סוללות כוח מספקות כוח לכלי רכב וקובעות במידה רבה את הבטיחות, האמינות והעמידות של מכוניות. תהליך הייצור של תאים ומודולים של סוללות כוח נמצאים בשימוש רב בריתוך לייזר, תהליך מיוחד, AIAG CQI-15 קובע את הדרישות המיוחדות של תהליך ריתוך הלייזר בתעשיית רכב הנוסעים.
אם ניקח לדוגמא את תאי המעטפת המרובעים הנפוצים בסוללות חשמל, ישנם ריתוך לייזר של שסתומים חסיני פיצוץ של הכיסוי, ריתוך לייזר של הקטבים, ריתוך לייזר של הכיסוי והמעטפת וכו'. ריתוך לייזר של סגסוגות אלומיניום הוא חלק חשוב מאוד בתהליך הייצור. תהליך ריתוך סגסוגת אלומיניום בלייזר, קל לייצר נקודת התפרצות, נקבוביות, סדקי ריתוך, עומק ההיתוך עולה על העני, רוחב ההיתוך עולה על העניים ותופעות אחרות שאינן מוסמכות, לכן, הצורך להגדיר את ההשפעה של פריטים לא מתאימים, לנתח את ההשפעה של השלכות ההשפעה (דרגת הנזק), להבין את המנגנון המייצר את ריתוך הלייזר ללא אישור, ובכך לנקוט באמצעים יעילים לשיפור איכות ריתוך הלייזר בשלב הייצור ההמוני ואת עקביות ריתוך הלייזר, כדי לשפר את התפוקה של קו הייצור, הפחתת מספר כשל הריתוך, להפחית את העלות של פסולת חומר.
כשלים נפוצים בריתוך בלייזר (חלק)
01 ריתוך אטם שסתומים חסין פיצוץ בסוללה כשלים נפוצים
השסתום חסין פיצוץ הוא יריעה עגולה של אלומיניום טהור (1060 או 3003) בעובי של 0.08 ~ 0.1 מ"מ. בעת ריתוך בלייזר סיבים אינפרא אדום, עקב ההחזרה הגבוהה של אלומיניום מוצק ללייזר אינפרא אדום, והחומר דק מאוד, כגון תהליך ריתוך אינו מתאים, השסתום חסין פיצוץ בתהליך ריתוך הלייזר נוטה לבישול יתר נקב או חורים מכה, כך שהוא מאבד את הפונקציה של שחרור הלחץ ומוגן פיצוץ.
כשל פוטנציאלי 1: ירי יתר/המסה
סיבה: בעת שימוש בריתוך לייזר אינפרא אדום, מכיוון שלפני השטח של סגסוגת אלומיניום מוצקה יש רפלקטיביות גבוהה ללייזר אינפרא אדום, לכן השתמש לעתים קרובות בעוצמת לייזר גבוהה יותר ובשסתום חסין פיצוץ 0.08 ~ עובי 0.1 מ"מ קטן מדי, קל להמיס אותו.
הצעת פתרון: בחר בפרמטרים מתאימים של תהליך ריתוך כדי להשיג עלייה תלולה וירידה איטית של כוח הלייזר ולשלוט בקלט החום. אמצו צורת גל עם ספייק קדמי והחלשו באופן אקספוננציאלי. הספייק הקדמי יכול להגביר את קצב הספיגה של הלייזר על ידי חומר האלומיניום, וגל הנחתה מעריכי הבא יכול למנוע ניקוב שנגרם על ידי צפיפות הספק גבוהה מדי.
כשל פוטנציאלי 2: חורים מפוצצים
גורמים: נגרמת על ידי בריחת גז מהבריכה המותכת בתהליך ריתוך הלייזר.
מקורות גז: 1) מכסי סוללות כוח ושסתומים חסיני פיצוץ הם חלקי הטבעה דק-עובי, אשר נוטים לשאריות חומרי סיכה ונוזלי ניקוי לאחר העיבוד. בצפיפות ההספק הגבוהה של אפקט הלייזר, הנוזלים הללו קלים מאוד לאידוי וצפים על פני הבריכה המותכת, מתפרצים בו זמנית מייצרים הרבה ניתזים ומשאירים מכתש על פני הריתוך, היווצרות של חורי נשיפה. 2) יחס רוחב לעובי של שסתום חסין פיצוץ הוא בדרך כלל עד 30 בערך, בגלל החום של הריתוך וקל מאוד לייצר עיוות עיוות תרמי, וכתוצאה מכך שסתומים חסיני פיצוץ והכיסוי העליון של המכלול פער בנוכחות כמות גדולה של אוויר. ריתוך של התרחבות תרמית שארית אוויר אלה, ריסוס מתוך הבריכה המותכת, היווצרות של חורים.
