در ساخت سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی (ESS)، وسایل نقلیه انرژی جدید (NEV) و بسته‌های باتری نیرو، اتصال مس (Cu) و آلومینیوم (Al) یک فرآیند حیاتی است. این مواد در زبانه های باتری، شینه ها و ساختارهای رسانا در همه جا وجود دارند. با این حال، به دلیل تفاوت های گسترده در خواص فیزیکی آنها، سازندگان اغلب با دو نقص عمده دست و پنجه نرم می کنند:پاشش بیش از حدوسیاه شدن نقطه جوش

جوشکارهای نقطه‌ای تخلیه خازن (CD) استاندارد صنعتی برای این کاربرد هستند زیرا انرژی{0} بالا، تخلیه آنی و حداقل حرارت-منطقه متاثر از آن (HAZ) دارند. این راهنما تجزیه و تحلیل عمیقی از این مسائل ارائه می‌کند و استراتژی‌های بهینه‌سازی عملی را برای انتخاب تجهیزات و کنترل فرآیند ارائه می‌دهد.

برای رفع پاشش و تغییر رنگ، ابتدا باید "درگیری فیزیکی" بین مس و آلومینیوم را درک کرد.

1. تفاوت های فاحش در خواص فیزیکی

• عدم تطابق نقطه ذوب:آلومینیوم تقریباً ذوب می شود660 درجه، در حالی که مس نیاز دارد1083 درجه. در طول چرخه جوشکاری، آلومینیوم خیلی زودتر از مس به حالت مایع می رسد. اگر فشار الکترود ناسازگار باشد، این آلومینیوم مذاب به شدت خارج می شود و باعث پاشش می شود.
• رسانایی حرارتی بالا:هر دو فلز رسانای حرارتی عالی هستند. انرژی جوشکاری باید در یک انفجار عظیم و آنی تحویل داده شود. در غیر این صورت، گرما به مناطق اطراف پراکنده می شود و باعث اکسیداسیون و تغییر رنگ گسترده می شود.
• ترکیبات بین فلزی (IMC):در دماهای بالا، مس و Al به راحتی لایه های بین فلزی شکننده (مانند CuAl2) را تشکیل می دهند. این لایه ها مقاومت الکتریکی را افزایش داده و یکپارچگی مکانیکی اتصال را به خطر می اندازند.

1. فیزیک پاشیدن و سیاه شدن

• پاشیدن:اساساً نتیجه "گرمای بیش از حد" و "شکست فشار" است. چگالی جریان موضعی خیلی زیاد می شود و باعث می شود که آلومینیوم مذاب تحت "برگزاری قوس" قرار گیرد.
• سیاه شدن:این محصول «اکسیداسیون» و «کربنیزاسیون» است. فراتر از اکسیداسیون خود فلزات، اغلب ناشی از آلاینده های سطحی یا روغن هایی است که در دماهای بالا می سوزند.

کالیبراسیون پارامترها انعطاف‌پذیرترین و در عین حال حیاتی‌ترین مرحله بهینه‌سازی فرآیند است.

1. اصل تحویل افزایشی انرژی

جوشکارهای سی دی انرژی ذخیره شده در خازن ها را آزاد می کنند. در حالی که ولتاژ بالاتر انرژی را افزایش می دهد، منحنی تخلیه را نیز تندتر می کند و خطر پاشش را افزایش می دهد.

• استراتژی بهینه سازی:رویکرد "ولتاژ پایین، ظرفیت بالا" را اتخاذ کنید. با پیکربندی بانک خازن برای ارائه جریان کافی در ولتاژ شارژ پایین تر، تخلیه پایدارتری به دست می آورید.
• معیار عملی:شروع اشکال زدایی در60%–70%از انرژی نامی تجهیزات افزایش در افزایش از3%–5%تا زمانی که تست لایه برداری با مشخصات مطابقت داشته باشد.

2. فرآیند تخلیه پالس دوگانه-

یک پالس منفرد و شدید اغلب فوراً آلومینیوم را تبخیر می کند.

• نبض حرارتی پیش{{0}:یک پالس اولیه کوچک (تقریباً{0}}٪ از کل انرژی) آلومینیوم را نرم می کند و از لایه اکسید سطح عایق می شکند.
• پالس جوشکاری:تخلیه اولیه در این مسیر رسانا ایجاد می شود و یک قطعه جوش قوی را تشکیل می دهد.
• کنترل زمان:زمان تخلیه کل معمولاً باید بین این دو نگه داشته شود3 و 15 میلی‌ثانیه

الکترود فقط یک رسانا نیست. فشار و اتلاف گرما را مدیریت می کند.

