplu remarcabil al acestui efort și unul în care dezvoltările recente ale Coherent în sudarea cu laser oferă avantaje substanțiale.
ESTE GREU SA PUI CAPAC SUDURII BATERIILOR
Sudarea can-to-cap se referă în mod specific la procesul de etanșare a capacului de pe carcasă (cutie) care conține toate structurile electrozilor pentru baterie. Această etanșare se face după ce acele părți interne au fost asamblate în cutie. Deoarece acest lucru are loc aproape de sfârșitul ciclului de producție – după ce cea mai mare parte a valorii a fost încorporată în ansamblu – casarea pieselor în această etapă este deosebit de costisitoare.
Operația de etanșare necesită realizarea unei suduri destul de lungi, continue. O baterie prismatică tipică are aproximativ 20 mm lățime pe 300 mm lungime, iar sudura ocolește întregul perimetru al bateriei. Principalele lucruri pe care producătorii doresc să le realizeze cu procesul lor de sudare sunt:
- O etanșare ermetică fără goluri de-a lungul întregii suduri – chiar dacă piesele originale nu se potrivesc perfect sau consecvent (în special la colțuri)
- Adâncime de penetrare adecvată și porozitate scăzută a sudurii, astfel încât sudura să fie suficient de puternică pentru a dura toată durata de viață a bateriei fără a se deschide, chiar și atunci când este supusă la vibrații și la șocuri mecanice
- Fără împrăștiere de metal, în special în interiorul bateriei, unde s-ar putea crea scurtcircuite electrice – stropii sunt în special o problemă la sudarea aluminiului, deoarece se topește la o temperatură scăzută, iar bazinul de topire poate bule.
- Aport limitat de căldură în baterie pentru a evita deteriorarea pieselor interne
Laserele cu fibră pot îndeplini toate aceste cerințe și s-au impus deja ca instrumente excelente de producție pentru sudarea cu baterii prismatice de tip can-to-cap. În cea mai comună implementare, optica de focalizare a fasciculului este deplasată pe un „portic” pentru a urma forma cordonului de sudură dorit.
Această abordare tip portal oferă o aliniere mecanică cu adevărat precisă și o sudură foarte consistentă. Acest lucru se datorează faptului că fasciculul laser lovește întotdeauna piesa de lucru exact exact în locul potrivit și în același unghi. Problema este că mutarea opticii (sau, alternativ, a bateriei) peste cusătura de sudură relativ lungă necesară pentru o baterie prismatică face ca un sistem portal să fie lent. Și, viteza mai mică se traduce direct în costuri de producție mai mari.
CONTROL PRECIS AL PUTERII
Este posibil să sudați bateriile prismatice mult mai rapid prin simpla mișcare a fasciculului laser fără greutate folosind oglinzile scanerului. Dar asta ridică câteva probleme. În primul rând, fasciculul este distorsionat geometric pe măsură ce se apropie de limitele câmpului vizual, trecând de la un cerc la un oval. Din cauza dimensiunii mari a acestor părți, acest lucru este deosebit de problematic în colțurile și capetele cutiilor. În al doilea rând, această distorsiune a fasciculului se poate combina cu schimbarea direcției de scanare în colțuri pentru a produce o cusătură de sudură care nu îndeplinește cerințele de calitate ale clientului. De asemenea, modificarea dimensiunii fasciculului și a unghiului de incidență asupra piesei modifică densitatea puterii la suprafața de lucru, ceea ce afectează modul în care sudează.
Nu a existat într-adevăr nicio modalitate de a compensa complet toți acești factori până când Coherent a introdus tehnologia ARM (Adjustable Ring Mode) cu laser cu fibră. În familia noastră de laser cu fibră HighLight ARM, fasciculul nu este doar un singur punct tradițional. În schimb, este un punct central cu un alt inel concentric de lumină laser în jurul lui. Puterea din centru și din punctele inelare poate fi controlată independent – la intervale de timp foarte rapide. Acest lucru oferă un control foarte dinamic asupra modului exact în care energia laserului este distribuită spațial în timpul sudării.
Acest lucru înseamnă că laserul ARM poate compensa modul în care spotul este distorsionat atunci când se apropie de limitele exterioare ale câmpului de scanare al scanerului. Mai exact, raportul de putere al fasciculului central și inel poate fi schimbat din mers pentru ca laserul să producă în mod constant același rezultat de sudare, chiar și acolo unde punctul devine alungit. Iar puterea totală (și raportul de putere) poate fi, de asemenea, variată suficient de rapid pentru a corecta modificările vitezei scanerului – deoarece fasciculul încetinește atunci când intră în colțul cusăturii de sudură și apoi se accelerează înapoi când iese din colț. În plus, această modulare a puterii este realizată sub control activ, în buclă închisă, lider în industrie, pentru a asigura o stabilitate ridicată a procesului, consistență și reproductibilitate.
Laserul ARM permite, de asemenea, controlarea independentă a lățimii cusăturii de sudură și a adâncimii de penetrare. Acest lucru elimină necesitatea de a menține toleranțe strânse la montarea pieselor (lățimea golului); scăderea acestei toleranţe reduce costurile de producţie. De asemenea, minimizează zona afectată de căldură (HAZ), permite scanarea de mare viteză (>350 mm/sec) și capacitatea de a acoperi câmpuri mari de scanare.
Toate acestea depășesc compromisul tradițional dintre viteză și calitate pentru sudarea cu laser cu fibră a bateriilor prismatice și fac din sistemele de sudare cu scaner o metodă rentabilă și de înaltă performanță pentru producția de volum. Aceleași capacități fac chiar și laserele cu fibră Coherent HighLight ARM o opțiune mai bună pentru sistemele tradiționale de sudare de tip portal.
COHERENT LIVREAZA SOLUTII COMPLETE DE SUDURA
În Gigafabricile moderne de baterii de astăzi, aducerea rapidă online a echipamentelor noi este la fel de dificilă ca și procesul de sudare în sine. Pentru a ușura implementarea, suntem capabili să oferim mai mult pentru sudarea cu baterie de tip can-to-cap decât doar laserele Coherent HighLight ARM. În combinație cu scanerele și sistemul nostru de viziune HIGHmotion 2D sau RLSK HIGHvision oferim o soluție completă integrată pentru aplicația dvs. de sudare. În plus, sistemele de scanare de la furnizorii importanți sunt, de asemenea, compatibile.
Echipa noastră Coherent Labs vă poate configura sistemul de sudare și chiar vă poate ajuta la dezvoltarea rețetelor de proces. Faceți din Coherent punctul dvs. unic de contact pentru a face proiectarea, utilizarea și întreținerea procesului dvs. de sudare cu laser rapid, ușor și fără probleme.
Aflați mai multe despre modul în care Coherent poate oferi o soluție de sudură pentru sudarea cu capac la baterie prismatică, care vă oferă atât un randament ridicat, cât și calitate.
Esti gata sa incepi? Contacteaza echipa de vanzari Apel Laser!
