Високочастотний інвертор проти звичайного зварювання контактом постійного струму для виробництва акумуляторів

Вибір міжвисокочастотний інверторі звичайна система контактного зварювання постійним струмом не повинна базуватися лише на ціні обладнання, розмірі машини чи слові «інвертор».

Обидві системи можуть подавати постійний зварювальний струм, але вони генерують та контролюють цей струм по-різному. Для виробників акумуляторів практична різниця полягає в реакції струму, керуванні формою хвилі, зворотному зв'язку щодо процесу, можливостях моніторингу, інтеграції автоматизації та придатності для фактичного зварного з'єднання.

Високочастотний інвертор часто є кращим, коли для зварювання акумуляторів потрібні короткі та програмовані графіки зварювання, замкнутий цикл керування процесом, дані про виробництво та стабільна інтеграція в автоматизоване обладнання. Традиційна система постійного струму з випрямленою лінійною частотою може залишатися придатною для менш вимогливих або більш стабільних застосувань, де головними пріоритетами є проста експлуатація та обслуговування.

Остаточний вибір все ще має бути підтверджений відповідно до формату комірки, матеріалу виводу або шини, товщини матеріалу, структури з'єднання, сили зварювання, стандарту якості та цільового виробничого циклу.

Чому це порівняння важливе у виробництві акумуляторів

Зварювання контактом акумулятора — це не просто питання пропускання струму через дві металеві деталі.

На результат зварювання впливають кілька взаємодіючих змінних:

• Електричний струм
• Час зварювання
• Сила електрода
• Контактний опір
• Покриття поверхні та чистота
• Стан електрода
• Товщина матеріалу та кількість шарів
• Геометрія з'єднань
• Повторюваність кріплення
• Розсіювання тепла

Джерело живлення, достатнє для стабільного, відносно простого з'єднання, може не забезпечити достатнього контролю процесу для тонкого виводу батареї, багатошарового роз'єму або виробничої лінії, що вимагає відстеження.

Водночас, вибір найсучаснішого джерела живлення не вирішує автоматично проблему невідповідної конструкції з'єднання або нестабільного тиску електрода. Зварювальне джерело живлення, трансформатор, зварювальна головка, електроди, пристосування та заготовка повинні працювати як єдина технологічна система.

Джерела живлення для контактного зварювання доступні в кількох технічних категоріях, включаючи високочастотні інверторні, лінійні системи постійного струму, ємнісні системи розряду та системи змінного струму. Високочастотні інверторні та лінійні системи постійного струму можуть забезпечувати керований вихідний струм, але вони використовують різні архітектури живлення і не повинні розглядатися як одна й та сама технологія.AMADA WELD TECH)

Що таке звичайна система зварювання контактом постійного струму?

У цій статті термін «звичайний постійний струм» стосується саме системи контактного зварювання на основі трансформатора лінійної частоти та випрямляча.

Спрощена послідовність операцій така:

1. Вхідний змінний струм надходить на трансформатор лінійної частоти.
2. Трансформатор знижує напругу та збільшує доступний зварювальний струм.
3. Випрямляч перетворює вихідний сигнал трансформатора в постійний струм.
4. Зварювальний струм подається через вторинний контур, електроди та заготовку.

Цей тип системи може пропонувати відносно просту електричну структуру та бути довговічним у відповідних експлуатаційних умовах.

Однак, залежно від конструкції контролера та обладнання, він може забезпечувати меншу гнучкість у регулюванні короткого часу зварювання, формуванні форми хвилі, високошвидкісному зворотному зв'язку, моніторингу виробництва та зв'язку з автоматизованим обладнанням.

Важливо не плутати цю категорію з транзисторними або лінійними системами контактного зварювання постійним струмом. Лінійні джерела живлення постійного струму можуть забезпечити швидку та висококонтрольовану зварювальну потужність і часто використовуються для прецизійного мікрозварювання.

Що таке високочастотний інверторний зварювальний апарат опору?

Високочастотний інверторний блок живлення для контактного зварювання зазвичай перетворює вхідний змінний струм у постійний, а потім використовує електронне перемикання для створення високочастотної форми хвилі. Після перетворення напруги та вторинного випрямлення на електроди подається контрольований зварювальний струм.

