Hoogfrequent omvormer versus conventioneel gelijkstroomweerstandlassen voor de productie van batterijen

Kiezen tussen eenhoogfrequent omvormerEn de keuze voor een conventioneel gelijkstroomweerstandslassysteem mag niet alleen gebaseerd zijn op de prijs van de apparatuur, de machinegrootte of het woord 'inverter'.

Beide systemen kunnen gelijkstroom leveren voor het lassen, maar ze genereren en regelen die stroom op verschillende manieren. Voor batterijfabrikanten ligt het praktische verschil in stroomrespons, golfvormregeling, procesfeedback, bewakingsmogelijkheden, automatiseringsintegratie en geschiktheid voor de daadwerkelijke lasverbinding.

Een hoogfrequentomvormer heeft vaak de voorkeur wanneer een lasapplicatie met accu's korte en programmeerbare lasschema's, gesloten-lus procesregeling, productiedata en stabiele integratie in geautomatiseerde apparatuur vereist. Een conventioneel gelijkgericht DC-systeem op netfrequentie kan geschikt blijven voor minder veeleisende of stabielere toepassingen waarbij eenvoudige bediening en onderhoud de belangrijkste prioriteiten zijn.

De definitieve keuze moet nog worden bevestigd op basis van het celformaat, het materiaal van de lipjes of stroomrails, de materiaaldikte, de verbindingsstructuur, de laskracht, de kwaliteitsnorm en de beoogde productiecyclus.

Waarom deze vergelijking belangrijk is voor de batterijproductie

Batterijweerstandlassen is niet zomaar een kwestie van stroom door twee metalen onderdelen laten lopen.

Het lasresultaat wordt beïnvloed door verschillende onderling samenwerkende variabelen:

• Elektrische stroom
• Lastijd
• Elektrodekracht
• Contactweerstand
• Oppervlaktecoating en reinheid
• Elektrodeconditie
• Materiaaldikte en aantal lagen
• Gewrichtsgeometrie
• Herhaalbaarheid van de armatuur
• Warmteafvoer

Een voeding die toereikend is voor een stabiele, relatief eenvoudige verbinding, biedt mogelijk niet voldoende procescontrole voor een dunne batterijlip, een meerlaagse connector of een productielijn die traceerbaarheid vereist.

Tegelijkertijd lost de keuze voor de meest geavanceerde voeding niet automatisch een ongeschikte lasverbinding of een inconsistente elektrodedruk op. De lasvoeding, transformator, laskop, elektroden, opspaninrichting en werkstuk moeten als één processysteem functioneren.

Voedingen voor weerstandslassen zijn verkrijgbaar in verschillende technische categorieën, waaronder hoogfrequent-inverter-, lineaire DC-, capacitieve ontladings- en AC-systemen. Zowel hoogfrequent-inverter- als lineaire DC-systemen kunnen een gereguleerde output leveren, maar ze gebruiken verschillende voedingsarchitecturen en moeten niet als dezelfde technologie worden beschouwd.AMADA LASTECHNIEK)

Wat is een conventioneel gelijkstroomweerstandslassysteem?

In dit artikel verwijst "conventionele gelijkstroom" specifiek naar een weerstandslassysteem op basis van een transformator en gelijkrichter die op netfrequentie werken.

Een vereenvoudigde bedieningsvolgorde is:

1. De binnenkomende wisselstroom komt een netfrequentietransformator binnen.
2. De transformator verlaagt de spanning en verhoogt de beschikbare lasstroom.
3. Een gelijkrichter zet de uitgang van de transformator om in gelijkstroom.
4. De lasstroom wordt via het secundaire circuit, de elektroden en het werkstuk geleverd.

Dit type systeem kan een relatief eenvoudige elektrische structuur bieden en kan in geschikte bedrijfsomstandigheden duurzaam zijn.

