Od izdelave baterijskih celic za shranjevanje energije do baterijskega PACK-a v skupine je varjenje zelo pomemben proizvodni proces, prevodnost litijeve baterije, trdnost, zrakotesnost, utrujenost kovin in odpornost proti koroziji so tipična merila za ocenjevanje kakovosti varjenja baterij. Izbira metode varjenja in postopka varjenja neposredno vpliva na ceno baterije, kakovost, varnost in konsistenco baterije.
Med številnimi metodami varjenja lasersko varjenje izstopa z naslednjimi prednostmi: prvič, lasersko varjenje ima visoko energijsko gostoto, majhno varilno deformacijo in majhno območje toplotnega vpliva, kar lahko učinkovito izboljša natančnost delov, zvarni šiv pa je gladek, brez nečistoč, enotna in gosta, brez dodatnega brušenja;
Drugič, lasersko varjenje je mogoče natančno nadzorovati, majhna fokusna točka, visoko natančno pozicioniranje, z robotsko roko je enostavno uresničiti avtomatizacijo, izboljšati učinkovitost varjenja, zmanjšati delovne ure, zmanjšati stroške; Poleg tega lasersko varjenje tankih plošč ali žic majhnega premera ne bo tako enostavno kot obločno varjenje zaradi težav s povratnim taljenjem.
Metode varjenja baterij za shranjevanje energije vključujejo predvsem spajkanje z valovi, ultrazvočno varjenje, lasersko varjenje, lasersko varjenje različnih kovin, med katerimi je lasersko varjenje trenutno najbolj običajna metoda varjenja.
Baterija za shranjevanje energije
Metode varjenja baterij za shranjevanje energije:
- Varjenje z valovi: v bistvu kombinacija ultrazvočnega varjenja in laserskega varjenja;
- Ultrazvočno varjenje: prednosti tega programa je preprosto varjenje, vendar je treba zavzeti več prostora, obseg modula v učinkovitosti skupine bo nižji;
- Lasersko varjenje: ta program je trenutno najbolj razširjen, vendar je struktura nekoliko drugačna;
- Lasersko varjenje različnih kovin: ta metoda varjenja v skupino je tudi zelo učinkovita, hitra proizvodnja.
Kaj je lasersko varjenje?
Lasersko varjenje poteka prek optičnega sistema, uporaba visoke energijske gostote laserskega žarka kot vira toplote, laserski žarek se osredotoči na zelo majhno območje v zelo kratkem času, tako da varjeno mesto tvori visoko koncentrirano območje vira toplote, tako da se varjeni material tali in nastane trdni zvar ali zvar.
Lasersko varjenje je nov način varjenja, ki je trenutno v fazi hitrega razvoja. Ko se uporablja lasersko varjenje, je toplotno prizadeto območje obdelovanca majhno; zvarni spoj je majhen in natančnost velikosti varjenja je visoka; metoda varjenja je brezkontaktno varjenje, zunanja sila ni potrebna, deformacija izdelka je majhna, kakovost varjenja je visoka, učinkovitost je visoka in enostavno je uresničiti avtomatizirano proizvodnjo.
Laserska varilna oprema za baterijo za shranjevanje energije
Struktura baterij običajno vsebuje različne materiale, kot so jeklo, aluminij, baker, nikelj itd. Te kovine je mogoče izdelati v elektrode, žice ali lupine, torej ne glede na to, ali gre za material ali različne materiale med varjenjem , postopek varjenja postavlja visoke zahteve.
Prednost postopka laserskega varjenja je v široki paleti materialov, ki jih je mogoče variti, in možnosti varjenja med različnimi materiali.
Vrste laserskega varjenja
Vrste laserskega varjenja vključujejo lasersko toplotno prevodno varjenje in lasersko varjenje z globokim taljenjem. Glavna razlika med varjenjem s toplotno prevodnostjo in varjenjem z globokim taljenjem je gostota moči, ki se nanese na kovinsko površino na časovno enoto in ima različne pragove za različne kovine.
Trije glavni laserji, ki se običajno uporabljajo za lasersko varjenje baterij za shranjevanje energije
Baterija za shranjevanje energije je celota, sestavljena iz opreme za shranjevanje baterije (od ene komponente → modula baterijskega paketa → omarice za baterije → enote za shranjevanje baterije → opreme za shranjevanje baterije), PCS in filtrirnih povezav.
Baterija za shranjevanje energije lasersko varilno polje, trenutna uporaba najbolj impulznega laserja, kontinuiranega laserja, kvazi-kontinuirnega laserja.
Impulzni laser: YAG laser, MOPA laser;
Kontinuirani laser: kontinuirani polprevodniški laser, kontinuirani laser z vlakni;
Kvazizvezni laserji: laserska serija QCW.
Za te laserje jih je mogoče razumeti na naslednji način: s kladivom enega za drugim zabijemo klin, ki deluje impulzno; vtiskanje klina neposredno z roko, ki je neprekinjeno; pri vrtanju luknje sveder neprekinjeno vrta 10 sekund, počiva eno sekundo, nato pa spet neprekinjeno vrta 10 sekund, počiva še sekundo, kar imenujemo kvazikontinuirano.