1. انتخاب مواد برای فلزات غیر مشابه

یک استراتژی "الکترود مرکب" برای جوشکاری مس-توصیه می‌شود:

• سمت آلومینیوم: از تنگستن-مس (WCu) یا آلومینا-مس تقویت شده (GlidCop) استفاده کنید. نقطه ذوب بالای تنگستن از "چسبیدن" یا آلیاژ شدن آلومینیوم با نوک الکترود جلوگیری می کند.
• سمت مس: از مس کروم زیرکونیوم (CuCrZr) برای هدایت عالی و اتلاف گرما استفاده کنید.

2. هندسه و نیرو الکترود

• هندسه: از نوک کروی (-نوع) استفاده کنید. یک نوک شعاع اطمینان می دهد که فشار در مرکز متمرکز است. همانطور که فلز ذوب می‌شود، شکل کروی آن فشار «پیگیری{3}» خودکار را فراهم می‌کند و از بیرون راندن فلز مذاب جلوگیری می‌کند.
• نیروی الکترود: فشار ناکافی علت اصلی پاشش است.
• فویل نازک (<0.5mm): 200N – 400N.
• Busbars (>1.0 میلی متر): 600 نیوتن - 1500 نیوتن.

3. خنک کننده فعال

نوک دمای الکترود مقاومت تماس را تغییر می دهد. در تولید با حجم بالا، اگر دمای نوک از 60 درجه بیشتر شود، احتمال سیاه شدن بیش از 40 درصد افزایش می‌یابد. چیلر صنعتی مستقل الزامی است.

تمیزی سطح "زیبایی شناختی" و هدایت جوش را دیکته می کند.

1. حذف لایه اکسید

لایه اکسید متراکم ($Al_2O_3$) روی آلومینیوم دارای مقاومت الکتریکی بسیار بالایی است.

• روش:استفاده از aبرس سیمی فولاد ضد زنگیا پدهای ساینده تخصصی برای حذف اکسیداسیون "یخ زدگی سفید".
• پنجره زمانی:آلومینیوم باید در داخل جوش داده شود2-4 ساعتتمیز کردن برای جلوگیری از رشد مجدد لایه اکسید.

2. محافظ گاز بی اثر

اگرچه همیشه برای جوشکاری نقطه‌ای استاندارد نیست، اما برنامه‌های کاربردی پیشرفته (مثلاً باتری‌های نیمه‌رسانا یا دقیق EV) می‌توانند از مزایای آن بهره ببرند.نیتروژن (N2)یاآرگون (Ar)محافظ اطراف سر جوش

• نتیجه:با جابجایی اکسیژن، نقطه جوش یک روکش فلزی و درخشان را حفظ می کند، و به طور کامل اثر "هاله تیره" را از بین می برد.

برای تیم های تدارکات، معماری سخت افزار 70 درصد از ثبات فرآیند آینده را تعیین می کند.

مشخصات فنی کلیدی

نتیجه گیری

در جوشکاری فلزهای غیرمشابه مس-به-آلومینیوم، پاشش بیش از حد و تغییر رنگ جوش به ندرت ناشی از یک عامل واحد است. در عوض، این مسائل معمولاً از ترکیبی از عدم تعادل پارامتر، آلودگی سطح، سایش الکترود و محدودیت‌های تجهیزات ناشی می‌شوند.

تجربه صنعت نشان می دهد که بیش از70٪ از مسائل مربوط به پاشیدن-را می توان از طریق بهینه سازی پارامتر و نگهداری الکترود حل کرد، در حالی که تقریبا20–30%از محدودیت های قابلیت تجهیزات نشات می گیرد.

برای سازندگانی که قصد ارتقای تولید یا سرمایه گذاری در سیستم های جوشکاری باتری جدید را دارند، یک باتری قابل اعتماد را انتخاب می کننددستگاه جوش نقطه ای تخلیه خازنبا کنترل دقیق انرژی و قابلیت خنک کنندگی قوی ضروری است. انتخاب مناسب تجهیزات نه تنها بی ثباتی فرآیند را کاهش می دهد، بلکه به طور قابل توجهی بهره وری، قابلیت اطمینان محصول و کارایی عملیاتی بلند مدت را بهبود می بخشد.

اکنون تماس بگیرید