Afhankelijk van het ontwerp van de controller en de apparatuur kan dit echter minder flexibiliteit bieden bij het aanpassen van de lastijd, het vormgeven van de golfvorm, snelle feedback, productiebewaking en communicatie met geautomatiseerde apparatuur.

Het is belangrijk deze categorie niet te verwarren met transistor- of lineaire DC-weerstandslassystemen. Lineaire DC-voedingen kunnen een snelle en zeer nauwkeurige lasoutput leveren en worden vaak gebruikt voor precisie-microlasapplicaties.

Wat is een hoogfrequent inverter-weerstandslasapparaat?

Een hoogfrequent inverter-weerstandslasvoeding zet normaal gesproken de binnenkomende wisselstroom om in gelijkstroom en gebruikt vervolgens elektronische schakeling om een ​​hoogfrequente golfvorm te creëren. Na spanningsomzetting en secundaire gelijkrichting wordt een gecontroleerde lasstroom naar de elektroden geleverd.

De belangrijkste meerwaarde van deze architectuur is niet alleen dat de transformator kleiner kan zijn. Het grootste voordeel is de mogelijkheid om snelle elektronische besturing en feedback te ondersteunen.

Afhankelijk van de configuratie van de apparatuur, eenhoogfrequent omvormerkan het volgende bieden:

• Gesloten-lus stroomregeling
• Constantstroom-, constantspannings- of constantvermogensmodi
• Programmeerbare lasschema's
• Meertraps- of meerpulsgolfvormen
• Stroom-, spannings-, weerstands- of energiemonitoring
• Bewaking van de laslimiet
• Gegevensuitvoer voor productieregistraties
• Interfaces voor automatiseringsintegratie

Hoogfrequent-omvormersystemen worden veel gebruikt waar nauwkeurige, programmeerbare energielevering en compatibiliteit met automatisering vereist zijn. De beschikbare regelmodi, terugkoppelingssnelheid, bewakingsfuncties en uitgangscapaciteit variëren echter per model en dienen te worden gecontroleerd in de specificaties van de betreffende apparatuur.AMADA LASTECHNIEK)

 

(Afbeelding: Styler)

 

Veelvoorkomende pijnpunten voor kopers en ingenieurs

Batterijfabrikanten stuiten vaak op de volgende problemen bij het vergelijken van lassystemen.

De twee citaten gebruiken verschillende technische terminologie.

De ene leverancier biedt mogelijk een inverter-puntlasmachine aan, terwijl een andere een transistor-gelijkstroomlasmachine of een conventionele gelijkstroomweerstandslasmachine aanbiedt. De namen van de apparaten alleen geven niet aan of de systemen vergelijkbare besturingsmodi, vermogen, laskoppen, bewakingsmogelijkheden, gereedschappen of automatiseringsinterfaces bieden.

De proeflassen zien er acceptabel uit, maar de productieresultaten fluctueren.

Een eerste proefstuk kan onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden worden geproduceerd. Tijdens continue productie kunnen variaties in materiaalcoating, elektrodeslijtage, positionering van de mal, oppervlakteconditie en celtolerantie de consistentie van de las beïnvloeden.

Het huidige product maakt gebruik van een dunne nikkelstrip, maar toekomstige producten zullen mogelijk andere connectoren gebruiken.

Een machine die alleen voor het huidige voorbeeld is geselecteerd, is mogelijk niet geschikt voor toekomstige wijzigingen in materiaal, dikte, aantal lagen of lasgeometrie. Omgekeerd garandeert de aanschaf van een veel grotere voeding niet dat deze betere controle biedt voor een dunne en warmtegevoelige verbinding.

Kopers richten zich op maximale actuele waarde.

Maximale output is slechts één parameter van de apparatuur. Stabiele productie hangt ook af van de minimaal regelbare output, de stroomoplooptijd, de lastijdresolutie, de feedbackmodus, de elektrodekracht, het ontwerp van het secundaire circuit en de procesherhaalbaarheid.

De klant verzoekt om het lassen van koper of aluminium, zonder de lasverbinding te specificeren.

