Aluminijske fleksibilne spojnicesve se više koriste u baterijama za električna vozila, sustavima za pohranu energije, energetskoj opremi, nisko-naponskim električnim proizvodima i visoko-naponskim fleksibilnim spojnim sklopovima. U usporedbi s bakrenim fleksibilnim konektorima, aluminijski fleksibilni konektori su lakši, isplativiji-i nude dobru električnu i toplinsku vodljivost. Iz tog razloga, mnogi projekti paketa baterija, ormara za pohranu energije, spojeva sabirnica i fleksibilnih vodljivih komponenti sada razmatraju fleksibilne konektore od aluminijske folije.
Međutim, zavarivanje aluminijskih savitljivih konektora nije jednostavno. Kada koristite anaparat za difuzijsko zavarivanje aluminijaZa zavarivanje fleksibilnih konektora od višeslojne aluminijske folije, jedan čest problem je raslojavanje. Površina može izgledati pravilno pritisnuto nakon zavarivanja, ali tijekom ispitivanja ljuštenja, savijanja ili ispitivanja rastezanja, slojevi se mogu odvojiti, olabaviti ili se ne mogu čvrsto spojiti. U mnogim slučajevima rubovi se prvi otvaraju.
Ovu vrstu kvara ne treba jednostavno objašnjavati kao "nedovoljnu temperaturu" ili "nedovoljan tlak". Stabilnost difuzijskog zavarivanja aluminijskog fleksibilnog konektora ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući sloj aluminijevog oksida, kontakt između slojeva--sloja, ravnost ploče, kontrolu temperature, prijenos tlaka, vrijeme zadržavanja, brtvljenje stroja i hlađenje nakon -zavarivanja. Kako bi se poboljšala delaminacija, potrebno je korak po korak provjeriti stvarno sučelje za lijepljenje.
Delaminacija obično nije uzrokovana jednim parametrom
Stanje površine aluminijske folije važnije je nego što mnogi ljudi shvaćaju
Aluminij prirodno stvara oksidni sloj na svojoj površini, a taj je oksidni sloj relativno stabilan. Kod difuzijskog zavarivanja, idealni uvjet je da svaki sloj aluminijske folije bude u bliskom kontaktu sa sljedećim slojem, a zatim formira stabilnu vezu pod temperaturom, pritiskom i vremenom.
Ako oksidni film, ulje, prašina ili ostaci od valjanja ostanu na površini, mogu djelovati kao barijera između slojeva. Mnoge tvornice samo obrišu aluminijsku foliju prije zavarivanja, ali brisanjem se obično uklanja samo nešto ulja i prašine. Ne rješava u potpunosti problem oksidnog filma. Površina može izgledati čisto, ali sučelje za spajanje možda još nije spremno za pouzdano difuzijsko zavarivanje.
U hrpi višeslojne aluminijske folije, jedan loše postavljeni sloj može stvoriti skriveni nedostatak
Fleksibilni aluminijski spoj obično se ne izrađuje od jednog lista. Izrađen je od mnogo tankih slojeva aluminijske folije složenih zajedno. Svaki sloj mora čvrsto pristajati u području zavarivanja. Ako neki slojevi imaju podizanje rubova, neravnine, neusklađenost ili praznine, može doći do lokalnog lošeg lijepljenja nakon zavarivanja.
Težak dio je što ovaj nedostatak možda nije očit izvana. Površina može izgledati ravna, a kraj može izgledati dobro stisnut, ali unutarnji slojevi možda neće biti potpuno spojeni. Problem postaje vidljiv tek kada kupac izvrši ispitivanje ljuštenja, savijanja, zatezanja ili električna ispitivanja.
Ispravne postavke stroja ne znače uvijek da je stvarno sučelje za lijepljenje stabilno
Mnoge tvornice pretpostavljaju da bi proizvod trebao pravilno zavarivati ako su postavke temperature, tlaka i vremena točne. U stvarnoj proizvodnji, međutim, može postojati jaz između postavljenih parametara i stvarnog stanja na sučelju zavarivanja.