Головна цінність цієї архітектури полягає не лише в тому, що трансформатор може бути меншим. Її важливішою перевагою є здатність підтримувати швидке електронне керування та зворотний зв'язок.

Залежно від конфігурації обладнання, aвисокочастотний інверторможе забезпечити:

• Контроль струму в замкнутому контурі
• Режими постійного струму, постійної напруги або постійної потужності
• Програмовані графіки зварювання
• Багатоступеневі або багатоімпульсні форми хвиль
• Моніторинг струму, напруги, опору або енергії
• Моніторинг межі зварювання
• Виведення даних для виробничих записів
• Інтерфейси для інтеграції автоматизації

Високочастотні інверторні системи широко використовуються там, де потрібна точна, програмована подача енергії та сумісність з автоматизацією. Однак доступні режими керування, швидкість зворотного зв'язку, функції моніторингу та вихідна потужність залежать від моделі та повинні бути перевірені у фактичній специфікації обладнання.AMADA WELD TECH)

 

(Зображення: Styler)

 

Загальні проблеми покупців та інженерів

Виробники акумуляторів часто стикаються з наступними проблемами під час порівняння зварювальних систем.

У двох цитатах використовується різна технічна термінологія

Один постачальник може запропонувати ціну на інверторний точковий зварювальний апарат, а інший — на транзисторний зварювальний апарат постійного струму або звичайний зварювальний апарат контактного струму постійного струму. Одних лише назв обладнання не видно, чи забезпечують системи порівнянні режими керування, вихідні характеристики, зварювальні головки, моніторинг, інструменти чи інтерфейси автоматизації.

Зразки зварних швів виглядають прийнятно, але результати виробництва коливаються

Початковий зразок може бути виготовлений за ретельно контрольованих умов. Під час безперервного виробництва зміни в покритті матеріалу, зносі електрода, положенні кріплення, стані поверхні та допуску комірки можуть впливати на консистенцію зварного шва.

У поточному продукті використовується тонка нікелева стрічка, але майбутні продукти можуть використовувати інші роз'єми.

Машина, обрана лише для поточного зразка, може не підтримувати майбутні зміни матеріалу, товщини, кількості шарів або геометрії зварного шва. І навпаки, придбання значно потужнішого джерела живлення не гарантує кращого контролю тонкого та чутливого до тепла з'єднання.

Покупці зосереджуються на максимальному струмі

Максимальна продуктивність – це лише один з параметрів обладнання. Стабільне виробництво також залежить від мінімальної керованої потужності, часу наростання струму, роздільної здатності часу зварювання, режиму зворотного зв'язку, зусилля електрода, конструкції вторинного кола та повторюваності процесу.

Клієнт запитує зварювання міді або алюмінію без визначення місця з'єднання

Одних лише назв матеріалів недостатньо для підтвердження доцільності. Мідь та алюміній мають різні електричні, теплові, поверхневі та механічні характеристики. Їхня зварюваність залежить від конкретної комбінації матеріалів, покриття, товщини, конструкції з'єднання, теплового балансу, доступу до електрода та допустимої деформації.

Технічні фактори прийняття рішень

Перш ніж вибрати високочастотний інверторний або звичайний зварювальний пристрій постійного струму, покупець повинен надати наступну інформацію.

Інформація про акумулятор та заготовку

• Формат і розміри комірок
• Будівництво стільникового терміналу
• Матеріал виступу, роз'єму або шини
• Поверхневе покриття або гальванічні покриття
• Товщина окремого шару
• Загальна кількість шарів
• Перекриття стиків та розташування зварних швів
• Напрямок доступу до електродів
• Прийнятна деформація клітини

Обладнання не слід вибирати лише тому, що виріб використовує елемент живлення типу 18650, 21700, призматичний або пакетний. Два акумуляторні блоки з однаковим форматом елементів можуть потребувати різних систем зварювання, оскільки їхні роз'єми та конструкції з'єднань відрізняються.