De materiaalnamen alleen zijn niet voldoende om de haalbaarheid te bevestigen. Koper en aluminium hebben verschillende elektrische, thermische, oppervlakte- en mechanische eigenschappen. Hun lasbaarheid hangt af van de specifieke materiaalcombinatie, coating, dikte, voegontwerp, warmtebalans, toegankelijkheid van de elektroden en aanvaardbare vervorming.

Technische beslissingsfactoren

Voordat de koper kiest voor een hoogfrequent inverter of een conventioneel DC-weerstandslassysteem, dient hij de volgende informatie te verstrekken.

Batterij- en werkstukinformatie

• Celformaat en afmetingen
• Constructie van celterminals
• Lip-, connector- of stroomrailmateriaal
• Oppervlaktebeplating of -coating
• Individuele laagdikte
• Totaal aantal lagen
• Voegoverlap en laslocatie
• Toegankelijkheid van de elektrode
• Aanvaardbare celvervorming

De keuze voor de apparatuur mag niet alleen gebaseerd zijn op het feit dat het product gebruikmaakt van een 18650-, 21700-, prismatische of pouch-cel. Twee accupakketten met hetzelfde celtype vereisen mogelijk verschillende lassystemen, omdat hun connectoren en verbindingsstructuren verschillen.

Kwaliteitseisen voor lassen

• Vereiste afpel- of treksterkte
• Vereiste elektrische weerstand
• Aanvaardbaar lasuiterlijk
• Maximale spatvorming of indrukking
• beperking van het door hitte getroffen gebied
• Temperatuurlimiet van de cel
• Vereiste voor procesconsistentie
• Inspectie- en traceerbaarheidseisen

Productievereisten

• Vereiste lasnaden per product
• Doelcyclustijd
• Dagelijks of jaarlijks productievolume
• Handmatig, halfautomatisch of automatisch laden
• Productwisselfrequentie
• Vereiste receptopslag
• Vereisten voor gegevensregistratie
• PLC- of MES-communicatie
• Integratie stroomopwaarts en stroomafwaarts

Fabrieks- en servicevereisten

• Beschikbare elektrische aansluiting
• Koelingsvereisten
• Persluchtvereisten
• Installatieruimte
• Operator training
• Reserve-elektroden en verbruiksartikelen
• Preventief onderhoud
• Lokale of externe technische ondersteuning

Welk systeem is geschikter?

Een hoogfrequentomvormer is mogelijk geschikter wanneer:

• Het lasschema is kort en vereist nauwkeurige afstemming.
• De toepassing vereist een gesloten-lusregeling voor stroom, spanning of vermogen.
• De fabrikant produceert verschillende productmodellen en heeft daarvoor recepten nodig.
• Productie vereist controle van het lasproces en data-output.
• De stroomvoorziening moet geïntegreerd kunnen worden met automatische aanvoer-, positionerings-, inspectie- of afkeursystemen.
• Variaties in het secundaire circuit moeten worden opgevangen door middel van snellere terugkoppeling.
• Het project vereist een compacte voeding voor machine-integratie.

Een conventioneel gelijkstroomsysteem kan nog steeds geschikt zijn wanneer:

• De verbinding en materiaalcombinatie zijn stabiel en beproefd.
• De applicatie vereist geen complexe golfvormprogrammering.
• De productieomvang is relatief beperkt.
• Uitgebreide gegevensregistratie of geautomatiseerde communicatie is niet nodig.
• Eenvoudig onderhoud is een belangrijke operationele prioriteit.
• Het benodigde lasvenster is reeds gevalideerd met het voorgestelde systeem.

Dit zijn algemene selectieprincipes en geen automatische aanbevelingen.

Een conventioneel systeem mag niet zomaar worden afgewezen omdat het een ouder ontwerp heeft. Evenzo mag een frequentieomvormer niet zomaar worden gekozen omdat deze meer instellingen biedt. De mogelijkheden van de apparatuur moeten aansluiten bij het daadwerkelijke proces.

