Sigurno zavarivanje baterija i akumulatora
08.07.2019
Zavarivanje metala i plastike pri izradi baterija povezano je s posebnim izazovima – ograničen prostor, vrlo tanke folije i ometajući rubovi zahtijevaju posebna rješenja. Švicarska tvrtka Telsonic AG ima već više od deset godina iskustva i impresivno znanje na području zavarivanja baterija. Torzijski postupak, koji su izumili ti pioniri ultrazvučnog zavarivanja, u tom razdoblju se razvio u kraljevsku disciplinu. Da je u stanju odgovoriti na najzahtjevnije zadatke, pokazati ćemo na četiri primjera.
»Kod ultrazvučnog zavarivanja kontakata i odvoda akumulatorskih baterija za mobilne telefone, potrebno je riješiti neke probleme, a za to nisu primjereni baš svi postupci,« ističe Aleks Lichtenegger, direktor tvrtke VIAL Automation d.o.o. Jedan od većih izazova je brzina proizvodnje. Dugi putovi pozicioniranja sonotroda u obliku glave kladiva kod longitudinalnog ultrazvuč- nog zavarivanja ni izdaleka ne omogućuju željene brzine ciklusa. Kod torzijskog postupka ultrazvučnog zavarivanja, koji su razvili u Telsonicu, vitka sonotroda se dodaje odozgo te se može zadržavati neposredno iznad točke zavarivanja na visini svega nekoliko milimetara, pa je stoga pozicioniranje iznimno brzo. Sljedeća prednost je ostvarivanje sile zavarivanja u središnjoj osi zavarivanja. Torzijsko gibanje praktično ne opterećuje područja ispod kontakata te ih tako zaštićuje, a alati se ne savijaju.
E-mobilnost zahtijeva sigurno zavarivanja baterija
Telsonicov postupak sa svim svojim prednostima ističe se pri izradi baterija za električna vozila. Tamo se torzijski zavaruju priključci tranzistora IGBT, a sonotrode se isto tako dodaju odozgo s kratkim putom pozicioniranja. Radi ometajućih rubova limova za zaštitu od elektromagnetskih smetnji, koji strše u visinu, mnoge kontakte modula snage ne bi uopće bilo moguće zavariti nikako drugačije. Pri tome se primjenjuju dva postupka, gdje se pomiču IGBT, ili sonotroda. Torzijski postupak je stoga vrlo nježan prema donjem pripremku za zavarivanje, tako da je osjetljiva keramička ploča ispod bakra opterećena s vrlo malom silama.
Sigurno spajanje lakog aluminija
Sljedeći primjer je sigurno zavarivanje dvaju raznovrsnih materijala – poniklanog bakra i aluminija. Aluminijski kabel presjeka 200 mm2 se pouzdano zavaruje s debelostjenim cijevnim kabelskim ušicama od poniklanog bakra. Ono što predstavlja poteškoću za uobičajene postupke, pouzdano uspijeva Telsonicovoj PowerWheel® tehnologiji. U postupku torzijskog ultrazvučnog zavarivanja s velikim unosom energije u kratkom vremenu se 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 stjenku kabelske ušice u zonu spajanja provodi snaga od 10 kW, koja ostvaruje čvrsti spoj. Torzijski postupak naravno daje najbolje rezultate kod pripremaka za zavarivanje valjkastih oblika. Kod okruglih čepova, prstena i vijaka, moguće je primjenjivati sonotrode, koje na sredini imaju rupu, što ne omogućuje niti jedan drugi postupak. Proizvođač automobila tako zavaruje čelični čep, koji je utisnut u vitku od bakar-nikla, a prednji kraj aluminijske sabirnice za kontakt sa starterom. Zavareni spoj bez prekida potpuno okružuje čep. Postupak, koji se izvodi u automatiziranom proizvodnom sustavu, 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 oštećuje osjetljiva gornja folija. Pojedinačne folije od aluminija i bakra, debele jedna 10-20 µm, tako su sigurno spojene u paket s visokom čvrstoćom.