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動力電池激光焊接表面清潔度量化檢測含技術案例

焊接過程的缺陷使電池廠家大傷腦筋

由于動力電池的電芯由于遵循“輕便”的原則,通常會采用較“輕”的鋁材質外,還需要做得更“薄”,一般殼、蓋、底基本都要求達到 1.0 mm 以下,主流廠家目前根據電池容量不同殼體材料厚度以 0.6mm 和 0.8mm 兩種為主,在進行激光焊接時由于鋁合金對激光的反射率較強, 焊接過程中氣孔敏感性高, 焊接時不可避免地會出現(xiàn)一些問題缺陷,如氣孔、熱裂紋、炸火、虛焊等,在研發(fā)初期很多電池廠家都會為此大傷腦筋。

使用新技術對焊接缺陷進行監(jiān)控:表面清潔度不足也是導致現(xiàn)象產生的主要原因

傳統(tǒng)的解決方式主要通過提高焊接過程中激光器的穩(wěn)定性,然而近幾年現(xiàn)有技術水平已經能夠保持激光器輸出的激光功率穩(wěn)定性很高且容易監(jiān)控,在解決激光焊接的脫焊,虛焊缺陷問題上,行業(yè)領軍企業(yè)的技術人員把關注重點轉移到焊接前工件表面清潔度的檢測上,并且取得了一定的成效。

在加工過程中會造成不同工件表面的油污含量、種類會有較大的差異,在焊接之前的清洗過程中如果沒有徹底清洗干凈,焊接時在高溫作用下油污中的碳氫化合物會分離,碳與氧結合生成 CO,從而間接導致焊接氣孔。激光焊接的冷卻速度太快,氫氣孔問題更加嚴重,并且在激光焊接中還多了一類由于小孔的塌陷而產生的孔洞。近年來在進行激光焊接之前加入工具表面的檢測環(huán)節(jié),使得焊接時出現(xiàn)氣孔的現(xiàn)象得到較大的改善。

而在焊接過程中出現(xiàn)的炸火(也稱飛濺)問題,除了與材料本身的純度、自身的特性有關之外,表面清潔度不足也認為是導致現(xiàn)象產生的主要原因之一。

來自德國的金屬零件表面清潔度檢測方案——析塔SITA CleanoSpector

翁開爾公司引入的德國析塔SITA CleanoSpector 表面清潔度儀,是目前對零件進行表面清潔度測試的主要且可靠的方法之一。

SITA CleanoSpector 表面清潔度儀采用共焦法原理,通過光源發(fā)射出較佳波長的UV 光探測金屬表面的玷污物,另一邊的感應器則探測熒光強度,熒光強度的大小取決于測試點的有機物殘留情況。借助完整UV 光源和感應器的共同作用,表面清潔度儀能清晰量化測試結果,用于直接判斷零件表面干凈程度是否達到合格范圍。其結果輸出有兩種表示單位。

1、百分比(%),100%的清潔度值,表示一個絕對干凈和無熒光的表面;

2、RFU 值(相對熒光強度值),RFU 值越大,零件表面的殘留污染物含量也越高。

通過量化后表面清潔度的指標能夠協(xié)助穩(wěn)定零部件加工過程中的的清洗質量,從而有效避免焊接過程中虛焊、脫焊的現(xiàn)象,以保證最終的焊接效果滿足動力電池廠家的要求。

國內實際案例分享

問題:國內某聞名汽車新能源電池制造商,由于環(huán)保要求的提高,將新型環(huán)保清洗劑替代傳統(tǒng)水基清洗劑,但替換后沒有很好量化零部件清洗后的清潔度數據,導致清洗質量下降,受油污過多影響容易造成后續(xù)焊接工藝出現(xiàn)虛焊和產品氧化等致命問題,對后期裝車影響較大。

解決方案:

借助析塔SITA CleanoSpector 表面清潔度儀,采取RFU 表示單位,可快速檢測并量化、記錄零部件清潔度的相關數據?;诖藬祿?,能避免人為主觀判斷帶來的影響,更有效審查生產步驟和清洗程序,進而優(yōu)化清洗工序,更大地提高了工作效率,減少返工率,降低生產成本。

在零件清潔度檢測上, 析塔SITA 表面清潔度儀擁有獨特的優(yōu)勢:

1) 量化測試數據,直觀、可靠

2) 測試時間短,僅需幾秒即可完成產品表面檢測

3) 測量結果不受環(huán)境溫度及產品表面粗糙度影響

4) 自動校準功能,干凈金屬表面上即可完成校準

5) 小巧便攜,適用于實驗室或工廠車間

6) 在線式連續(xù)檢測解決方案,可集成現(xiàn)有生產線

析塔SITA 表面清潔度儀能夠達到最高敏感度并與眾多實驗室系統(tǒng)進行對比。此外,周圍的光源、表面溫度和表面粗糙度并不會對測試結果造成影響。

德國析塔SITA CleanoSpector 表面清潔度儀

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