En hoe zit het met gelijkstroomlassen met transistoren?

Transistor-gelijkstroom, in sommige apparatuurclassificaties ook wel lineaire gelijkstroom genoemd, moet apart van conventionele gelijkgerichte gelijkstroom worden beoordeeld.

Lineaire DC-systemen kunnen een snelle respons en nauwkeurig geregelde laspulsen van korte duur leveren. Afhankelijk van de apparatuur kunnen ze werken met constante stroom, constante spanning of constant vermogen.

Voor nauwkeurig lassen van batterijlipjes is de volgende vergelijking wellicht relevant:

• Hoogfrequent omvormer
• Transistor of lineaire gelijkstroom
• Capacitieve ontlading
• Wisselstroom- of andere weerstandslasvoedingen

in plaats van simpelweg "omvormer versus gelijkstroom".

Zowel hoogfrequent-inverter- als transistorsystemen worden gebruikt voor miniatuur- en precisieweerstandlassen, omdat feedbackregeling een nauwkeurige controle van korte laspulsen mogelijk maakt.TWI Global)

Waarom het materiaalsoort alleen niet voldoende is om de juiste apparatuur te vinden

Nikkel, vernikkeld staal, koper, aluminium en roestvrij staal reageren niet allemaal op dezelfde manier op weerstandlassen.

Zelfs binnen dezelfde algemene materiaalcategorie kan het resultaat verschillen als gevolg van:

• Legeringssamenstelling
• Oppervlaktebeplating
• Oxidelagen
• Materiaalhardheid
• Diktetolerantie
• Aantal lagen
• Contactgebied
• Elektrodemateriaal
• Elektrodengeometrie
• Laskracht
• Warmteafvoer
• Polariteit
• Secundaire circuitweerstand

Een hoogfrequentomvormer kan bijvoorbeeld nuttige procescontrole bieden voor een geleidend materiaal, maar dat betekent niet dat elke koperen of aluminium connector met succes weerstandsgelast kan worden.

Sommige toepassingen met stroomrails of batterijaansluitingen zijn mogelijk beter geschikt voor laserlassen, ultrasoon lassen of een ander verbindingsproces. De haalbaarheid moet worden vastgesteld door middel van een evaluatie van de verbinding en het uitvoeren van proefstukjes.

Steekproefsgewijze controle en procesvalidatie

Het wordt aanbevolen om proefnemingen uit te voeren voordat de definitieve configuratie van de apparatuur en de offerte worden bevestigd.

De klant dient normaal gesproken het volgende aan te leveren:

• Werkelijke batterijcellen
• Lipjes, verbindingsstukken of stroomrails
• Materiaalspecificaties
• Dikte-informatie
• Tekeningen die de gezamenlijke structuur weergeven
• Representatieve productmonsters
• Vereiste laslocaties
• Kwaliteits- en inspectienormen
• Doelproductiecyclus

Bij de eerste tests kan het volgende worden geëvalueerd:

• Uiterlijk van de las
• Schilsterkte
• Trekkracht
• Elektrische weerstand
• Spatten
• Doorbranden
• Elektrode-indrukking
• Werkstukvervorming
• Hitte-aangetast gebied
• Cyclustijd
• Elektrodenslijtage
• Herhaalbaarheid over meerdere monsters

Een succesvolle proeflas bevestigt slechts de initiële haalbaarheid onder de geteste omstandigheden. Het garandeert niet automatisch de stabiliteit van de continue productie.

Bij de proefproductie moet ook rekening worden gehouden met materiaaltoleranties, nauwkeurigheid van de opspaninrichting, onderhoud van de elektroden, bediening door de operator, productiesnelheid en het aantal opeenvolgende lassen.

Kwaliteitscontrole en acceptatiecriteria

Voordat een bestelling wordt geplaatst, moeten de koper en de leverancier van de apparatuur overeenstemming bereiken over meetbare acceptatiecriteria.

