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持久才是王道,激光焊接机的多波长复合焊接技术

更新:2022-08-04 10:54小说作者:mira16.com选择:2023次

激光焊接机电池连续焊接,又称注液孔焊接。电解液被泵入电池后,必须用橡皮塞密封,并立即用激光焊接密封,使整个电芯与外部环境隔离,整个电芯形成一个封闭的电化学系统。完成这个过程意味着一个完整的电池单元实际上已经形成,因此良好的焊接速度非常重要。裂纹、爆炸和刺破的发生影响整个电池的可靠性和安全性。
锁销的形状通常为直径约8毫米、厚度约0.9毫米的圆帽。目前用于焊缝密封的焊接工艺主要有脉冲激光焊接、光纤激光焊接和连续激光焊接。
脉冲激光焊接造型美观、质感好、性能高,首次焊接速度≥99.5%。由于市面上脉冲YAG激光器最大功率为600W,受功率限制,最大焊接速度仅为7mm/s。
光纤激光焊接和连续复合激光焊接效率更高,焊接速度可达80mm/s,但相比脉冲激光焊接,优势较小。
随着全球电池产能扩张的加速和智能制造的不断发展,电池制造企业的大产能对生产效率和产线质量提出了更高的要求,在优异的焊接效率和密封性方面提出了更大的挑战。接缝度。
直接能量释放(DED)已成为增材制造(AM)的重要领域。电火花加工广泛应用于新材料的开发和生产。这些包括金属、陶瓷和复合材料。 DED 的正常运行需要了解许多重要现象,包括激光与材料的相互作用、合金熔化和凝固的基础知识、焊接和接头冶金学以及微观结构和机械性能之间的关系。粉尘流动、传热和各种机器相关参数也很关键。近年来,使用粉末床熔化 (PBF) 和电沉积发表了几篇关于金属增材制造的评论,重点关注特定的材料系统、先进的增材制造映射技术或与沉积工艺或某些材料性能相关的问题。然而,最近没有评论专门全面介绍材料系统、设计、制造、问题以及不同 DED 材料家族的微观结构和机械性能之间的关系。随着微分方程方法在双金属和多组分结构的制造、有价值结构的修复和金属合金的设计中变得流行,本综述重点关注使用微分方程计算材料,例如分析不同的单片和多组分材料。 .复合材料。研究。最后,强调了该领域的主要挑战和机遇。
增材制造 (AM),通常称为三维 (3D) 打印,可以直接从计算机辅助设计 (CAD) 文件快速生产几乎成型的零件,而无需特殊零件。仪器。它最近被确定为第四次工业革命核心的十二种颠覆性技术之一。尽管 AM 最初是作为“触觉部件”的快速原型制作工具,但现在它已成为所有行业的主要产品。 AM 机器通过逐层堆叠材料,从数字模型生产 3D 零件。增材制造技术的后续创新将印刷材料的范围从聚合物扩展到金属、陶瓷、复合材料甚至生物织物。将先进的自动化和机器人技术集成到增材制造中有助于减少制造可变性并生产大型、复杂、高质量和可重复的设计。增材制造的固有优势引起了航空航天、生物医学、汽车和消费行业的关注。
我们。自 2010 年以来,美国食品和药物管理局 (FDA) 已批准经增材制造处理的部件供人使用,2013 年,美国联邦航空管理局 (FAA) 批准了通用电气制造的燃油动力喷气式飞机用于喷气任务。批判的。发动机的详细信息。 2013 年,NASA 在国际空间站 (ISS) 上安装了第一台 AM 聚合物发动机。这一发展提高了 AM Refined 产品在各个行业的可信度,促进了行业的发展。过去 15 年,学术界和工业界对金属添加剂生产的研发力度迅速增长,专利和科学出版物的年增长率显着证明了这一点。
Metal AM 在 1994 年蓬勃发展,当时 Electro Optical Systems (EOS) 为直接金属激光烧结 (DMLS) 机器打印金属部件。激光粉末定向能量沉积 (DED) 技术是在桑迪亚国家实验室发明的,被称为激光工程净成形 (LENS™)。多年来,由于基础技术的专利保护有限,其他公司也开始在全球销售激光粉末放电加工设备。用于采用 DED 技术的增材制造的混合机器以及用于线材和拱门的增材制造(WAAM,也称为 DED-Arc)的机器也在扩大这一领域。
电火花加工通常以粉末或线材为原料,以激光/电子束/电弧为动力源。集中的能量在特定点溶解装料并形成熔池,通常由惰性气体保护。与所有添加剂一样,DED 使用计算机辅助设计 (CAD) 模型逐层堆叠原材料(如粉末或线材)。最常用的金属增材制造工艺是 PBF 和 DED(分别为图 2a 和 b)。虽然 PBF 通常具有更高的尺寸精度并允许制造表面粗糙度较低的零件,但 DED 与 PBF 相比具有几个独特的优势:(1) DED 为 DED 提供更高的沉积速率(高达 2.5 kg / h)和高达 0.25 kg / H)。 )。 PBF); (2)电镀具有将多种材料(如原位合金)分层并产生具有特定性能的功能梯度结构的固有能力; (3) 可以修改 DED 系统以覆盖和修复损坏的零件,(4) DED 可以处理大型零件 (> 1000mm3),以及 (5) 允许使用 DED 系统的 5+ 个轴向层。 .指向各个方向。
在金属腐蚀的各种方法中,最常用的研究方法是原料粉末作为激光束的能量。介绍了用于粉末和线材原材料的基于激光的电弧放电的示意图,并最近比较了它们的性能。商用电线比金属粉末便宜。纱线也比粉末更安全、更容易储存。然而,熔丝需要更多的激光功率,导致基于线的激光 DED 系统的价格更高。
尽管 DED 的基本原理与焊接相似,但它提出了一系列独特的技术和科学挑战,因此在焊接冶金学中获得的知识有助于改进具有受控微观结构和工艺可重复性的 EDM。不同焊接工艺与附加焊接的结合扩大了附加焊接技术在大规模生产中的可能性。基于焊接的增材焊接工艺,例如激光金属丝 (LMD-W)、增材电子束焊接 (EBAM) 和 WAAM,能够以较低的制造成本对大型部件进行涂层。
特别是,WAAM 工艺因其高涂层速度和制造大型结构的灵活性而引起了人们对航空航天工业中高强度铝结构制造的兴趣。高达 10 K / s 的高冷却速率,加上经受独特热循环的材料层,可能导致复杂的相变和有害的残余应力。沉积材料的宏观和微观结构通过 EDM 工艺中的热历史来验证。这会影响焊接零件的机械和物理性能。报告现场控制、流程优化和退货管理,以最大限度地减少与 DED 流程相关的错误并提高零件质量。
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