Вимоги до якості зварювання

• Вимога до міцності на відшарування або розтягування
• Вимога до електричного опору
• Прийнятний вигляд зварного шва
• Максимальне розбризкування або вдавлення
• Обмеження площі, що піддається впливу тепла
• Обмеження температури комірки
• Вимога узгодженості процесу
• Вимоги до інспекції та відстеження

Вимоги до виробництва

• Необхідні зварні шви на виріб
• Цільовий час циклу
• Добовий або річний обсяг виробництва
• Ручне, напівавтоматичне або автоматичне завантаження
• Частота зміни продукту
• Необхідне зберігання рецептів
• Вимоги до запису даних
• Зв'язок з ПЛК або MES
• Інтеграція вище та нижче за течією

Вимоги до заводу та обслуговування

• Доступне електропостачання
• Вимоги до охолодження
• Вимоги до стисненого повітря
• Простір для встановлення
• Навчання операторів
• Запасні електроди та витратні матеріали
• Профілактичне обслуговування
• Локальна або віддалена технічна підтримка

Яка система є більш підходящою?

Високочастотний інвертор може бути більш доцільним, коли:

• Графік зварювання короткий і вимагає точного налаштування.
• Застосунок потребує замкнутого циклу керування струмом, напругою або потужністю.
• Виробник обробляє кілька моделей продукції та потребує збережених рецептів.
• Виробництво вимагає моніторингу зварних швів та виведення даних.
• Блок живлення має бути інтегрований із системами автоматичної подачі, позиціонування, перевірки або обробки бракованих виробів.
• Коливання у вторинному колі необхідно керувати за допомогою швидшого зворотного зв'язку.
• Для інтеграції машини проект потребує компактного джерела живлення.

Звичайна система постійного струму може залишатися придатною, коли:

• Поєднання з'єднання та матеріалу є стабільним та добре закріпленим.
• Додаток не вимагає складного програмування форм сигналу.
• Обсяг виробництва відносно обмежений.
• Не потрібен ретельний запис даних або автоматизований зв'язок.
• Просте обслуговування є головним експлуатаційним пріоритетом.
• Необхідне вікно зварювання вже було перевірено за допомогою запропонованої системи.

Це загальні принципи вибору, а не автоматичні рекомендації.

Традиційну систему не слід відкидати лише тому, що вона має застарілу конструкцію. Так само не слід вибирати інвертор лише тому, що він забезпечує більше налаштувань. Можливості обладнання повинні відповідати фактичному процесу.

А як щодо транзисторного зварювання постійним струмом?

Транзисторний постійний струм, також відомий як лінійний постійний струм у деяких класифікаціях обладнання, слід оцінювати окремо від звичайного випрямленого постійного струму.

Лінійні системи постійного струму можуть забезпечувати швидку реакцію та точно контрольовані короткочасні зварювальні імпульси. Залежно від обладнання, вони можуть підтримувати роботу з постійним струмом, постійною напругою або постійною потужністю.

Для прецизійного зварювання акумуляторних виводів відповідним порівнянням може бути:

• Високочастотний інвертор
• Транзисторний або лінійний постійний струм
• Ємнісний розряд
• Джерела живлення змінного струму або інші джерела контактного зварювання

а не просто «інвертор проти постійного струму».

Як високочастотні інверторні, так і транзисторні системи використовувалися для мініатюрного та прецизійного контактного зварювання, оскільки керування зі зворотним зв'язком може забезпечити точне керування короткими зварювальними імпульсами.TWI Global)

Чому сам тип матеріалу не може визначити обладнання

Нікель, нікельована сталь, мідь, алюміній та нержавіюча сталь по-різному реагують на контактне зварювання.

Навіть у межах однієї загальної категорії матеріалів результат може змінюватися через:

• Склад сплаву
• Поверхневе покриття
• Оксидні шари
• Твердість матеріалу
• Допуск товщини
• Кількість шарів
• Контактна зона
• Матеріал електрода
• Геометрія електрода
• Зварювальна сила
• Розсіювання тепла
• Полярність
• Опір вторинного кола

Наприклад, високочастотний інвертор може забезпечити корисне керування процесом для провідного матеріалу, але це не означає, що кожен мідний або алюмінієвий роз'єм можна успішно зварювати контактним зварюванням.

Деякі застосування з шинопроводами або виводами акумуляторів можуть краще підходити для лазерного зварювання, ультразвукового зварювання або іншого процесу з'єднання. Можливість з'єднання слід визначати шляхом оцінки з'єднання та випробування зразків.