Dit kan onder meer het volgende omvatten:

• Goedgekeurde referentiemonsters
• Testmethode voor afpel- of treksterkte
• Meetmethode voor elektrische weerstand
• Aanvaardbaar lasuiterlijk
• Maximale toegestane spatten of vervorming
• Doelcyclustijd
• Duur van de continue bedrijfstest
• Productwisselprocedure
• Vereisten voor receptbeheer
• Registratie van lasgegevens
• Alarm- en afwijzingslogica
• Onderhoudsvereisten voor elektroden
• Veiligheidsvoorschriften voor apparatuur
• Omvang van de fabrieksacceptatietest
• Omvang van de siteacceptatietest
• Verantwoordelijkheden met betrekking tot installatie en training

Geen enkele verantwoordelijke leverancier van lasapparatuur mag een garantie van nul defecten of een productierendement van 100% beloven zonder duidelijk omschreven materialen, bedrijfsomstandigheden, inspectiemethoden en projectvalidatie.

Typische toepassingsscenario's

Hoogfrequent inverter-weerstandslassen kan worden overwogen voor toepassingen zoals:

• Cilindrische batterij nikkelstrip lassen
• Vernikkelde stalen connector lasnaad
• Batterijpakketten voor consumentenelektronica
• Accu's voor elektrisch gereedschap
• Accupakketten voor e-bikes en lichte elektrische voertuigen
• Geselecteerde batterijlipjes en aansluitingen
• Geautomatiseerde lasstations voor accupakketten

Het proces is niet automatisch geschikt voor elke prismatische module, pouchcel-aansluiting, koperen connector, aluminium busbar of ESS-batterijcomponent.

Voor deze toepassingen dient de leverancier eerst de daadwerkelijke materiaalsamenstelling, de verbindingsstructuur, het benodigde lasoppervlak, de toegankelijkheid van de elektroden, de kwaliteitsnorm en de beoogde productiecyclus te beoordelen.

Checklist voor kopers

Voordat u offertes voor weerstandslasmachines vergelijkt, kunt u het beste eerst het volgende navragen:

1. Welke voedingstechnologie is in de offerte inbegrepen?
2. Welke cel-, lip- en connectormaterialen zullen worden verwerkt?
3. Wat zijn de dikte, de coating en het aantal materiaallagen?
4. Welke uitgangsregelings- en feedbackmodi zijn beschikbaar?
5. Welke functies voor het bewaken en registreren van lasgegevens zijn inbegrepen?
6. Zijn de laskop, transformator, elektroden, armatuur en koelsysteem inbegrepen?
7. Kan de leverancier proeflassen uitvoeren voordat de definitieve configuratie wordt gemaakt?
8. Welke kwaliteitsnormen worden er tijdens de FAT-test gehanteerd?
9. Wat is de vereiste productiecyclus en het automatiseringsniveau?
10. Wat is er inbegrepen op het gebied van installatie, training, reserveonderdelen en after-sales support?

Offertes voor apparatuur kunnen pas nauwkeurig met elkaar worden vergeleken als de lasomvang, gereedschappen, besturingsfuncties, automatiseringsvereisten, testmethoden en acceptatienormen duidelijk zijn gedefinieerd.

Waarom Styler?

Styler is een fabrikant van apparatuur voor het lassen van batterijen en levert oplossingen voor weerstandslassen, laserlassen en de assemblage van batterijpakketten voor toepassingen in de batterijproductie.

In plaats van alleen apparatuur aan te bevelen op basis van het batterijmodel, evalueert Styler het lasmateriaal, de verbindingsstructuur, de kwaliteitsdoelstelling, de productiecyclus, de bedieningsmethode en de automatiseringsvereisten.

