Алуминиеви гъвкави конекторисе използват все по-често в батерии за електромобили, системи за съхранение на енергия, захранващо оборудване, електрически продукти с ниско-напрежение и гъвкави свързващи модули за висок-ток. В сравнение с медните гъвкави съединители, алуминиевите гъвкави съединители са по-леки, по--ефективни и предлагат добра електрическа и топлопроводимост. Поради тази причина много проекти за батерии, шкафове за съхранение на енергия, свързване на шини и гъвкави проводими компоненти сега разглеждат гъвкави съединители от алуминиево фолио.
Заваряването на алуминиеви гъвкави съединители обаче не е лесно. При използване намашина за дифузно заваряване на алуминийза заваряване на многослойни гъвкави съединители от алуминиево фолио, един често срещан проблем е разслояването. Повърхността може да изглежда добре притисната след заваряване, но по време на изпитване за отлепване, огъване или изпитване на опън, слоевете може да се разделят, разхлабят или да не успеят да се свържат здраво. В много случаи ръбовете се отварят първи.
Този тип дефект не трябва да се обяснява просто като "недостатъчна температура" или "недостатъчно налягане". Стабилността на дифузионното заваряване на алуминиев гъвкав конектор зависи от няколко фактора, включително слоя от алуминиев оксид, контакта -с-слой, плоскост на плочата, контрол на температурата, пренос на налягане, време на задържане, машинно запечатване и охлаждане след-заваряване. За да се подобри разслояването, реалният интерфейс на свързване трябва да се проверява стъпка по стъпка.
Деламинацията обикновено не се причинява от един единствен параметър
Състоянието на повърхността на алуминиевото фолио е по-важно, отколкото много хора осъзнават
Алуминият естествено образува оксиден слой на повърхността си и този оксиден слой е относително стабилен. При дифузионното заваряване идеалното условие е всеки слой от алуминиево фолио да влезе в близък контакт със следващия слой, след което да образува стабилна връзка при температура, налягане и време.
Ако оксиден филм, масло, прах или остатъци от валцуване останат на повърхността, те могат да действат като бариера между слоевете. Много фабрики само избърсват алуминиевото фолио преди заваряване, но избърсването обикновено премахва само малко масло и прах. Това не решава напълно проблема с оксидния филм. Една повърхност може да изглежда чиста, но свързващият интерфейс може все още да не е готов за надеждно дифузионно заваряване.
В купчината от многослойно алуминиево фолио един недобре напаснат слой може да създаде скрит дефект
Алуминиевият гъвкав конектор обикновено не се прави от един лист. Изработен е от много тънки слоеве от алуминиево фолио, подредени един върху друг. Всеки слой трябва да пасва плътно в зоната на заваряване. Ако някои слоеве имат повдигане на ръбовете, неравности, несъответствие или празнини, може да възникне локално лошо свързване след заваряване.
Трудната част е, че този дефект може да не е очевиден отвън. Повърхността може да изглежда плоска и краят може да изглежда добре притиснат, но вътрешните слоеве може да не са напълно залепени. Проблемът става видим само когато клиентът извърши тестове за отлепване, огъване, опън или електрически тестове.
Правилните настройки на машината не винаги означават, че действителният интерфейс за свързване е стабилен
Много фабрики приемат, че ако настройките за температура, налягане и време са правилни, продуктът трябва да заварява правилно. В реално производство обаче може да има разлика между зададените параметри и действителното състояние на заваръчния интерфейс.
Например, машината може да покаже, че е достигнато необходимото налягане, но ако плочата не е плоска или графитната плоча е износена, налягането може да не се пренесе равномерно през зоната на заваряване. Машината може да покаже, че температурата е правилна, но широк конектор от алуминиево фолио може все още да се нагрява неравномерно. Материалът може да изглежда чист, но оксидният слой все още може да блокира свързването. Тези проблеми могат да накарат някои части да преминат, а други да се разслоят при същите настройки на параметрите.
Защо алуминият е по-труден от медта при дифузионно заваряване?
Алуминиевият оксид е стабилен и обикновеното избърсване не е достатъчно
Алуминият образува естествен оксиден филм, когато е изложен на въздух. Този оксиден филм предпазва алуминия от по-нататъшна корозия, но при дифузионно заваряване може да предотврати директен контакт между слоевете от алуминиево фолио. Ако оксидният филм не е ефективно счупен, разрушен или разпръснат, е трудно да се образува стабилна връзка слой-към-слой.
