As baterias fornecem energia para automóveis e determinam em grande parte a segurança, confiabilidade e durabilidade dos automóveis. O processo de fabricação de células e módulos de bateria de energia é muito utilizado na soldagem a laser, um processo especial, AIAG CQI-15 estipula os requisitos especiais do processo de soldagem a laser na indústria de automóveis de passageiros.
Tomando como exemplo as células quadradas comumente usadas em baterias de energia, há soldagem a laser da tampa das válvulas à prova de explosão, soldagem a laser dos pólos, soldagem a laser da tampa e do invólucro, etc. uma parte muito importante do processo de fabricação. Processo de soldagem a laser de liga de alumínio, é fácil produzir ponto de ruptura, porosidade, rachaduras de solda, profundidade de fusão excede o pobre, largura do fundido excede o pobre e outros fenômenos não qualificados, portanto, a necessidade de definir o impacto de itens não qualificados, analisar o impacto das consequências do impacto (grau de dano), compreender o mecanismo que produz a soldagem a laser não qualificada e, assim, tomar medidas eficazes para melhorar a qualidade da soldagem a laser na fase de produção em massa e a consistência da soldagem a laser, melhorar o rendimento da linha de produção, reduzindo o número de falhas de soldagem, reduzindo o custo do desperdício de material.
Falhas comuns de soldagem a laser (parte)
01 Falhas comuns na soldagem da vedação da válvula à prova de explosão da bateria
A válvula à prova de explosão é uma folha redonda de alumínio puro (1060 ou 3003) com espessura de 0,08 ~ 0,1 mm. Ao soldar com um laser de fibra infravermelho, devido à alta refletividade do alumínio sólido para o laser infravermelho, e o material é muito fino, como o processo de soldagem não é apropriado, a válvula à prova de explosão no processo de soldagem a laser é propensa a cozinhar demais perfuração ou furos de sopro, de modo que perde a função de alívio de pressão e à prova de explosão.
Falha potencial 1: ultrapassagem/derretimento
Motivo: Ao usar soldagem a laser infravermelho, porque a superfície da liga de alumínio sólido tem uma alta refletividade para o laser infravermelho, muitas vezes usa uma potência de laser mais alta e a válvula à prova de explosão 0.08 ~ A espessura de 0,1 mm é muito pequena e é fácil de derreter.
Sugestão de solução: Escolha parâmetros de processo de soldagem adequados para obter um aumento acentuado e uma queda lenta da potência do laser e controlar a entrada de calor. Adote uma forma de onda com pico frontal e atenue exponencialmente. O pico frontal pode aumentar a taxa de absorção do laser pelo material de alumínio, e a onda de atenuação exponencial subsequente pode evitar a perfuração causada por uma densidade de potência muito alta.
Falha potencial 2: buracos abertos
Causas: Causada pelo escape de gás da poça de fusão durante o processo de soldagem a laser.
Fontes de gás: 1) As tampas da bateria de alimentação e as válvulas à prova de explosão são peças estampadas de espessura fina, que são propensas a lubrificantes residuais e fluidos de limpeza após o processamento. Na alta densidade de potência do efeito laser, esses líquidos são muito fáceis de vaporizar e flutuar na superfície da poça de fusão, estourando ao mesmo tempo, produzindo muitos respingos e deixando uma cratera na superfície da solda, a formação de bolhas. 2) a relação largura-espessura da válvula à prova de explosão é geralmente de até 30 ou mais, devido ao calor da solda e é muito fácil de produzir deformação térmica, resultando em válvulas à prova de explosão e na tampa superior do conjunto lacuna na presença de uma grande quantidade de ar. Soldagem destes ar residual expansão térmica, spray para fora da piscina derretida, a formação de bolhas.
Soluções sugeridas: 1) Limpe completamente a tampa e a válvula à prova de explosão antes de soldar; 2) Otimize o processo de soldagem com soldagem pré-ponto + soldagem por costura e evite empenamento e deformação por soldagem por ponto para reduzir defeitos de bolha.
02 Falha comum na soldagem do pólo da bateria
Quando a bateria de alimentação é agrupada, a conexão entre os pólos positivo e negativo e o bloco adaptador é feita por soldagem a laser.
Falhas Potenciais: Buracos
Causa: A solda do poste é a superfície de contato entre o adaptador de alumínio e o poste com um diâmetro de cerca de 6 mm, por isso é muito propensa a impurezas residuais, como lubrificantes e agentes de limpeza. O calor da soldagem a laser faz com que as impurezas deixadas no pólo vaporizem rapidamente e o gás escape da poça derretida, resultando em bolhas.
Soluções sugeridas: 1) Limpe completamente antes de soldar para remover impurezas de gases; 2) Otimize o processo de soldagem para reduzir bolhas através do lento aumento da potência. Otimize o processo convencional de soldagem de uma passagem em soldagem de duas passagens, primeira soldagem de baixa potência para pré-aquecer o material e os gases de exaustão, segunda soldagem de alta potência para atingir a profundidade de fusão necessária.
03 Falha na soldagem do invólucro da bateria e da tampa
O invólucro da bateria de energia é usado principalmente em liga de alumínio Al3003, sua espessura é geralmente entre 0,6 ~ 0,8 mm, soldagem contínua a laser de fibra de pequena potência comumente usada. O principal problema de qualidade da solda a laser é a porosidade, o que reduzirá a vedação da bateria.
Falha Potencial: Porosidade
Recomendação de solução: A porosidade é principalmente um tipo metalúrgico de porosidade causada pela película de óxido ou decomposição de vapor de água. Reduzir a potência do laser e aumentar a velocidade de soldagem reduz a porosidade a um máximo de 1,1%. Para reduzir ainda mais a porosidade, recomenda-se o uso de laser de espelho vibratório em vez de soldagem por pontos a laser pulsado. O efeito de agitação do buraco de fechadura na poça derretida pode acelerar o escape de bolhas, o que pode eliminar quase completamente a porosidade da solda selada.
A soldagem a laser da bateria é um processo especial, todos os aspectos da perda de controle podem afetar a segurança, o desempenho e a vida útil do veículo. A compreensão abrangente e o domínio do processo de soldagem a laser da bateria elétrica e a introdução sistemática das melhores práticas de supervisão da qualidade do processo de soldagem a laser são a base para garantir alta taxa de qualificação e consistência da soldagem a laser na fase de produção em massa.
A segunda edição do padrão de avaliação de sistema de processo de soldagem CQI-15 lançado em 2020 tornou-se o padrão de processo de soldagem a laser e monitoramento de qualidade para os fabricantes de cabeçotes na indústria de baterias de energia, e também é um importante padrão de referência para passageiros convencionais. OEMs de automóveis reconheçam o sistema de qualidade e o processo de soldagem a laser dos fabricantes de baterias de energia.
