石新華：超聲金屬焊接過程在線監(jiān)控技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應(yīng)用
圖為上海驕成機電設(shè)備有限公司石新華博士
石新華：大家好！我是來自上海驕成機電設(shè)備有限公司研發(fā)部石新華。今天我跟大家交流一下超聲金屬焊接過程在線監(jiān)控技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應(yīng)用。
我分三部分來介紹一下我的內(nèi)容。首先我簡單介紹一下我們上海驕成公司，第二介紹一下我們焊接的檢測技術(shù)，第三介紹一下在線檢測技術(shù)的一些特點和特色。
我們上海驕成是十年來一直是提供高端超聲波應(yīng)用的國家高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有公司有60多項專利和軟件著作權(quán)。公司的產(chǎn)品也經(jīng)過了9001、CE等認(rèn)證。
公司的主要研發(fā)成員來自上海交通大學(xué)。
我們跟上海交通大學(xué)多年來一直保持長期的合作，特別是在超聲波的焊接工藝以及超聲波的其他應(yīng)用方面。這就是我們公司在超聲波應(yīng)用工藝上獲得的一些國家支持的基因項目，以及政府輔助的一些項目的展示。
2、焊接質(zhì)量在線檢測技術(shù)，我來介紹一下這個。
我分三部分來介紹一下，第一部分我簡單介紹一下超聲金屬焊的原理，第二部分介紹現(xiàn)有的市場上的一些常見的評價朝覲金屬焊焊接質(zhì)量的一些方法；3、介紹一下我們公司實時監(jiān)控上的一些原理和特點。
超聲金屬焊在學(xué)術(shù)上、業(yè)內(nèi)還沒有比較公認(rèn)的原理，它的超聲焊接過程中發(fā)熱量和溫度是遠(yuǎn)達(dá)不到供電的熔點。超聲所需要的壓力是很小的，所以它不屬于壓力焊的范疇。超聲焊是在外來高頻振動和超聲的作用下使得兩個焊件表面之間達(dá)到分子間的融合。這個焊縫表面會逐漸形成一層金屬的化合物。塑性表型和材料流動是超聲焊得以正常運行一個非常重要的特點。
超聲焊可以順利進(jìn)行的是焊接能量，這里指的焊接能量不僅僅是一個量化的，不僅僅是一個量化的能力，同時也有能量的特征。這兩個決定了超聲焊的材料流動和超聲焊焊接過程中的能量以及能量的特征決定了一個焊接過程順利進(jìn)行的必然條件。
這是在熒光顯微鏡下顯示的，超聲金屬焊焊接過程的幾種主要的形態(tài)，一個是正常焊，就是金屬間的化合物在熒光顯微鏡下以不同的顏色出現(xiàn)，再就是過焊，使得材料的塑性變形，不足以抵抗這部分的能量，同而發(fā)生了破裂。
現(xiàn)在超聲焊所應(yīng)用的一些簡檢驗方法，基本上是以下5類，最常見的是焊后進(jìn)行測試，第二是通過熒光顯微鏡來看，還可以有直線位移傳感器，這5種評判方法，必須是焊后，是離線的，第二必須對焊件進(jìn)行破壞，這幾種方法都難以對整個過程進(jìn)行一個全面而有效的評估。
我們的超聲金屬焊接實時監(jiān)控技術(shù)是一種基于多傳感器結(jié)合的技術(shù)。我剛才講過的，第一塑性變形和材料流動，第二是焊接能力的特點，是絕對超聲焊可以順利進(jìn)行的重要因素。
這是我們這個焊接系統(tǒng)的一個基本原理，我們會在焊縫的底座安裝兩類傳感器，第一類是類似振動傳感器，我要評估這個材料流動和塑性變形的特點，這個塑性變形和材料流動是沒有辦法用低頻段的傳感器測量到，所以我必須要用高頻段的相關(guān)傳感器來測量。
測量到的信號，我們首先要經(jīng)過信號處理，會跟我們整個軟件的算法庫里面建立的一些樣本進(jìn)行模式匹配評估，綜合評估下來，會對焊縫曲的狀態(tài)做出一個決策。
這就是我們這個監(jiān)控系統(tǒng)的一些主要的東西。
右側(cè)是檢測結(jié)果，右上角是模式匹配算法所得出的評價，左邊是相關(guān)的A信號里面得到的一些算法。對當(dāng)前焊接狀態(tài)下塑性變形、材料流動以及能量的特點進(jìn)行評估，評估完之后對整個焊接狀態(tài)會做出一種評價，評價它屬于哪一種類別。
3、我介紹一下我們上海驕成在超聲焊設(shè)備及其在線檢測技術(shù)上有什么特色。
1、我們驕成20K的超聲金屬焊機。我們的超聲金屬焊機基本上擁有現(xiàn)有市面上進(jìn)口所有機器的特點，但是不同的是，我們的發(fā)聲器是隧道式散熱，這是我們發(fā)聲器獨有的技術(shù)，會使得電子原器件的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的發(fā)聲器。
我們也有40K超聲金屬焊機，我們40K的焊機具有我們20K焊機所有的特點。
我們公司有非常先進(jìn)的設(shè)備，來保證我們齒型的精度，同時，我們公司擁有非常先進(jìn)的共聚焦顯微鏡。這是我們公司超聲金屬焊的一些應(yīng)用展示。
這就是我們公司在線的監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對超聲波金屬焊接質(zhì)量進(jìn)行一些在線檢測，同時對整個焊接的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些管理。
這就是我的一些主要介紹。
我們上海驕成十多年來一直在超聲波應(yīng)用和監(jiān)控領(lǐng)域積累了很多的經(jīng)驗，希望在該領(lǐng)域跟電池行業(yè)也可以一起發(fā)展。我們上海驕成愿意為中國鋰電池事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)，我們一定為鋰電池廠家提供品質(zhì)優(yōu)良的超聲波金屬焊接設(shè)備，以及在線監(jiān)控系統(tǒng)。謝謝大家！
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