Тестування зразків та валідація процесу

Рекомендується провести пробне тестування перед підтвердженням остаточної конфігурації обладнання та цінової пропозиції.

Зазвичай клієнт повинен надати:

• Фактичні акумуляторні елементи
• Вкладки, з'єднувачі або шини
• Специфікації матеріалів
• Інформація про товщину
• Креслення, що показують структуру суглоба
• Репрезентативні зразки виробництва
• Необхідні місця зварювання
• Стандарти якості та інспекції
• Цільовий виробничий цикл

Початкове тестування може оцінити:

• Зовнішній вигляд зварного шва
• Міцність на відшаровування
• Сила натягу
• Електричний опір
• Бризки
• Прогорання
• Вдавлювання електрода
• Деформація заготовки
• Ділянка, що постраждала від тепла
• Час циклу
• Знос електродів
• Повторюваність для кількох зразків

Успішне зварювання зразка підтверджує лише початкову придатність до випробування в умовах випробувань. Воно не підтверджує автоматично стабільність безперервного виробництва.

Під час пілотної експлуатації також слід враховувати допуски матеріалу, точність кріплення, обслуговування електродів, керування оператором, швидкість виробництва та кількість послідовних зварних швів.

Контроль якості та критерії прийнятності

Перед розміщенням замовлення покупець і постачальник обладнання повинні узгодити вимірювані критерії приймання.

Це може включати:

• Затверджені контрольні зразки
• Метод випробування на міцність на відшарування або розтягування
• Метод вимірювання електричного опору
• Прийнятний вигляд зварного шва
• Максимально допустиме розбризкування або деформація
• Цільовий час циклу
• Тривалість безперервного робочого випробування
• Процедура зміни продукту
• Вимоги до управління рецептами
• Запис даних зварювання
• Логіка тривоги та відхилення
• Вимоги до обслуговування електродів
• Положення про безпеку обладнання
• Обсяг заводських приймальних випробувань
• Обсяг приймальних випробувань на місці
• Обов'язки щодо встановлення та навчання

Жоден відповідальний постачальник зварювального обладнання не повинен обіцяти нульовий рівень дефектів або 100% вихід продукції без чітко визначених матеріалів, умов експлуатації, методів контролю та перевірки проекту.

Типові сценарії застосування

Високочастотне інверторне контактне зварювання може бути оцінено для таких застосувань, як:

• Зварювання нікелевих стрічок для циліндричних акумуляторів
• Зварювання нікельованих сталевих роз'ємів
• Акумуляторні блоки побутової електроніки
• Акумуляторні блоки для електроінструментів
• Акумуляторні блоки для електровелосипедів та легких електромобілів
• Вибрані з'єднання виводів та клем акумулятора
• Автоматизовані станції зварювання акумуляторних блоків

Цей процес не підходить автоматично для кожного призматичного модуля, виводу мішечкового елемента, мідного роз'єму, алюмінієвої шини або компонента акумулятора ESS.

Для цих застосувань постачальник повинен спочатку переглянути фактичну комбінацію матеріалів, структуру з'єднання, необхідну площу зварювання, доступ до електрода, стандарт якості та цільовий виробничий цикл.

Контрольний список покупця

Перш ніж порівнювати ціни на машини контактного зварювання, запитайте:

1. Яка технологія живлення включена до цінової пропозиції?
2. Які матеріали комірок, вкладок та з'єднувачів будуть оброблені?
3. Яка товщина, покриття та кількість шарів матеріалу?
4. Які режими керування виходом та зворотного зв'язку доступні?
5. Які функції моніторингу зварювання та запису даних включені?
6. Чи входять до комплекту зварювальна головка, трансформатор, електроди, кріплення та система охолодження?
7. Чи може постачальник провести пробне зварювання перед остаточним налаштуванням?
8. Які стандарти якості будуть використовуватися під час FAT?
9. Який необхідний виробничий цикл та рівень автоматизації?
10. Що входить до вартості встановлення, навчання, запасних частин та післяпродажної підтримки?

Кошториси на обладнання не можуть бути точно порівняні, якщо чітко не визначено обсяг зварювальних робіт, інструменти, функції керування, вимоги до автоматизації, методи випробувань та стандарти приймання.

