ในการผลิตระบบกักเก็บพลังงาน (ESS) รถยนต์พลังงานใหม่ (NEV) และชุดแบตเตอรี่สำรอง การรวมทองแดง (Cu) และอะลูมิเนียม (Al) ถือเป็นกระบวนการที่สำคัญ วัสดุเหล่านี้มีอยู่ทั่วไปในแถบแบตเตอรี่ บัสบาร์ และโครงสร้างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันอย่างมาก ผู้ผลิตจึงมักประสบปัญหากับข้อบกพร่องหลักสองประการ:กระเด็นมากเกินไปและจุดเชื่อมทำให้ดำคล้ำ

เครื่องเชื่อมจุดแบบประจุไฟฟ้าด้วยตัวเก็บประจุ (CD) เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานนี้ เนื่องจากมีพลังงานสูง- มีการคายประจุทันที และเกิดความร้อนน้อยที่สุด-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) คู่มือนี้ให้-การวิเคราะห์เชิงลึกของปัญหาเหล่านี้ และนำเสนอกลยุทธ์การปรับให้เหมาะสมที่นำไปปฏิบัติได้สำหรับการเลือกอุปกรณ์และการควบคุมกระบวนการ

ในการแก้ปัญหาการกระเด็นและการเปลี่ยนสี เราต้องเข้าใจ "ความขัดแย้งทางกายภาพ" ระหว่างทองแดงและอะลูมิเนียมก่อน

1. ความแตกต่างโดยสิ้นเชิงในคุณสมบัติทางกายภาพ

• จุดหลอมเหลวไม่ตรงกัน:อลูมิเนียมละลายประมาณ660 องศาในขณะที่ทองแดงต้องการ1,083 องศา. ในระหว่างรอบการเชื่อม อลูมิเนียมจะมีสถานะเป็นของเหลวเร็วกว่าทองแดงมาก หากแรงดันอิเล็กโทรดไม่สอดคล้องกัน อลูมิเนียมหลอมเหลวนี้จะถูกไล่ออกอย่างรุนแรง ทำให้เกิดการกระเด็น
• การนำความร้อนสูง:โลหะทั้งสองเป็นตัวนำความร้อนที่ดีเยี่ยม พลังงานการเชื่อมจะต้องถูกส่งมอบในการระเบิดครั้งใหญ่ในทันที มิฉะนั้นความร้อนจะกระจายออกไปในพื้นที่โดยรอบ ทำให้เกิดออกซิเดชันและการเปลี่ยนสีอย่างกว้างขวาง
• สารประกอบระหว่างโลหะ (IMC):ที่อุณหภูมิสูง Cu และ Al ก่อตัวเป็นชั้นระหว่างโลหะที่เปราะได้ง่าย (เช่น CuAl₂) ชั้นเหล่านี้จะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าและลดความสมบูรณ์ทางกลของข้อต่อ

1. ฟิสิกส์ของการกระเด็นและการใส่ร้ายป้ายสี

• โปรยลงมา:โดยพื้นฐานแล้วเป็นผลมาจาก "ความร้อนสูงเกินไป" และ "แรงดันล้มเหลว" ความหนาแน่นกระแสเฉพาะจุดสูงเกินไป ส่งผลให้อะลูมิเนียมหลอมเหลวเกิด "การฉายส่วนโค้ง"
• ใส่ร้ายป้ายสี:นี่คือผลคูณของ "ออกซิเดชัน" และ "คาร์บอไนเซชัน" นอกเหนือจากการเกิดออกซิเดชันของโลหะแล้ว ยังมักเกิดจากการปนเปื้อนบนพื้นผิวหรือน้ำมันที่เผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง

การสอบเทียบพารามิเตอร์เป็นขั้นตอนที่ยืดหยุ่นที่สุดแต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงกระบวนการให้เหมาะสม

1.หลักการส่งพลังงานส่วนเพิ่ม

ช่างเชื่อมซีดีจะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะเพิ่มพลังงาน แต่ก็ทำให้เส้นโค้งคายประจุสูงชันเช่นกัน ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการกระเด็น

• กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ:ใช้แนวทาง "แรงดันไฟฟ้าต่ำ ความจุสูง" ด้วยการกำหนดค่าธนาคารตัวเก็บประจุให้ส่งกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่แรงดันประจุที่ต่ำกว่า จะทำให้การคายประจุมีความเสถียรมากขึ้น
• เกณฑ์มาตรฐานการปฏิบัติ:เริ่มต้นการดีบักที่60%–70%ของพลังงานพิกัดของอุปกรณ์ เพิ่มขึ้นทีละน้อย.3%–5%จนกว่าการทดสอบการลอกจะเป็นไปตามข้อกำหนด

2.กระบวนการปล่อยพัลส์แบบคู่-

ชีพจรที่รุนแรงเพียงครั้งเดียวมักจะทำให้อะลูมิเนียมระเหยไปในทันที

• ชีพจรความร้อนก่อน-:พัลส์เริ่มต้นเพียงเล็กน้อย (ประมาณ. 20% ของพลังงานทั้งหมด) จะทำให้อะลูมิเนียมอ่อนตัวลงและทะลุชั้นออกไซด์ของพื้นผิวที่เป็นฉนวน
• ชีพจรการเชื่อม:การคายประจุปฐมภูมิเกิดขึ้นบนเส้นทางนำไฟฟ้าที่กำหนดไว้นี้ ก่อให้เกิดนักเชื่อมที่แข็งแกร่ง
• การควบคุมเวลา:โดยทั่วไปควรคงเวลาคายประจุทั้งหมดไว้ระหว่าง3 มิลลิวินาที และ 15 มิลลิวินาที