Това е една от причините алуминиевите гъвкави съединители да са по-склонни към разслояване от медните гъвкави съединители. Медта също изисква чисти повърхности, но алуминиевият оксид е по-чувствителен и поставя по-високи изисквания към подготовката на повърхността, налягането и средата на заваряване.
Алуминият провежда топлината бързо, което прави температурния прозорец по-чувствителен
Алуминият има добра топлопроводимост. Това е предимство за проводимите конектори, но също така създава предизвикателства по време на заваряване. Топлината може да се разпространи бързо през материала. Ако температурата е твърде ниска или времето за задържане е твърде кратко, свързването между слоевете може да е недостатъчно. Ако температурата е твърде висока, алуминиевото фолио може да омекне локално, да създаде по-дълбоки следи, да промени размерите или да потъмнее на повърхността.
Поради тази причина дифузионното заваряване на алуминиев гъвкав конектор не е въпрос на просто повишаване на температурата. Процесът се нуждае от подходяща температура, налягане и времеви-прозорец на задържане.
Тънките алуминиеви фолиа и множеството слоеве правят преноса на налягане по-труден за контрол
Когато много тънки алуминиеви фолиа са подредени заедно, външните и вътрешните слоеве може да не получат натиск по абсолютно същия начин. Ако валякът не е плосък, приспособлението е нестабилно или фолиото има повдигнати ръбове или неравности, натискът може да не достигне равномерно всеки слой.
Неравномерното налягане директно причинява локално слабо свързване. Често срещан резултат е, че централната зона се свързва добре, докато краищата се разслояват. Друг често срещан резултат е, че зоната близо до основната точка на натиск е силна, докато зоната по-далеч е по-слаба.
Как обикновено изглежда разслояването в производствения цех?
Завареният край изглежда притиснат, но слоевете се отварят по време на теста за отлепване
Това е най-честата ситуация. Веднага след заваряването крайната повърхност изглежда равна и няма очевиден проблем. Но по време на теста за отлепване слоевете от алуминиево фолио се разделят лесно. Това показва, че повърхностното компресиране не е същото като истинското свързване на слоеве.
Когато това се случи, не съдете продукта само по външен вид. Проверете подготовката на повърхността, равномерността на налягането и времето на задържане.
Ръбът се свързва лошо, докато централната зона изглежда по-стабилна
Ако централната зона се държи добре, но ръбовете се отварят по време на отлепване, налягането или температурата вероятно не са равномерно разпределени в зоната на заваряване. Възможните причини включват износване на плочата, неравномерни графитни плочи, лош паралелизъм на формата, повдигнати ръбове на фолиото или заваръчна площ, която е твърде голяма за съществуващото разпределение на налягането.
Широките алуминиеви гъвкави съединители са особено податливи на този проблем, тъй като по-големите заваръчни зони изискват по-добра плоскост на плочата и равномерност на налягането.
Някои части преминават, а други се разслояват в рамките на една и съща партида
Ако някои части преминават, а други се разслояват при същите настройки, самият параметър може да не е единственият проблем. Проверете входящите партиди материали, състоянието на повърхността на алуминиевото фолио, консистенцията на подреждането, метода на затягане, температурния дрейф и стабилността на налягането.
Нестабилното качество на партидата обикновено означава, че прозорецът на процеса е твърде тесен или една производствена променлива не е под контрол.
Слоевете се разхлабват или отварят след огъване
Някои алуминиеви гъвкави съединители преминават първоначалния тест за обелване, но показват разхлабване на слоя след огъване. Това предполага, че преходът между заварената зона и гъвкавата зона не е достатъчно стабилен или че дълбочината на свързване между слоевете е недостатъчна.
В реални приложения алуминиевите гъвкави съединители често трябва да издържат на огъване при монтаж, вибрации и термични цикли. Поради тази причина само проверката на външния вид не е достатъчна. Тестовете за огъване могат да отразяват по-добре надеждността на продукта.
Проблем тип 1: Неадекватна подготовка на повърхността преди заваряване
Масло, отпечатъци от пръсти и остатъци от валцуване могат да блокират свързването на интерфейса
По време на производство, транспортиране и съхранение повърхностите от алуминиево фолио могат да носят масло за валцуване, защитно масло, прах, пръстови отпечатъци или остатъци от опаковки. Ако тези замърсители не бъдат отстранени, те остават между слоевете и предотвратяват истинския контакт-с-алуминий.