Na primjer, stroj može pokazati da je postignut traženi tlak, ali ako ploča nije ravna ili je grafitna ploča istrošena, pritisak se možda neće ravnomjerno prenositi preko područja zavarivanja. Stroj može pokazati da je temperatura ispravna, ali široki konektor od aluminijske folije i dalje se može grijati neravnomjerno. Materijal može izgledati čist, ali oksidni sloj može blokirati spajanje. Ovi problemi mogu uzrokovati prolaznost nekih dijelova, a drugi raslojavanje pod istim postavkama parametara.
Zašto je aluminij teži od bakra u difuzijskom zavarivanju?
Aluminijev oksid je stabilan, a obično brisanje nije dovoljno
Aluminij prirodno stvara oksidni film kada je izložen zraku. Ovaj oksidni film štiti aluminij od daljnje korozije, ali kod difuzijskog zavarivanja može spriječiti izravan kontakt između slojeva aluminijske folije. Ako oksidni film nije učinkovito slomljen, prekinut ili raspršen, teško je formirati stabilnu vezu sloj--sloj.
To je jedan od razloga zašto su aluminijski fleksibilni konektori skloniji raslojavanju nego bakreni fleksibilni konektori. Bakar također zahtijeva čiste površine, ali aluminijev oksid je osjetljiviji i postavlja veće zahtjeve za pripremu površine, pritisak i okolinu zavarivanja.
Aluminij brzo provodi toplinu, čineći temperaturni prozor osjetljivijim
Aluminij ima dobru toplinsku vodljivost. To je prednost za vodljive spojnice, ali također stvara izazove tijekom zavarivanja. Toplina se može brzo širiti kroz materijal. Ako je temperatura preniska ili je vrijeme držanja prekratko, veza između slojeva može biti nedostatna. Ako je temperatura previsoka, aluminijska folija može lokalno omekšati, stvoriti dublje tragove, promijeniti dimenzije ili potamniti na površini.
Iz tog razloga, difuzijsko zavarivanje aluminijskih savitljivih konektora nije stvar jednostavnog povećanja temperature. Za proces je potrebna odgovarajuća temperatura, tlak i-vremenski okvir.
Tanke aluminijske folije i višestruki slojevi otežavaju kontrolu prijenosa tlaka
Kada se mnogo tankih aluminijskih folija složi zajedno, vanjski i unutarnji slojevi možda neće primiti pritisak na potpuno isti način. Ako ploča nije ravna, učvršćenje je nestabilno ili folija ima podignute rubove ili neravnine, pritisak možda neće ravnomjerno doseći svaki sloj.
Neravnomjeran pritisak izravno uzrokuje lokalno slabo prianjanje. Uobičajen rezultat je da središnje područje dobro prianja, dok se rubovi raslojavaju. Još jedan uobičajeni rezultat je da je područje blizu glavne točke pritiska jako, dok je područje dalje slabije.
Kako obično izgleda delaminacija u proizvodnom pogonu?
Zavareni kraj izgleda pritisnuto, ali se slojevi otvaraju tijekom testiranja na ljuštenje
Ovo je najčešća situacija. Odmah nakon zavarivanja, krajnja površina izgleda ravna i nema očitog problema. No, tijekom testiranja na guljenje, slojevi aluminijske folije lako se odvajaju. Ovo pokazuje da površinska kompresija nije isto što i pravo lijepljenje slojeva.
Kada se to dogodi, nemojte ocjenjivati proizvod samo po izgledu. Provjerite pripremu površine, ujednačenost pritiska i vrijeme držanja.
Rubovi se slabo lijepe, dok središnje područje izgleda stabilnije
Ako središnje područje dobro drži, ali se rubovi otvore tijekom ljuštenja, pritisak ili temperatura vjerojatno nisu ravnomjerno raspoređeni po području zavarivanja. Mogući uzroci uključuju istrošenost ploče, neravne grafitne ploče, lošu paralelnost kalupa, podignute rubove folije ili područje zavarivanja koje je preveliko za postojeću raspodjelu tlaka.
Široki aluminijski fleksibilni konektori posebno su skloni ovom problemu jer veća područja zavarivanja zahtijevaju bolju ravnost ploče i ujednačenost pritiska.