อิเล็กโทรดไม่ได้เป็นเพียงตัวนำเท่านั้น มันจัดการแรงดันและการกระจายความร้อน

1.การเลือกวัสดุสำหรับโลหะที่ไม่เหมือนกัน

แนะนำให้ใช้กลยุทธ์ "อิเล็กโทรดคอมโพสิต" สำหรับการเชื่อม Cu-Al:

• ด้านอะลูมิเนียม: ใช้ทังสเตน-ทองแดง (WCU) หรืออลูมินา-ทองแดงที่เสริมความแข็งแรง (GlidCop) จุดหลอมเหลวที่สูงของทังสเตนจะป้องกันไม่ให้อะลูมิเนียม "เกาะติด" หรือผสมกับปลายอิเล็กโทรด
• ด้านทองแดง: ใช้ทองแดงโครเมียมเซอร์โคเนียม (CuCrZr) เพื่อความนำไฟฟ้าและการกระจายความร้อนที่เหนือกว่า

2. เรขาคณิตและแรงของอิเล็กโทรด

• เรขาคณิต: ใช้ปลายทรงกลม (แบบ R-) ปลายรัศมีช่วยให้แน่ใจว่าแรงดันมีความเข้มข้นที่ศูนย์กลาง ขณะที่โลหะละลาย รูปร่างทรงกลมจะให้แรงกด "ติดตาม-" โดยอัตโนมัติ เพื่อป้องกันโลหะหลอมเหลวหลุดออกมา
• แรงอิเล็กโทรด: แรงดันไม่เพียงพอเป็นสาเหตุหลักของการกระเด็น
• ฟอยล์บาง (<0.5mm): 200N – 400N.
• Busbars (>1.0 มม.): 600N – 1500N

3.การระบายความร้อนแบบแอคทีฟ

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอิเล็กโทรดจะเปลี่ยนความต้านทานการสัมผัส ในการผลิตที่มีปริมาณมาก- หากอุณหภูมิทิปเกิน 60 องศา ความน่าจะเป็นที่จะเกิดสีดำขึ้นมากกว่า 40% จำเป็นต้องมีเครื่องทำความเย็นอุตสาหกรรมอิสระ

ความสะอาดของพื้นผิวเป็นตัวกำหนด "ความสวยงาม" และค่าการนำไฟฟ้าของรอยเชื่อม

1. การกำจัดชั้นออกไซด์

ชั้นออกไซด์หนาแน่น ($Al_2O_3$) บนอะลูมิเนียมมีความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก

• วิธี:ใช้แปรงลวดสแตนเลสหรือแผ่นขัดพิเศษเพื่อขจัดการเกิดออกซิเดชัน "น้ำค้างแข็งสีขาว"
• กรอบเวลา:ควรเชื่อมอลูมิเนียมไว้ภายใน2–4 ชั่วโมงของการทำความสะอาดเพื่อป้องกันการงอกใหม่ของชั้นออกไซด์

2. การป้องกันก๊าซเฉื่อย

แม้ว่าจะไม่ได้มาตรฐานสำหรับการเชื่อมแบบจุดเสมอไป แต่การใช้งานระดับไฮเอนด์- (เช่น แบตเตอรี่เซมิคอนดักเตอร์หรือแบตเตอรี่ EV ที่มีความแม่นยำ) ก็สามารถได้รับประโยชน์จากไนโตรเจน (N₂)หรืออาร์กอน (อาร์)ชีลด์รอบหัวเชื่อม

• ผลลัพธ์:ด้วยการแทนที่ออกซิเจน จุดเชื่อมจะรักษาพื้นผิวโลหะที่สว่างสดใส โดยขจัดเอฟเฟกต์ "รัศมีความมืด" โดยสิ้นเชิง

สำหรับทีมจัดซื้อ สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์จะกำหนด 70% ของความเสถียรของกระบวนการในอนาคต

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญ

บทสรุป

ในการเชื่อมโลหะที่แตกต่างจากทองแดง-ถึง- อลูมิเนียม การกระเด็นมากเกินไปและการเปลี่ยนสีของรอยเชื่อมมักเกิดจากปัจจัยเดียว แต่ปัญหาเหล่านี้มักเกิดขึ้นจากความไม่สมดุลของพารามิเตอร์ การปนเปื้อนของพื้นผิว การสึกหรอของอิเล็กโทรด และข้อจำกัดของอุปกรณ์

ประสบการณ์ในอุตสาหกรรมบ่งชี้ว่ามากกว่า70% ของปัญหาที่เกี่ยวข้อง-สามารถแก้ไขได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์และการบำรุงรักษาอิเล็กโทรดในขณะเดียวกัน20–30% originate from equipment capability limitations.

สำหรับผู้ผลิตที่วางแผนอัพเกรดการผลิตหรือลงทุนในระบบการเชื่อมแบตเตอรี่ใหม่ การเลือกที่เชื่อถือได้เครื่องเชื่อมจุดจำหน่ายตัวเก็บประจุด้วยการควบคุมพลังงานที่แม่นยำและความสามารถในการทำความเย็นที่แข็งแกร่งถือเป็นสิ่งสำคัญ การเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ช่วยลดความไม่แน่นอนของกระบวนการเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ และ-ประสิทธิภาพการดำเนินงานในระยะยาวได้อย่างมาก

ติดต่อได้เลย