За дифузионно заваряване качеството на контакта на интерфейса е от решаващо значение. Дори тънък слой замърсяване може да намали стабилността на свързване и в тежки случаи да причини разслояване.
Ако оксидният филм не се разруши ефективно, слоевете не могат да образуват стабилен контакт
Алуминиевият оксид обикновено не може да бъде решен чрез просто избърсване. За алуминиеви гъвкави конектори с високи -изисквания подготовката на повърхността може да изисква лека механична обработка, контролиран процес на почистване или метод за подготовка, одобрен от доставчика на материали и оборудване.
Целта е да не направите повърхността възможно най-груба. Целта е да се подобрят условията на контакт при заваръчния интерфейс, без да се увреждат размерите на алуминиевото фолио или качеството на повърхността.
Повдигнатите ръбове, неравностите и разместването на слоя увеличават риска от разслояване
Когато алуминиевото фолио е подредено, неравностите, повдигнатите ръбове или неподравнените слоеве затрудняват плътното прилягане на зоната за заваряване. Дори ако машината приложи достатъчно сила, някои локални зони все още може да имат пропуски.
Това често се дължи на етапи на рязане, щанцоване или подреждане преди заваряване. Полезно е да добавите проверка на ръба преди заваряване, за да потвърдите плоскостта на края, състоянието на ръбовете и подравняването на слоя.
Изчакването твърде дълго след подготовката на повърхността може да причини повторно замърсяване или повторно окисляване
След подготовка на повърхността, алуминиевото фолио не трябва да се оставя изложено на въздух, прах или влага твърде дълго. Повърхността може да поеме нови замърсители или да се окисли отново.
По-добър процес е подготовката на повърхността, подреждането, затягането и заваряването да са тясно свързани. Операторите трябва да носят чисти ръкавици и да избягват да докосват директно зоната на заваряване.
Проблем тип 2: Затягането и натискът не достигат до всеки слой
Компресираната повърхност не означава, че всеки вътрешен слой е в контакт
След като многослойното алуминиево фолио е подредено, притискането на външната повърхност не гарантира, че всеки вътрешен слой е в близък контакт. Ако няколко слоя вътре в стека имат малки празнини, налягането може да не се прехвърли напълно в стека, причинявайки слабо вътрешно свързване.
Преди заваряване проверете дали подреденият край е подравнен и дали зоната на заваряване е равна. Ако е необходимо, добавете етап на предварително-пресоване, така че стекът от фолио да стане стабилен, преди да влезе в процеса на дифузионно заваряване.
Неравни плочи или износени графитни плочи могат да причинят локална загуба на налягане
Машината за дифузионно заваряване на алуминий обикновено пренася топлина и налягане през плоча или графитна плоча. След продължителна употреба графитната плоча може да се износи, да се вдлъбне, да се напука, да се замърси или да стане локално неравна. Това може да причини недостатъчно локално налягане по време на заваряване.
Ако разслояването винаги се появява в една и съща позиция, като един ъгъл или една страна, проверете валяка, графитната плоча, успоредността на горната и долната форма и позиционирането на приспособлението, преди да направите големи промени в температурата.
Широките алуминиеви гъвкави съединители е по-вероятно да се разслоят по краищата
Колкото по-широк е продуктът, толкова по-важно става разпределението на налягането и равномерността на нагряване. Тесните части обикновено се компресират по-лесно, докато широките алуминиеви гъвкави съединители могат да страдат от слаб натиск на ръба, ако пресовата глава и приспособлението не са проектирани правилно.
За широки продукти изборът на машина не трябва да се фокусира само върху максималното налягане. Трябва също така да се провери дали налягането може да се приложи равномерно по цялата зона на заваряване.
Лошото позициониране на приспособлението може да измести ефективната зона на заваряване
Ако алуминиевият гъвкав конектор е поставен извън-центъра, зоната на заваряване може да не се изравни напълно с ефективната зона за нагряване и пресоване. Това причинява локално слабо свързване. При серийното производство вариацията на ръчното зареждане също може да повлияе на консистенцията.
Препоръчват се специални приспособления за позициониране, ограничители или пред{0}}приспособления за пресоване, за да се поддържа зоната на заваряване постоянна от част до част. За по--обемно производство може да се обмисли и полу-автоматично или автоматично позициониране.