Impulzni laser se nanaša na laser, katerega širina posameznega laserskega impulza je manjša od 0,25 sekund in deluje le enkrat v določenem časovnem intervalu, ki ima veliko izhodno moč in je primeren za lasersko označevanje, rezanje, določanje razdalje itd. na.
Crylas-1064nm impulzni laser
Običajni impulzni laserji vključujejo laserje z itrijevim aluminijevim granatom (YAG), rubinske laserje in laserje iz neodimovega stekla med polprevodniškimi laserji, pa tudi laserje z dušikovimi molekulami in laserje z ekscimerji. Impulzni laserji temeljijo na principu laserja YAG, z visoko energijo posameznega impulza in visoko porabo energije, ki zahtevajo redno menjavo potrošnega materiala, kot so ksenonske žarnice, ki morajo biti opremljene s hladilnikom.
1550nm impulzni laser
Ta vrsta laserja je zelo zrel laser, stroški posameznega stroja so razmeroma nizki, prav tako je trenutno najpogosteje uporabljen laser pri varjenju kovin, ker je na podlagi načela laserja YAG celotna industrija omejena s tehničnimi pogoji omejitev laserske moči ne morejo biti zelo veliki, običajna splošna znotraj 500 W, najvišja v državi na 1, 000 W, učinkovitost elektro-optične pretvorbe ni visoka (približno 13 odstotkov) . Učinkovitost elektrooptične pretvorbe ni visoka (okoli 13 odstotkov).
Impulzni laser
Kontinuirani laser je laser, ki kontinuirano proizvaja svetlobo, to pomeni, da ima stabilno delovno stanje, to je stabilno stanje. Število delcev na vsaki energijski ravni in polje sevanja v votlini v neprekinjenem laserju imata stabilno porazdelitev.
Za njegovo delo je značilno vzbujanje delovnega materiala in ustrezen laserski izhod, ki se lahko izvaja neprekinjeno v daljšem časovnem obdobju. V to kategorijo spadajo polprevodniški laserji, ki jih vzbuja zvezni svetlobni vir, ter plinski laserji in polprevodniški laserji, ki jih poganja zvezno električno vzbujanje.
Kontinuirani laserji
Ker je pregrevanje naprave med neprekinjenim delovanjem pogosto neizogibno, jih večina zahteva ustrezne ukrepe za hlajenje.
Kontinuirani laserji temeljijo na principu laserja z vlakni YLP, saj lahko neprekinjeno oddajajo svetlobo s konstantno močjo (ko laser oddaja svetlobo dovolj hitro in v zadostnem številu je povezan na linijo), je izhodna energija laserja konstantna, stabilnost laserja je zelo dobra, točkovni vzorec je prav tako zelo dober, učinkovitost elektro-optične pretvorbe pa je prav tako zelo visoka (okoli 30 odstotkov).
Kontinuirani laserji
Kvazikontinuirani laserji (QCW), imenovani tudi laserji z dolgimi impulzi, proizvajajo impulze reda velikosti ms z delovnim ciklom 10 odstotkov. To daje pulzni svetlobi največjo moč, več kot desetkrat večjo od neprekinjene svetlobe, kar je zelo ugodno za aplikacije, kot je vrtanje. Odvisno od širine impulza se lahko frekvenca ponavljanja modulira do 500 Hz. Laserji QCW lahko delujejo tako v neprekinjenem kot v impulznem načinu z visoko konično močjo.
Kvazikontinuumski laserji
Za razliko od običajnih neprekinjenih (CW) laserjev, kjer sta konična in povprečna moč vedno enaki tako v CW kot CW/moduliranem načinu, laserji QCW zagotavljajo do 10-krat večjo konično moč od povprečne moči v impulznem načinu.
To torej omogoča generiranje mikrosekundnih in milisekundnih impulzov z visokimi energijami pri frekvencah ponavljanja od desetin do tisoč hercev, realizirati pa je mogoče povprečne in konične moči več kilovatov.
Kvazikontinuumski laser
Laserska varilna oprema v prednostih varilnih baterij za shranjevanje energije:
- Postopek varjenja je brezkontaktno varjenje, postopek varjenja na varilni palici je notranja napetost zmanjšana na minimum;
- Postopek varjenja ne povzroča drugih razlitij in drugih sproščenih snovi, kar preprečuje sekundarno onesnaženje;
- Varjenje visoke trdnosti in zrakotesnosti lahko zadovolji funkcionalne potrebe;
- Lasersko varjenje se lahko sreča z varjenjem med različnimi snovmi, prav tako lahko uresniči membranski material, prav tako lahko uresniči tehnologijo povezave med heterogenimi snovmi;
- Lasersko varjenje je priročno za integracijo avtomatizacije, lahko se izvede tudi glede na potrebe po zmogljivosti za sinhronizacijo programa laserskega varjenja, visoka učinkovitost, notranja varilna napetost je majhna;
- Lasersko varjenje vključuje preprosto in priročno strukturo, ki zmanjšuje faktor težavnosti strukture kalupa;
- Postopek varjenja lahko doseže digitalno inteligentno spremljanje, da zadosti potrebam po vizualizaciji podatkov o varilnem procesu;
- Vrsta varilnih procesnih rešitev se lahko učinkovito integrira z avtomatiziranimi proizvodnimi linijami, da zadosti potrebam množičnega proizvodnega programa, da se doseže učinkovita proizvodnja, nizka poraba in druge značilnosti.
