Sigurno zavarivanje baterija i akumulatora
03.06.2019
Varjenje kovine in plastike pri izdelavi baterij je povezano s posebnimi izzivi –omejen prostor, zelo tanke folije in moteči robovi zahtevajo posebne rešitve. Švicarsko podjetje Telsonic AG ima že več kot deset let izkušenj in impresivno znanje na področju varjenja baterij. Torzijski postopek, ki so ga iznašli ti pionirji ultrazvočnega varjenja, se je v tem času razvil v kraljevsko disciplino. Da je kos tudi najzahtevnejšim nalogam, bomo pokazali na štirih primerih.
»Kod ultrazvučnog zavarivanja kontakata i odvodnika akumulatorskih baterija za mobilne telefone, potrebno je riješiti neke probleme i stoga za taj posao nisu primjereni baš svi postupci,« naglašava Aleks Lichtenegger, direktor tvrtke VIAL Automation d.o.o. Jedan od najvećih izazova je brzina proizvodnje. Duge putanje pozicioniranja sonotroda u obliku glave kladiva kod longitudinalnog ultrazvučnog zavarivanja ni izdaleka ne omogućuju željene brze cikluse. Kod torzijskog postupka ultzrazvučnog zavarivanja, koji su razvili u Telsonicu, vitka sonotroda se dodaje odozgo i može se zadržati neposredno iznad točke zavarivanja na visini svega nekoliko milimetara, pa je stoga pozicioniranje iznimno brzo. Sljedeća prednost je stvaranje sile zavarivanja u središnjoj osi zavarivanja. Torzijsko gibanje praktično ne opterećuje područja ispod kontakata i tako ih osigurava, a alati se također ne savijaju.
E-mobilnost zahtijeva sigurno zavarivanje baterija
Telsonicov postupak sa svim svojim prednostima se iskazuje i pri izradi baterija za električna vozila. Tamo se torzijski zavaruju priključci tranzistora IGBT, a sonotrode se isto tako dodaju odozgo s kratkom putanjom pozicioniranja. Radi ometajućih rubova limova za zaštitu os elektromagnetskih smetnji, koje strše u visinu, mnogo kontakata modula snage uopće ne bi bilo moguće zavariti nekako drugačije. Pri tome se primjenjuju dva postupka, gdje se pomiče ili IGBT, ili sonotroda. Torzijski postupak je također vrlo nježan prema donjem pripremku za zavarivanje, tako da je osjetljiva keramička ploča ispod bakra opterećena samo s malim silama.
Sigurno spajanje lakog aluminija
Sljedeći primjer je sigurno zavarivanje dvaju raznolikih materijala – poniklanog bakra i aluminija. Aluminijski kabel presjeka 200 mm2 se pouzdano zavaruje s debelostijenim cijevnim kabelskim uzicama od poniklanog bakra. Ono što predstavlja poteškoću za uobičajene postupke, pouzdano uspijeva Telsonicovoj tehnologiji PowerWheel®. U postupku torzijskog ultrazvučnog zavarivanja se s velikim unosom energije u kratkom vremenu spajaju aluminijski vodič i bakreni kontakt. Postupak PowerWheel® omogućuje, da se u vrlo kratkom vremenu ostvari pritisak zavarivanja do 8000 kN i da se kroz debelu stijenku kabelske uzice u zonu spajanja provodi snaga od 10 kW, koja ostvaruje čvrsti spoj. Torzijski postupak naravno daje najbolje rezultate kod pripremaka za zavarivanje valjkastog oblika. Kod okruglih čepova, obruča i vijaka, moguće je primjenjivati sonotrode, koje na sredini imaju rupu, što ne omogućuje niti jedan drugi postupak. Automobilski proizvođač tako zavaruje čelični čep, koji je utisnut u vitku od bakar-nikla, te prednji kraj aluminijske sabirnice za kontakt sa starterom. Zavareni spoj bez prekida potpuno okružuje čep. Postupak, koji se izvodi u automatiziranom proizvodnom procesu osigurava zahtijevane kratke cikluse i velik broj proizvoda.
Zavarivanje tankih folija bez oštećenja
Postupak torzijskog zavarivanja Telsonic se primjenjuje i kod zavarivanja folija u pakete za litij-ionske baterije, bez da se ošteti osjetljiva gornja folija. Pojedinačne folije od aluminija i bakra, debele jedna 10-20 µm tako su sigurno spojene paket s visokom čvrstoćom.