Чому саме Styler

Styler — виробник обладнання для зварювання акумуляторів, що пропонує рішення для контактного зварювання, лазерного зварювання та складання акумуляторних блоків для виробництва акумуляторів.

Замість того, щоб рекомендувати обладнання лише на основі моделі акумулятора, Styler оцінює зварювальний матеріал, структуру з'єднання, цільовий показник якості, виробничий цикл, метод роботи та вимоги до автоматизації.

Залежно від обсягу проекту, оцінювання може включати:

• Обговорення процесу зварювання
• Зразок тестування доцільності
• Вибір джерела живлення для зварювання
• Конфігурація зварювальної головки та електрода
• Розробка світильників
• Напівавтоматичне обладнання
• Автоматизована інтеграція складання акумуляторного блоку
• Вимоги до моніторингу виробництва
• Підтримка встановлення та навчання

Остаточну конфігурацію слід підтвердити після технічної оцінки. Налаштування базується на доцільності проекту та визначених критеріях прийнятності.

Часті запитання

Чи завжди інверторний зварювальний апарат кращий за звичайний зварювальний апарат постійного струму?

Ні. Високочастотний інвертор зазвичай забезпечує більш гнучкі можливості керування, моніторингу та автоматизації, але кращий вибір залежить від матеріалу, конструкції з'єднання, вимог до часу зварювання, обсягу виробництва та стандарту приймання.

Чи є інверторний зварювальний апарат опору зварювальним апаратом постійного струму?

Багато високочастотних інверторних систем контактного зварювання подають випрямлений постійний струм на зварювальні електроди. «Інвертор» описує внутрішню архітектуру перетворення енергії та керування, тоді як «постійний струм» описує форму вихідного струму. Тому ці терміни не обов'язково є протилежними.

Чи може один інверторний зварювальний апарат обробляти різні моделі акумуляторів?

Можливо, але доцільність залежить від матеріалів, товщини, структури з'єднань, необхідного діапазону струму, зварювальної головки, електродів, пристосувань та методу виробництва. Різні вироби можуть вимагати різного оснащення або навіть різного джерела живлення.

Чи можна зварювати мідні та алюмінієві деталі акумуляторів контактним зварюванням?

Деякі мідні або алюмінієві з'єднання можуть бути технічно здійсненними, але самих лише назв матеріалів недостатньо для підтвердження процесу. Потрібні випробування зразків та оцінка з'єднання. Для деяких застосувань може краще підходити лазерне або ультразвукове зварювання.

Чи потрібне тестування зразків перед покупкою?

Наполегливо рекомендується проводити вибіркові випробування, коли комбінація матеріалів, товщина, конструкція з'єднання або вимоги до якості ще не були перевірені. Випробування допомагають визначити початкову доцільність та конфігурацію обладнання, але перевірка безперервного виробництва все ще необхідна.

Висновок

Вибір між високочастотним інвертором та звичайною системою контактного зварювання постійним струмом має починатися з місця з'єднання акумулятора, а не з назви обладнання.

Спочатку визначте формат комірки, комбінацію матеріалів, товщину, геометрію з'єднання, вимоги до міцності зварного шва, вимоги до електричного опору, цільовий час циклу та обсяг автоматизації.

Потім оцініть, яке джерело живлення, зварювальна головка, електроди, кріплення та функції моніторингу можуть відповідати цим вимогам.

Високочастотний інвертор може забезпечити цінні можливості керування та інтеграції для прецизійного зварювання акумуляторів, але він не є автоматично правильним рішенням для кожного акумуляторного продукту. Випробування зразків та чітко визначені критерії прийнятності є важливими перед остаточним визначенням конфігурації обладнання.

Обговоріть ваше застосування зварювання акумуляторів

Надішліть Styler ваші акумуляторні елементи, зварювальні матеріали, специфікації товщини, креслення, вимоги до якості та цільовий виробничий цикл.

Наша команда може розглянути заявку, обговорити зразки зварювання та порекомендувати рішення для контактного зварювання або складання акумуляторних блоків на основі фактичних вимог проекту.

Вебсайт: www.stylerwelding.com

Email: sales4@styler.com.cn

WhatsApp: +86-15218784866