Преимущества лазерной очистки: повышение качества, надежности и эффективности производства аккумуляторов 

Преимущества лазерной очистки: повышение качества, надежности и эффективности производства аккумуляторов

При производстве аккумуляторов для электромобилей и систем накопления энергии поддержание чистоты имеет решающее значение для выпуска безопасной, надежной и эффективной продукции высокого качества. Кроме того, в условиях глобального перехода на электрический транспорт и дефицита сырья особое значение приобретает повышение выхода годной продукции.

Загрязнения, возникающие в процессе производства, могут привести к ухудшению характеристик аккумуляторного блока, включая снижение плотности заряда и срока службы, а в крайних случаях — к возникновению теплового разгона.

Аккумуляторные модули должны отличаться долговечностью и надежностью работы в суровых климатических условиях. Их конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы предотвратить катастрофическое разрушение при столкновении. Загрязнения могут снизить прочность соединений, ухудшить качество сварки или нарушить герметичность корпуса.

Источники загрязнений весьма разнообразны: от остатков масел и смазок, оставшихся после предыдущих этапов обработки, и загрязнений, возникших из-за ненадлежащего обращения при упаковке и транспортировке поставщиками, до твердых частиц, образующихся непосредственно в процессе сборки.

Какие участки требуют очистки?
К числу распространенных операций при производстве аккумуляторных модулей относятся:

Удаление оксидов с катодов, анодов и шин аккумуляторов для улучшения свариваемости и электропроводности. Очистка корпусов и кожухов перед герметизацией для удаления масел и остатков загрязнений, что повышает пыле- и влагозащищенность. Очистка перед приваркой герметизирующих штифтов в процессе производства аккумуляторов. Очистка и активация боковых поверхностей призматических ячеек для улучшения адгезии электроизоляционных и теплоизоляционных материалов. Очистка контактных выводов (токосъемников) для повышения проводимости.

Очистка поверхностей для установки датчиков теплового контроля внутри аккумуляторного модуля.
Очистка поверхностей теплообменников для электронных компонентов системы управления аккумулятором (BMS).
Очистка поверхности перед нанесением маркировки.
Очистка поверхности перед установкой пластин охлаждения (или нагрева) на аккумуляторный модуль.
Очистка контактных поверхностей между модулем и корпусом аккумуляторного блока для обеспечения эффективного отвода тепла.

Насколько чистой должна быть поверхность? Для решения этих задач производители автомобильных аккумуляторов приняли стандарт ISO 16232 в качестве международного стандарта оценки чистоты; при этом многие также используют более детализированные стандарты VDA 19.1 и VDA 19.2, разработанные Немецкой ассоциацией автомобильной промышленности (VDA). Стандарт VDA 19.1 является общим стандартом для обнаружения и измерения загрязнений, тогда как VDA 19.2 посвящен производственным и сборочным процессам, направленным на предотвращение загрязнения. Техническая цель в отношении чистоты — достижение требуемого уровня без излишеств; речь идет о соблюдении необходимых стандартов, а не о стремлении к абсолютной чистоте.

Оценка чистоты: Для успешного внедрения мер и процедур по обеспечению чистоты производители оценивают различные факторы, влияющие на производственный процесс, включая производственную среду, логистику и упаковку, персонал, а также технологическое и сборочное оборудование.

Оценка производственной среды: Оценка среды может включать установку ловушек для частиц в производственных зонах для сбора и анализа загрязнителей, присутствующих в воздухе, и выявления локальных очагов загрязнения, что позволяет своевременно принимать корректирующие меры.

Логистика и упаковка: Логистика и упаковка также могут быть источниками загрязнения; например, картон может выделять частицы или пыль при транспортировке. Кроме того, сами компоненты могут быть загрязнены из-за недостаточного контроля качества у поставщика или неэффективных методов очистки.