Проблем тип 3: Температурата, налягането и времето на задържане не са образували стабилен прозорец на процеса
Ако температурата е твърде ниска, дифузията на слоя е недостатъчна
Когато температурата е твърде ниска, алуминиевите фолиа могат да бъдат механично притиснати заедно, без да образуват стабилна връзка. По време на теста за отлепване, слоевете се отварят лесно и съпротивлението на фугите може да бъде по-високо.
Ако завареният край се чувства разхлабен и големи зони се отделят по време на отлепване, тестването на пробата може да се използва за постепенно повишаване на температурата или удължаване на времето на задържане, като същевременно се наблюдават външният вид, вдлъбнатините и промените в размерите.
Ако температурата е твърде висока, може да се получи омекване, вдлъбнатина и промяна на размерите
Алуминият е относително мек. Ако температурата е твърде висока, зоната на заваряване може да омекне прекомерно. Това може да направи края да изглежда плътно притиснат в краткосрочен план, но също така може да причини дълбоко вдлъбнатина, деформация на ръба, потъмняване на повърхността или отклонение в размерите.
Температурата не трябва да се повишава сляпо. За алуминиевите гъвкави съединители правилният процес трябва да осигури достатъчно свързване на слоеве, без да причинява видима деформация или дефекти на външния вид.
Ако налягането е недостатъчно, оксидният филм се счупва или разпръсква по-трудно
Недостатъчното налягане намалява действителната контактна площ-на-слой и прави по-трудно счупването или разпръскването на оксидния филм. Резултатът е хлабав интерфейс, разслояване на ръбовете, нестабилна якост на обелване и по-висока устойчивост на фуги.
По-големият натиск обаче не винаги е по-добър. Прекомерният натиск може да причини дълбоки следи, промяна на размерите или необичаен поток на материала. Налягането трябва да съответства на температурата и времето на задържане.
Ако времето за задържане е твърде кратко, вътрешните слоеве може да не се свържат напълно
При многослойните алуминиеви фолиа не е достатъчно само повърхността да достигне желаната температура. Вътрешните слоеве също се нуждаят от достатъчно време за пренос на топлина, подобряване на контакта и свързване на интерфейса. Ако времето за задържане е твърде кратко, външните слоеве може да се свържат по-добре от вътрешните слоеве.
За дебели стекове или широки алуминиеви гъвкави съединители времето на задържане често е по-важно, отколкото за едно-слойни материали.
Стъпаловидно нагряване често е по-добро от бързото едно-нагряване за дебели купчини фолио
За дебело многослойно алуминиево фолио или големи зони за заваряване бързото-нагряване в една стъпка може да създаде температурна разлика между външния и вътрешния слой. Постепенното нагряване позволява на детайла да се нагрява по-равномерно и намалява локалното прегряване или недостатъчното вътрешно свързване.
Целта на стъпаловидно нагряване не е да направи процеса ненужно сложен. Той помага на температурата, налягането и времето да действат по-последователно в целия свързващ интерфейс.
Проблем тип 4: Състоянието на машината влияе върху реалния резултат от заваряването
Действителната температура може да се различава от зададената температура
Температурата, показана на машината, не винаги е същата като реалната температура на интерфейса за свързване на алуминия. Позицията на сензора, методът на нагряване, състоянието на плочата и пътят на пренос на топлина могат да направят действителната-температура на зоната за заваряване по-ниска или по-висока от зададената стойност.
Ако качеството се промени при същите настройки, проверете системата за контрол на температурата, температурната обратна връзка, нагревателните елементи и състоянието на плочата. Може да е необходима валидация на процеса, за да се потвърди отново действителният температурен прозорец.
Залепващ или нестабилен притискащ механизъм може да повлияе на кривата на налягането
Ако притискащата система има залепващо движение, износване на направляващата релса, нестабилно пневматично или хидравлично управление или необичайна обратна връзка за налягането, налягането по време на заваряване може да не е стабилно. Дифузионното заваряване на алуминиев гъвкав конектор изисква постоянен натиск, а колебанията на налягането пряко засягат свързването на слоя.
Ако разслояването се появи на различни места и консистенцията на партидата е лоша, механизмът за пресоване трябва да се провери внимателно.
Лошото уплътнение или защита позволява окисление по време на заваряване
Алуминият се окислява по-лесно при повишени температури. Ако машината има лошо уплътнение и въздух навлиза в зоната на заваряване, интерфейсът на алуминиевото фолио може да продължи да се окислява по време на нагряване, намалявайки качеството на свързване.