Neki dijelovi prolaze, a neki se raslojavaju unutar iste serije
Ako neki dijelovi prolaze, a drugi se odlože pod istim postavkama, sam parametar možda nije jedini problem. Provjerite dolazne serije materijala, stanje površine aluminijske folije, konzistenciju slaganja, metodu stezanja, temperaturni pomak i stabilnost tlaka.
Nestabilna kvaliteta serije obično znači da je procesni prozor preuzak ili da jedna proizvodna varijabla nije pod kontrolom.
Slojevi se olabave ili otvore nakon savijanja
Neki aluminijski fleksibilni konektori prolaze početni test ljuštenja, ali pokazuju labavljenje sloja nakon savijanja. To sugerira da prijelaz između zavarenog područja i fleksibilnog područja nije dovoljno stabilan ili da je dubina povezivanja između slojeva nedovoljna.
U stvarnim primjenama, aluminijski savitljivi konektori često moraju izdržati savijanje ugradnje, vibracije i toplinske cikluse. Iz tog razloga samo provjera izgleda nije dovoljna. Ispitivanja savijanja mogu bolje odražavati pouzdanost proizvoda.
Vrsta problema 1: Neadekvatna priprema površine prije zavarivanja
Ulje, otisci prstiju i ostaci valjanja mogu blokirati spajanje sučelja
Tijekom proizvodnje, transporta i skladištenja, površine aluminijske folije mogu sadržavati ulje za valjanje, zaštitno ulje, prašinu, otiske prstiju ili ostatke pakiranja. Ako se ta onečišćenja ne uklone, ostaju između slojeva i sprječavaju pravi kontakt-na-aluminij.
Za difuzijsko zavarivanje, kvaliteta kontakta sučelja je kritična. Čak i tanak sloj onečišćenja može smanjiti stabilnost lijepljenja i, u teškim slučajevima, uzrokovati raslojavanje.
Ako oksidni film nije učinkovito prekinut, slojevi ne mogu stvoriti stabilan kontakt
Aluminij oksid se obično ne može riješiti jednostavnim brisanjem. Za visoko{1}}aluminijske fleksibilne konektore, priprema površine može zahtijevati laganu mehaničku obradu, kontrolirani proces čišćenja ili metodu pripreme koju je odobrio dobavljač materijala i opreme.
Cilj nije da površina bude što grublja. Cilj je poboljšati uvjete kontakta na sučelju zavarivanja bez oštećenja dimenzija aluminijske folije ili kvalitete površine.
Podignuti rubovi, neravnine i neusklađenost slojeva povećavaju rizik od delaminacije
Kada su aluminijske folije naslagane, neravnine, uzdignuti rubovi ili neporavnati slojevi otežavaju čvrsto pristajanje područja zavarivanja. Čak i ako stroj primijeni dovoljno sile, neka lokalna područja još uvijek mogu imati praznine.
To često dolazi od koraka rezanja, bušenja ili slaganja prije zavarivanja. Korisno je dodati pregled ruba prije zavarivanja kako bi se potvrdila ravnost kraja, stanje neravnina i poravnanje slojeva.
Predugo čekanje nakon pripreme površine može uzrokovati ponovnu kontaminaciju ili reoksidaciju
Nakon pripreme površine, aluminijska folija ne smije biti predugo izložena zraku, prašini ili vlazi. Površina može pokupiti nova onečišćenja ili ponovno oksidirati.
Bolji postupak je da priprema površine, slaganje, stezanje i zavarivanje budu blisko povezani. Operateri trebaju nositi čiste rukavice i izbjegavati izravno dodirivanje područja zavarivanja.
Vrsta problema 2: stezanje i pritisak ne dopiru do svakog sloja
Komprimirana površina ne znači da je svaki unutarnji sloj u kontaktu
Nakon slaganja višeslojne aluminijske folije, pritiskanje vanjske površine ne jamči da će svaki unutarnji sloj biti u bliskom kontaktu. Ako nekoliko slojeva unutar hrpe ima male praznine, pritisak se možda neće u potpunosti prenijeti u hrpu, uzrokujući slabo unutarnje spajanje.
