石新華：超聲金屬焊接過(guò)程在線(xiàn)監控技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應用
圖為上海驕成機電設備有限公司石新華博士
石新華：大家好！我是來(lái)自上海驕成機電設備有限公司研發(fā)部石新華。今天我跟大家交流一下超聲金屬焊接過(guò)程在線(xiàn)監控技術(shù)在鋰電池行業(yè)中的應用。
我分三部分來(lái)介紹一下我的內容。首先我簡(jiǎn)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(xiàn)檢測技術(shù)的一些特點(diǎn)和特色。
我們上海驕成是十年來(lái)一直是提供高端超聲波應用的國家高新技術(shù)企業(yè)，現有公司有60多項專(zhuān)利和軟件著(zhù)作權。公司的產(chǎn)品也經(jīng)過(guò)了9001、CE等認證。
公司的主要研發(fā)成員來(lái)自上海交通大學(xué)。
我們跟上海交通大學(xué)多年來(lái)一直保持長(cháng)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用方面。這就是我們公司在超聲波應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(xiàn)檢測技術(shù)，我來(lái)介紹一下這個(gè)。
我分三部分來(lái)介紹一下，第一部分我簡(jiǎn)單介紹一下超聲金屬焊的原理，第二部分介紹現有的市場(chǎng)上的一些常見(jiàn)的評價(jià)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(shí)時(shí)監控上的一些原理和特點(diǎn)。
超聲金屬焊在學(xué)術(shù)上、業(yè)內還沒(méi)有比較公認的原理，它的超聲焊接過(guò)程中發(fā)熱量和溫度是遠達不到供電的熔點(diǎn)。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(lái)高頻振動(dòng)和超聲的作用下使得兩個(gè)焊件表面之間達到分子間的融合。這個(gè)焊縫表面會(huì )逐漸形成一層金屬的化合物。塑性表型和材料流動(dòng)是超聲焊得以正常運行一個(gè)非常重要的特點(diǎn)。
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(gè)量化的，不僅僅是一個(gè)量化的能力，同時(shí)也有能量的特征。這兩個(gè)決定了超聲焊的材料流動(dòng)和超聲焊焊接過(guò)程中的能量以及能量的特征決定了一個(gè)焊接過(guò)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(guò)程的幾種主要的形態(tài)，一個(gè)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，再就是過(guò)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。
現在超聲焊所應用的一些簡(jiǎn)檢驗方法，基本上是以下5類(lèi)，最常見(jiàn)的是焊后進(jìn)行測試，第二是通過(guò)熒光顯微鏡來(lái)看，還可以有直線(xiàn)位移傳感器，這5種評判方法，必須是焊后，是離線(xiàn)的，第二必須對焊件進(jìn)行破壞，這幾種方法都難以對整個(gè)過(guò)程進(jìn)行一個(gè)全面而有效的評估。
我們的超聲金屬焊接實(shí)時(shí)監控技術(shù)是一種基于多傳感器結合的技術(shù)。我剛才講過(guò)的，第一塑性變形和材料流動(dòng)，第二是焊接能力的特點(diǎn)，是絕對超聲焊可以順利進(jìn)行的重要因素。
這是我們這個(gè)焊接系統的一個(gè)基本原理，我們會(huì )在焊縫的底座安裝兩類(lèi)傳感器，第一類(lèi)是類(lèi)似振動(dòng)傳感器，我要評估這個(gè)材料流動(dòng)和塑性變形的特點(diǎn)，這個(gè)塑性變形和材料流動(dòng)是沒(méi)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(lái)測量。
測量到的信號，我們首先要經(jīng)過(guò)信號處理，會(huì )跟我們整個(gè)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(lái)，會(huì )對焊縫曲的狀態(tài)做出一個(gè)決策。
這就是我們這個(gè)監控系統的一些主要的東西。
右側是檢測結果，右上角是模式匹配算法所得出的評價(jià)，左邊是相關(guān)的A信號里面得到的一些算法。對當前焊接狀態(tài)下塑性變形、材料流動(dòng)以及能量的特點(diǎn)進(jìn)行評估，評估完之后對整個(gè)焊接狀態(tài)會(huì )做出一種評價(jià)，評價(jià)它屬于哪一種類(lèi)別。
3、我介紹一下我們上海驕成在超聲焊設備及其在線(xiàn)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有市面上進(jìn)口所有機器的特點(diǎn)，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(huì )使得電子原器件的壽命遠遠高于其他的發(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(diǎn)。
我們公司有非常先進(jìn)的設備，來(lái)保證我們齒型的精度，同時(shí)，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用展示。
這就是我們公司在線(xiàn)的監控系統，主要是對超聲波金屬焊接質(zhì)量進(jìn)行一些在線(xiàn)檢測，同時(shí)對整個(gè)焊接的數據進(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(lái)一直在超聲波應用和監控領(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，我們一定為鋰電池廠(chǎng)家提供品質(zhì)優(yōu)良的超聲波金屬焊接設備，以及在線(xiàn)監控系統。謝謝大家！
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