Технологическое оборудование: Само технологическое оборудование может генерировать частицы вследствие вибрации или износа компонентов. Остатки смазочных материалов, консистентных смазок и охлаждающих жидкостей со станков могут загрязнять обработанные детали, так же как и химические вещества, например, разделительные составы для пресс-форм.

Проектирование с учетом требований к чистоте: Вопросы чистоты необходимо учитывать на ранних этапах проектирования для создания модульных конструкций, отвечающих этим требованиям. Например, грамотные проектные решения позволяют легко избежать таких проблем, как «мертвые зоны» и щели, в которых может скапливаться стружка.

Обучение персонала: Обучение сотрудников правилам поддержания чистоты играет ключевую роль в повышении качества. Такое обучение должно учитывать стандарты поставщиков, соответствовать требованиям конечного заказчика и отвечать нормам VDA 19 / ISO 16232.

Обучение в первую очередь ориентировано на производственных рабочих, отвечающих за перемещение материалов и сборку. Сотрудники должны понимать и в полной мере осознавать концепцию технической чистоты.

Производители часто прибегают к автоматизации, чтобы исключить вариативность, свойственную ручным процессам. Оценка чистоты производства: Критически важным этапом является осмотр и оценка производственного оборудования. Оборудование — и особенно те его части, которые непосредственно контактируют с обрабатываемыми деталями, — требует практической оценки для выявления потенциально уязвимых мест и принятия корректирующих мер.

Установление предельных значений и технических требований

После выявления источников загрязнения для установления предельных значений и формирования технических требований (таких как классы технической чистоты, выбор оборудования для контроля, методы испытаний и рабочие процедуры) используются статистические методы и рекомендации заказчика.
Определение необходимых требований на основе стандартов и спецификаций конкретного заказчика
Определение методов и параметров
Разработка технологического процесса

Обеспечение чистоты деталей

Хотя чистоту можно контролировать и измерять, частицы и органические загрязнения неизбежно попадают на производственную линию; поэтому очистка компонентов является обязательным условием достижения высоких стандартов качества. Хотя существуют такие технологии, как абразивоструйная и криогенная (сухим льдом) очистка, а также химическая обработка, они не лучшим образом подходят для крупносерийного поточного производства. В этом отношении лазерная обработка выгодно отличается, представляя собой экономически эффективное и экологически безопасное решение. К числу распространенных областей применения лазерной очистки относятся:
Удаление загрязнений, таких как ржавчина, масляные пятна и продукты сгорания.
Снятие покрытий (краски, электрофорезных покрытий, керамики, оксидных слоев) и подготовка поверхностей к сварке, склеиванию, окраске или нанесению защитных слоев для улучшения конечного результата.
Улучшение адгезии за счет очистки или обработки поверхности перед склеиванием.
Предварительная очистка деталей перед нанесением покрытий для продления срока их службы.

Подводя итог, можно сказать, что для выпуска безопасной, надежной и качественной продукции необходимо использовать чистые исходные материалы. Понимание источников загрязнения, установление допустимых норм и следование принципу «очистка до необходимого уровня, а не избыточная очистка» (то есть удаление загрязнений ровно в том объеме, который требуется, а не максимально возможном) способствуют повышению качества изделий и снижению количества брака или затрат на переделку. Будь то подготовка к сварке, склеиванию или удаление покрытий, лазерные технологии предлагают идеальное решение, которое легко интегрируется в процессы массового производства. Они обладают следующими преимуществами:

Бесконтактный процесс, отличающийся высокой гибкостью, избирательностью и точностью: лазер воздействует только на целевой участок, что исключает необходимость в таких операциях, как маскирование.

Высокая скорость обработки: в зависимости от типа удаляемого загрязнения лазер способен очищать сотни квадратных дюймов поверхности в секунду. Лазерная очистка безопасна и экологична; она не требует использования абразивных материалов или химических растворителей, а значит, отпадает необходимость в операциях по обращению с отработанными абразивами или химикатами и их утилизации.

Простота автоматизации и возможность интеграции непосредственно в производственные цеха.