Ključna tehnologija laserskega varjenja v proizvodni liniji PACK za litijeve baterije
Laserski varilni stroj za litijevo baterijo, proizvodna linija za avtomatizacijo baterijskega modula, na splošno vključuje nalaganje jedra, skeniranje, testiranje, čiščenje, sortiranje, zlaganje modulov, zaznavanje zlaganja in varjenje modulov, zaznavanje varjenja, praznjenje modulov in druge postopke, sistem za prenos materiala, prilagodljiv sistem, sistem pozicioniranja vizije, upravljanje izvajanja proizvodnje MES itd., je ključna tehnologija v celotni proizvodni liniji, a tudi pomembna oblika proizvodnje za prilagajanje majhnim serijam in tehnični podpori za več vrst.
Sistem za prenos materiala
Od nakladanja jedra do končnega razkladanja modula se celoten prenos materiala zaključi prek sistema za prenos materiala. Sistem za prenos materiala lahko tudi fleksibilno razširi delovne postaje glede na prilagoditvene potrebe procesa, prenos med različnimi delovnimi postajami pa ne zahteva človeškega delovanja. Plošča za pozicioniranje modulov je opremljena z mehanizmom za prilagajanje velikosti izdelka, ki ga je mogoče prilagoditi za vpenjanje modulov različnih velikosti in je zelo primerna za potrebe proizvodnje majhnih serij in več vrst.
Prilagodljiv sistem
V proizvodnem procesu baterijskih modulov so najpogostejše vrste celic mehke, kvadratne in cilindrične. Po zlaganju različnih velikosti celic v različne velikosti modulov je treba vsak postopek prilagoditi s prilagodljivim sistemom, da se zagotovi povezava celotne linije, zlasti v procesu varjenja, ki ga je mogoče prilagoditi le različnim velikostim modulov za dokončanje proces PACK modula.
Prilagodljivi sistem sprejme večosno kombinirano povezavo za izvajanje pozicijskega pozicioniranja v območju obdelave izdelka ter zaključi varilno delo in prenese na naslednji postopek brez kakršnih koli omejitev vhodnih materialov.
Sistem vizualnega pozicioniranja
Čiščenje varilne površine baterijske celice, označevanje modula, konvergentno varjenje kosov se običajno zaključi z lasersko obdelavo, sestavljanje baterijskega modula, pogosto z velikimi dimenzijskimi tolerancami, težko je izpolniti zahteve laserske obdelave glede velikosti položaja reže, kar ima za posledico hiter upad kakovosti obdelave.
Uvedba sistema za vizualno pozicioniranje lahko zadosti povpraševanju po natančnem pozicioniranju, natančnost lahko doseže ±0.05 mm prek vizije zajemanja podatkov o fotografijah in vrne dohodno odstopanje materiala v nadzorni sistem, tako kot za uresničitev položaja obdelave visoko natančnega pozicioniranja.
MIZŠ Proizvodnja Izvedba Upravljanje Sistem
MES Manufacturing Execution Management System ima odprto razvojno platformo, ki lahko zaključi implementacijo in razvoj projekta MES glede na potrebe uporabnika na hiter in agilen način, ki temelji na osnovni platformi sistema, delovna sila pa mora le voditi delajte v skladu z navodili parametrov MES in izboljšajte obstoječe informacije o nastavitvah proizvodnje po celoviti statistiki in analizi v obliki grafikonov in grafov.
Od nalaganja jedra do končnega praznjenja modula je mogoče parametre, podatke in druge vhodne informacije vsakega procesa hitro poizvedovati in pravočasno analizirati prek sistema MES, zaradi česar je proces resnično nadzorovan in učinkovit.
Paket procesnih podatkov v procesu laserskega varjenja je neposredno integriran v sistem MES, da uporabnikom olajša klicanje in preklapljanje, celoten sklop sistema MES lahko neposredno spremeni proizvodno linijo v navidezno proizvodno delavnico brez osebja, fizični delavci pa morajo le dopolniti materiale na obrobju, kar izboljša varnost.
Z rezerviranim industrijskim komunikacijskim vmesnikom lahko uporabniki ne samo uresničijo nadzor in upravljanje na daljavo, ampak tudi učinkovito priključijo na ERP podjetja, kar resnično uresniči inteligentno in informativno tovarno.