Prije zavarivanja provjerite je li naslagani kraj poravnat i je li područje zavarivanja ravno. Ako je potrebno, dodajte korak pred{1}}prešanja kako bi hrpa folija postala stabilna prije ulaska u postupak difuzijskog zavarivanja.
Neravne ploče ili istrošene grafitne ploče mogu uzrokovati lokalni gubitak tlaka
Stroj za difuzijsko zavarivanje aluminija obično prenosi toplinu i tlak kroz valj ili grafitnu ploču. Nakon duge uporabe, grafitna ploča može postati istrošena, ulubljena, napuknuta, onečišćena ili lokalno neravna. To može uzrokovati nedovoljan lokalni pritisak tijekom zavarivanja.
Ako se raslojavanje uvijek pojavljuje u istom položaju, kao što je jedan kut ili jedna strana, prije velikih promjena temperature provjerite ploču, grafitnu ploču, paralelnost gornjeg i donjeg kalupa i položaj učvršćenja.
Veća je vjerojatnost da će se široki aluminijski fleksibilni konektori raslojiti na rubovima
Što je širi proizvod, to je važnija raspodjela tlaka i ravnomjernost zagrijavanja. Uske dijelove obično je lakše sabiti, dok široki aluminijski fleksibilni konektori mogu patiti od slabog rubnog pritiska ako glava za prešanje i učvršćenje nisu ispravno dizajnirani.
Za široke proizvode, odabir stroja ne bi se trebao fokusirati samo na maksimalni pritisak. Također treba provjeriti može li se pritisak ravnomjerno primijeniti po cijelom području zavarivanja.
Loše pozicioniranje učvršćenja može pomaknuti učinkovito područje zavarivanja
Ako je aluminijski savitljivi konektor postavljen izvan-centra, područje zavarivanja možda neće biti u potpunosti poravnato s učinkovitom zonom zagrijavanja i prešanja. To uzrokuje lokalno slabo vezivanje. U serijskoj proizvodnji, varijacije ručnog punjenja također mogu utjecati na konzistentnost.
Preporučuju se namjenski učvršćivači za pozicioniranje, graničnici ili pred{0}}učvršćivači za prešanje kako bi se područje zavarivanja održalo dosljednim od dijela do dijela. Za proizvodnju većeg-obujma može se razmotriti i polu{3}}automatsko ili automatsko pozicioniranje.
Vrsta problema 3: Temperatura, tlak i vrijeme zadržavanja nisu formirali stabilan prozor procesa
Ako je temperatura preniska, slojna difuzija je nedovoljna
Kada je temperatura preniska, aluminijske folije se mogu mehanički stisnuti jedna uz drugu bez stvaranja stabilnog spoja. Tijekom testiranja na ljuštenje, slojevi se lako otvaraju, a otpor spoja može biti veći.
Ako se zavareni kraj čini labavim i velike površine se odvajaju tijekom ljuštenja, testiranje uzorka može se koristiti za postupno povećanje temperature ili produljenje vremena držanja uz praćenje izgleda, udubljenja i promjena dimenzija.
Ako je temperatura previsoka, može doći do omekšanja, udubljenja i promjene dimenzija
Aluminij je relativno mekan. Ako je temperatura previsoka, područje zavarivanja može pretjerano omekšati. Zbog toga kraj može kratkoročno izgledati čvrsto stisnut, ali također može uzrokovati duboko udubljenje, deformaciju ruba, tamnjenje površine ili odstupanje dimenzija.
Temperaturu ne treba povećavati slijepo. Za aluminijske fleksibilne konektore, ispravan postupak trebao bi osigurati dovoljno lijepljenja slojeva bez uzrokovanja vidljivih deformacija ili oštećenja izgleda.
Ako je pritisak nedovoljan, oksidni film je teže razbiti ili raspršiti
Nedovoljan pritisak smanjuje stvarno kontaktno područje između slojeva i otežava lomljenje ili raspršivanje oksidnog filma. Rezultat je labavo sučelje, raslojavanje rubova, nestabilna čvrstoća na ljuštenje i veća otpornost spojeva.
Međutim, veći pritisak nije uvijek bolji. Pretjerani pritisak može uzrokovati duboke tragove, promjenu dimenzija ili nenormalan protok materijala. Tlak mora biti usklađen s temperaturom i vremenom zadržavanja.