פתרונות מוצעים: 1) נקו היטב את המכסה והשסתום חסין פיצוץ לפני הריתוך; 2) ייעל את תהליך הריתוך באמצעות ריתוך נקודתי + ריתוך תפר, ומניעת עיוות ועיוות על ידי ריתוך נקודתי להפחתת פגמי חור נשיפה.
02 כשל נפוץ בריתוך מוט סוללה
כאשר סוללת החשמל מקובצת, החיבור בין הקטבים החיובי והשלילי לבלוק המתאם נעשה באמצעות ריתוך לייזר.
כשלים פוטנציאליים: לפוצץ חורים
סיבה: ריתוך המוט הוא משטח ההזדווגות בין מתאם האלומיניום למוט בקוטר של כ-6 מ"מ, ולכן הוא חשוף מאוד לשאריות זיהומים כגון חומרי סיכה וחומרי ניקוי. החום של ריתוך הלייזר גורם לזיהומים שנותרו בקוטב להתאדות במהירות, והגז בורח מהבריכה המותכת, וכתוצאה מכך נוצרים חורי נשיפה.
פתרונות מוצעים: 1) נקה היטב לפני הריתוך כדי להסיר זיהומי גז; 2) ייעל את תהליך הריתוך כדי לצמצם חורים באמצעות העלייה האיטית בהספק. מטב את תהליך הריתוך במעבר אחד הקונבנציונלי לריתוך דו-מעבר, ריתוך ראשון בהספק נמוך כדי לחמם מראש את החומר וגז הפליטה, ריתוך שני בעוצמה גבוהה כדי להשיג את עומק ההיתוך הנדרש.
03 כשל ריתוך מעטפת הסוללה והכיסוי
מעטפת סוללת כוח משמשת בעיקר סגסוגת אלומיניום Al3003, העובי שלה הוא בדרך כלל בין 0.6 ~ 0.8 מ"מ, ריתוך לייזר רציף סיבי כוח קטן בשימוש. בעיית האיכות העיקרית של ריתוך הלייזר שם היא נקבוביות, שתפחית את איטום הסוללה.
כשל פוטנציאלי: נקבוביות
המלצת פתרון: נקבוביות היא בעיקר סוג מתכתי של נקבוביות הנגרמת על ידי סרט תחמוצת או פירוק אדי מים. הפחתת עוצמת הלייזר והגברת מהירות הריתוך מפחיתה את הנקבוביות למקסימום של 1.1%. על מנת לצמצם עוד יותר את הנקבוביות, מומלץ להשתמש בלייזר מראה רוטט במקום בריתוך נקודתי בלייזר פועם. האפקט המעורר של חור המנעול על הבריכה המותכת יכול להאיץ את בריחת הבועות, מה שיכול להעלים כמעט לחלוטין את הנקבוביות של הריתוך האטום.
ריתוך בלייזר של סוללת חשמל הוא תהליך מיוחד, כל ההיבטים של אובדן השליטה עלולים להשפיע על שלו ושל הרכב, בטיחות, ביצועים וחיים. הבנה מקיפה ושליטה בתהליך ריתוך הלייזר של סוללת חשמל, והקדמה שיטתית של שיטות העבודה הטובות ביותר של פיקוח על איכות תהליך ריתוך בלייזר הם הבסיס להבטחת שיעור הסמכה גבוה ועקביות של ריתוך לייזר בשלב הייצור ההמוני.
המהדורה השנייה של תקן הערכת תהליכי ריתוך CQI-15 שיצא בשנת 2020 הפכה לסטנדרט של תהליך ריתוך לייזר וניטור איכות עבור יצרני הראש בתעשיית סוללות החשמל, והוא גם תקן ייחוס חשוב לנוסעים רגילים יצרני ציוד מקורי לרכב להכיר במערכת האיכות ובתהליך ריתוך הלייזר של יצרני סוללות חשמל.