За проекти с гъвкави алуминиеви конектори с високи -изисквания проверете дали оборудването има стабилно уплътнение, защитна атмосфера или условия на вакуум. Това е особено важно, ако повърхността потъмнее, окисляването е очевидно или партидното свързване е нестабилно.
Температурният дрейф по време на непрекъсната работа може да причини нестабилност на партидата
Някои машини произвеждат приемливи проби при стартиране, но започват да показват разслояване или промени във външния вид след продължителна работа. Това може да е свързано с термична стабилност на машината, охлаждане, отклонение на температурата на плочата или забавена обратна връзка за температурата.
За масово производство една добра проба не е достатъчна. Процесът също трябва да се провери чрез малък непрекъснат-производствен тест, вместо да се заваряват само една или две проби.
Пет практически стъпки за подобряване на разслояването на алуминиев гъвкав конектор
Стъпка 1: Проверете отново състоянието на повърхността на алуминиевото фолио и входящия материал
Първо потвърдете класа на алуминиевото фолио, дебелината, състоянието на твърдостта, повърхностното масло, окислението, неравностите, повдигането на ръба и партидните разлики. Много проблеми с разслояването започват с неконтролирани условия на материала, а не с неправилни настройки на машината.
Ако проблемът се увеличи след смяна на партидите материал, фокусирайте се върху състоянието на повърхността и толеранса на дебелината.
Стъпка 2: Използвайте приспособления за предварително{1}}пресоване и позициониране, за да осигурите контакт със слоя
Добавянето на стъпка за предварително пресоване или позициониране преди дифузионното заваряване помага да се поддържа многослойното алуминиево фолио подравнено, компактно и стабилно. Това е особено полезно за широки, дебели или многослойни алуминиеви гъвкави съединители.
Приспособлението трябва да прилага сила равномерно в зоната на заваряване, а не само по ръбовете.
Стъпка 3: Изградете прозорец за температура-налягане-време чрез пробно тестване
Не разчитайте само на опит, когато задавате параметри. Използвайте реални проби, за да регулирате температурата, налягането и времето на задържане стъпка по стъпка. Запишете силата на отлепване, якостта на опън, устойчивостта, външния вид и деформацията при всяка настройка.
Добрият прозорец на процеса не е една единствена стойност. Това е стабилен диапазон, който може да се повтори в производството.
Стъпка 4: Проверете валяка, графитната плоча, уплътнението и системата за контрол на температурата
Ако промените в параметрите не подобрят резултата, проверете състоянието на машината. Проверете плоскостта на плочата, износването на графитната плоча, успоредността на формата, стабилността на налягането, състоянието на запечатване и точността на температурата.
Ако тези проблеми не бъдат разрешени, корекциите на параметрите може да осигурят само временно подобрение и няма да поддържат стабилно масово производство.
Стъпка 5: Проверете подобрението с тестове за отлепване, опън, устойчивост и огъване
Подобряването на разслояването не трябва да се оценява само по външния вид. Използвайте тест за отлепване, за да проверите свързването на слоя, тест за опън, за да проверите механичната якост, устойчивост или тест за повишаване на температурата, за да потвърдите електрическата стабилност, и тест за огъване, за да оцените гъвкавостта и -дългосрочната надеждност.
За EV батерии, съхранение на енергия и приложения за електрическо оборудване, тези тестове са по-смислени от само визуална проверка.
Заключение
Машината за дифузионно заваряване на алуминий е подходяща за заваряване на алуминиеви гъвкави конектори, но стабилното свързване изисква повече от повишаване на температурата или налягането. Истинското предизвикателство е, че алуминият има стабилен оксиден слой, многослойните фолиа трябва да пасват плътно, налягането и температурата трябва да действат равномерно в зоната на заваряване, а състоянието на машината и работният процес трябва да останат стабилни.
Когато възникне разслояване, първо проверете подготовката на повърхността, контакта на слоя, състоянието на плочата, прозореца за температура-налягане, машинното запечатване и-охлаждането след заваряване. След това проверете подобрението с тестове за отлепване, опън, устойчивост и огъване.
За клиенти, които избиратмашина за дифузно заваряване на алуминий, изборът на машина не трябва да се основава само на тонаж, температура или цена. По-важно е да потвърдите дали оборудването отговаря на вашия брой слоеве от алуминиево фолио, обща дебелина, зона на заваряване, стандарт за качество и производствен цикъл. Заваряването на реални проби и валидирането на процеса са най-сигурните начини да се потвърди дали машината е подходяща за производство на алуминиеви гъвкави съединители.