Ako je vrijeme držanja prekratko, unutarnji slojevi se možda neće u potpunosti spojiti
Za višeslojne aluminijske folije nije dovoljno da samo površina postigne ciljnu temperaturu. Unutarnjim slojevima također je potrebno dovoljno vremena za prijenos topline, poboljšanje kontakta i povezivanje sučelja. Ako je vrijeme držanja prekratko, vanjski slojevi mogu bolje prianjati od unutarnjih slojeva.
Za debele hrpe ili široke aluminijske fleksibilne konektore, vrijeme držanja često je važnije nego za jedno-slojne materijale.
Postupno zagrijavanje često je bolje od brzog-zagrijavanja u jednom koraku za debele folije
Za debelu višeslojnu aluminijsku foliju ili velika područja zavarivanja, brzo-zagrijavanje u jednom koraku može stvoriti temperaturnu razliku između vanjskog i unutarnjeg sloja. Postupno zagrijavanje omogućuje ravnomjernije zagrijavanje obratka i smanjuje lokalno pregrijavanje ili nedovoljno unutarnje lijepljenje.
Svrha postupnog zagrijavanja nije nepotrebno komplicirati proces. Pomaže da temperatura, tlak i vrijeme djeluju dosljednije na cijelom spoju za lijepljenje.
Vrsta problema 4: Stanje stroja utječe na stvarni rezultat zavarivanja
Stvarna temperatura može se razlikovati od postavljene temperature
Temperatura prikazana na stroju nije uvijek ista kao stvarna temperatura na aluminijskom spoju. Položaj senzora, način zagrijavanja, stanje ploče i put prijenosa topline mogu učiniti stvarnu temperaturu-područja zavarivanja nižom ili višom od postavljene vrijednosti.
Ako se kvaliteta promijeni pod istim postavkama, provjerite sustav kontrole temperature, temperaturnu povratnu informaciju, grijaće elemente i stanje ploče. Validacija procesa može biti potrebna za ponovnu potvrdu stvarnog temperaturnog okvira.
Zalijepljen ili nestabilan mehanizam za prešanje može utjecati na krivulju pritiska
Ako sustav za prešanje ima zapinjanje, istrošenost vodilice, nestabilnu pneumatsku ili hidrauličku kontrolu ili abnormalnu povratnu informaciju o tlaku, tlak tijekom zavarivanja možda neće biti stabilan. Difuzijsko zavarivanje fleksibilnog konektora aluminija zahtijeva konstantan pritisak, a fluktuacije tlaka izravno utječu na spajanje slojeva.
Ako se delaminacija pojavi na različitim mjestima i konzistencija serije je loša, treba pažljivo provjeriti mehanizam za prešanje.
Loše brtvljenje ili zaštita dopuštaju oksidaciju tijekom zavarivanja
Aluminij lakše oksidira na povišenim temperaturama. Ako stroj ima loše brtvljenje i zrak ulazi u područje zavarivanja, sučelje aluminijske folije može nastaviti oksidirati tijekom zagrijavanja, smanjujući kvalitetu veze.
Za projekte aluminijskih savitljivih konektora s visokim-zahtjevima, provjerite ima li oprema stabilno brtvljenje, zaštitnu atmosferu ili vakuumske uvjete. Ovo je osobito važno ako površina potamni, oksidacija je očita ili šaržno spajanje nestabilno.
Temperaturni pomak tijekom kontinuiranog rada može uzrokovati nestabilnost serije
Neki strojevi daju prihvatljive uzorke pri pokretanju, ali počinju pokazivati raslojavanje ili promjene izgleda nakon neprekidnog rada. To može biti povezano s toplinskom stabilnošću stroja, hlađenjem, pomakom temperature ploče ili odgođenom povratnom informacijom o temperaturi.
Za masovnu proizvodnju jedan dobar uzorak nije dovoljan. Proces bi se također trebao provjeriti kroz mali kontinuirani-proizvodni test umjesto zavarivanja samo jednog ili dva uzorka.