Afhankelijk van de omvang van het project kan de evaluatie het volgende omvatten:

• Bespreking van het lasproces
• Voorbeeld van haalbaarheidstesten
• Keuze van lasstroomvoorziening
• Laslaskop en elektrodeconfiguratie
• Armatuurontwikkeling
• Halfautomatische apparatuur
• Geautomatiseerde integratie van accupakketten
• Productiebewakingsvereisten
• Installatie- en trainingsondersteuning

De definitieve configuratie moet na een technische evaluatie worden vastgesteld. Maatwerk is gebaseerd op de haalbaarheid van het project en de vastgestelde acceptatiecriteria.

Veelgestelde vragen

Is een inverterlasapparaat altijd beter dan een conventioneel gelijkstroomlasapparaat?

Nee. Een hoogfrequentomvormer biedt over het algemeen flexibelere mogelijkheden voor besturing, bewaking en automatisering, maar de beste keuze hangt af van het materiaal, het ontwerp van de verbinding, de vereiste lastijd, het productievolume en de acceptatienorm.

Is een inverter-weerstandslasapparaat een gelijkstroomlasapparaat?

Veel hoogfrequent inverter-weerstandslassystemen leveren gelijkgerichte DC-uitgang aan de laselektroden. "Inverter" beschrijft de interne architectuur voor energieomzetting en -regeling, terwijl "DC" de vorm van de uitgangsstroom beschrijft. De termen zijn dus niet per se elkaars tegenpool.

Kan één inverterlasapparaat verschillende batterijmodellen verwerken?

Mogelijk, maar de haalbaarheid hangt af van de materialen, diktes, verbindingsstructuren, benodigde stroomsterkte, laskop, elektroden, opspaninrichtingen en productiemethode. Verschillende producten vereisen mogelijk ander gereedschap of zelfs een andere stroomvoorziening.

Kunnen koperen en aluminium batterijonderdelen door middel van weerstandslassen worden verbonden?

Sommige verbindingen van koper of aluminium zijn technisch gezien wellicht mogelijk, maar de materiaalnamen alleen zijn onvoldoende om het proces te bevestigen. Monsteronderzoek en evaluatie van de verbinding zijn vereist. Voor sommige toepassingen is laserlassen of ultrasoon lassen wellicht beter geschikt.

Is het nodig om een ​​proefmonster te laten testen voordat tot aankoop wordt overgegaan?

Het uitvoeren van proefnemingen wordt ten zeerste aanbevolen wanneer de materiaalsamenstelling, dikte, voegontwerp of kwaliteitseisen nog niet zijn gevalideerd. Testen helpt bij het bepalen van de initiële haalbaarheid en de configuratie van de apparatuur, maar validatie tijdens continue productie blijft noodzakelijk.

Conclusie

De keuze tussen een hoogfrequentomvormer en een conventioneel gelijkstroomweerstandslassysteem moet beginnen bij de aansluiting van de accu, niet bij de merknaam van het apparaat.

Definieer eerst het celformaat, de materiaalsamenstelling, de dikte, de voeggeometrie, de vereiste lassterkte, de vereiste elektrische weerstand, de beoogde cyclustijd en de reikwijdte van de automatisering.

Evalueer vervolgens welke voeding, laskop, elektroden, opspaninrichting en bewakingsfuncties aan die eisen kunnen voldoen.

Een hoogfrequentomvormer kan waardevolle controle- en integratiemogelijkheden bieden voor het nauwkeurig lassen van batterijen, maar is niet automatisch de juiste oplossing voor elk batterijproduct. Testen met proefstukken en duidelijk gedefinieerde acceptatiecriteria zijn essentieel voordat de configuratie van de apparatuur definitief wordt vastgesteld.

Bespreek uw toepassing voor het lassen van accu's

Stuur Styler uw batterijcellen, lasmaterialen, diktespecificaties, tekeningen, kwaliteitseisen en beoogde productiecyclus.

Ons team kan de aanvraag beoordelen, proeflassen bespreken en een oplossing voor weerstandslassen of accupakketassemblage aanbevelen op basis van de specifieke projectvereisten.

Website: www.stylerwelding.com

Email: sales4@styler.com.cn

WhatsApp: +86-15218784866