Pet praktičnih koraka za poboljšanje odvajanja fleksibilnog aluminijskog konektora
Korak 1: Ponovno provjerite stanje površine aluminijske folije i ulaznog materijala
Prvo potvrdite stupanj aluminijske folije, debljinu, stanje tvrdoće, površinsko ulje, oksidaciju, neravnine, podizanje rubova i razlike u šarži. Mnogi problemi raslojavanja počinju s nekontroliranim materijalnim uvjetima, a ne s pogrešnim postavkama stroja.
Ako se problem poveća nakon promjene serija materijala, usredotočite se na stanje površine i toleranciju debljine.
Korak 2: Koristite pred{1}}pričvršćivače za prešanje i pozicioniranje kako biste osigurali kontakt slojeva
Dodavanje koraka pred{0}}prešanja ili pozicioniranja prije difuzijskog zavarivanja pomaže da višeslojna aluminijska folija bude poravnata, kompaktna i stabilna. Ovo je posebno korisno za široke, debele ili višeslojne aluminijske fleksibilne konektore.
Učvršćenje treba ravnomjerno primijeniti silu po cijelom području zavarivanja, ne samo na rubovima.
Korak 3: Izgradite temperaturu-tlak-vremenski prozor kroz ispitivanje uzorka
Ne oslanjajte se samo na iskustvo prilikom postavljanja parametara. Koristite stvarne uzorke za podešavanje temperature, tlaka i vremena držanja korak po korak. Zabilježite snagu ljuštenja, vlačnu čvrstoću, otpornost, izgled i deformaciju pod svakom postavkom.
Dobar procesni prozor nije samo jedna vrijednost. To je stabilan raspon koji se može ponavljati u proizvodnji.
Korak 4: Pregledajte valjk, grafitnu ploču, brtvljenje i sustav kontrole temperature
Ako promjene parametara ne poboljšaju rezultat, provjerite stanje stroja. Provjerite ravnost ploče, istrošenost grafitne ploče, paralelnost kalupa, stabilnost tlaka, stanje brtvljenja i točnost temperature.
Ako se ti problemi ne riješe, prilagodbe parametara mogu pružiti samo privremeno poboljšanje i neće podržati stabilnu masovnu proizvodnju.
Korak 5: Provjerite poboljšanje testovima ljuštenja, rastezanja, otpornosti i savijanja
Poboljšanje delaminacije ne treba ocjenjivati samo po izgledu. Upotrijebite testiranje ljuštenja za provjeru prianjanja slojeva, ispitivanje rastezanja za provjeru mehaničke čvrstoće, otpornosti ili ispitivanje porasta temperature za potvrdu električne stabilnosti i ispitivanje savijanja za procjenu fleksibilnosti i dugoročne-pouzdanosti.
Za primjene baterija za električna vozila, pohranu energije i električne opreme, ovi testovi su značajniji od samog vizualnog pregleda.
Zaključak
Stroj za difuzijsko zavarivanje aluminija prikladan je za zavarivanje fleksibilnih konektora aluminija, ali stabilno spajanje zahtijeva više od povećanja temperature ili tlaka. Pravi izazov je to što aluminij ima stabilan oksidni sloj, višeslojne folije moraju čvrsto pristajati, pritisak i temperatura moraju djelovati ravnomjerno u cijelom području zavarivanja, a stanje stroja i radni proces moraju ostati stabilni.
Kada dođe do delaminacije, prvo provjerite pripremu površine, kontakt sloja, stanje ploče, temperaturni-pritisak, brtvljenje stroja i-hlađenje nakon zavarivanja. Zatim potvrdite poboljšanje testovima ljuštenja, rastezanja, otpornosti i savijanja.
Za kupce koji odaberuaparat za difuzijsko zavarivanje aluminija, odabir stroja ne bi se trebao temeljiti samo na tonaži, temperaturi ili cijeni. Važnije je potvrditi može li oprema zadovoljiti vaš broj slojeva aluminijske folije, ukupnu debljinu, područje zavarivanja, standard kvalitete i proizvodni ciklus. Zavarivanje stvarnog uzorka i validacija procesa najsigurniji su načini da se potvrdi je li stroj prikladan za proizvodnju aluminijskih fleksibilnih konektora.
