The article discusses tests performed within a state budget-subsidised research project Research into the Development of Joining Techniques for Battery Packs. The subject of research work includes the selection and development of technologies enabling the joining of battery cells and accumulators used in modern electric cars. The works conducted previously involved the performance of tests related to the joining of cells using ultrasonic welding, resistance welding, laser beam welding, electron beam welding and plasma arc welding. The technologies developed within the project will make it possible to optimize the manufacturing of Polish batteries.
PL
W ramach projektu badawczego dofinansowanego ze środków budżetu państwa pt. „Badania nad opracowaniem technik łączenia materiałów przeznaczonych na elementy złączne pakietów baterii” prowadzone są badania mające na celu dobór i opracowanie technologii łączenia ogniw i akumulatorów przeznaczonych do nowoczesnych samochodów elektrycznych. W trakcie prac przeprowadzono badania łączenia ogniw takimi metodami jak: zgrzewanie ultradźwiękowe i oporowe, zgrzewanie wiązką laserową, zgrzewanie wiązką elektronów, zgrzewanie ultradźwiękowe oraz spawania plazmowego. Opracowane technologie pozwolą na optymalizację procesu produkcji polskich baterii. W artykule omówiono dotychczas uzyskane wyniki.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the effect of welding technological parameters and adhesive bonding conditions (surface processing, overlap dimensions and the thickness of the adhesive layer) on the formation of hybrid (welded-adhesive bonded) joints of steel sheets provided with protective coatings. The tests involved the joining of sheets made of steel HC340LA. The sheets made of steel HC340LA (provided with a ZE50/50 Granocoat ZE two-layer organic coating) were in the as-received state and after cleaning with isopropyl alcohol. The tests also involved sheets made of steel 22MnB5 provided with an AlSi coating. The sheets made of steel 22MnB5 were subjected to heat treatment, cleaning with isopropyl alcohol, roughening and etching in similar configurations. The adhesive bonding process was performed applying one-component epoxy adhesive (used in the automotive industry).
PL
W artykule przedstawiono wpływ parametrów technologicznych zgrzewania oraz warunków klejenia (sposób przygotowania powierzchni, wymiary zakładki oraz grubość warstwy kleju) na proces tworzenia złączy hybrydowych zgrzewanie rezystancyjne – klejenie blach stalowych z pokryciami ochronnymi. W badaniach łączono blachy stalowe HC340LA z powłoką dwuwarstwową organiczną ZE50/50 Granocoat ZE w stanie dostawy i oczyszczone alkoholem izopropylowym oraz stale 22MnB5 z powłoką AlSi w stanie po obróbce cieplnej, oczyszczone alkoholem izopropylowym, szorstkowane i trawione w konfiguracjach jednoimiennych. W procesie klejenia używano kleju epoksydowego jednoskładnikowego, przeznaczonego do zastosowań w przemyśle samochodowym.
The use of innovative resistance welding methods with bonding for joining construction materials opens new possibilities in expanding ranges of combined materials in various industrial sectors. The article presents the results of experiments of resistance spot welding-adhesive bonding, using the weld-through technique. The influence of welding conditions (technological parameters of welding) and adhesive bonding conditions (method of surface preparation, size and thickness of the overlap during bonding) on the process of creating hybrid connections is presented. The tests combined DC01 steel sheets without protective coverings and DP 600 with Z140 zinc protective coating and designed for applications in the automotive industry one-component epoxy adhesive was used.
PL
Stosowanie innowacyjnych metod zgrzewania rezystancyjnego z klejeniem do łączenia materiałów konstrukcyjnych otwiera nowe możliwości w rozszerzaniu zakresów łączonych materiałów w różnych branżach przemysłowych. W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów łączenia hybrydowego: zgrzewanie rezystancyjne punktowe-klejenie z użyciem techniki weld-through. Przedstawiono wpływ parametrów technologicznych zgrzewania oraz warunków klejenia (sposób przygotowania powierzchni, wymiary zakładki oraz grubość warstwy kleju) na proces tworzenia złączy hybrydowych zgrzewanie rezystancyjne-klejenie blach stalowych. W badaniach łączono blachy stalowe DC01 bez pokryć ochronnych i DP 600 z pokryciem ochronnym cynkowym Z140 z zastosowaniem kleju epoksydowego jednoskładnikowego przeznaczonego do zastosowań w przemyśle samochodowym.
Due to the increasing demand for connecting cells in packets to power electric tools, bicycles and electric cars, the issue of the quality of battery cells with busbars joints with the use of external heat electrodes is particularly important. The paper presents the conditions of the joining process and modelling results using the DC source. Modelling was performed using commercially available Sorpas 3D software. It included checking the influence of the busbar shape, clamping force, electrode material, the shape of electrode face, the length of the tungsten inserts in the welding electrodes on the amount of heat and the diameter of the connections. Modelling results revealed in particular increased heat generation and connection diameters for electrodes with a smaller work surface, however, industrial practice shows that the electrode face diameter durability is limited and that the electrodes flatten - the electrode face diameter increases.
PL
Z uwagi na wzrastające zapotrzebowanie na łączenie ogniw w pakiety do zasilania elektronarzędzi, rowerów i samochodów elektrycznych, kwestia jakości połączeń baterii z łącznikami z użyciem elektrod doprowadzających ciepło z zewnątrz jest szczególnie istotna. W opracowaniu przedstawiono warunki procesu łączenia oraz wyniki modelowania z użyciem źródła prądu stałego DC. Modelowanie przeprowadzono z użyciem komercyjnie dostępnego oprogramowania Sorpas 3D. Obejmowało ono sprawdzenie wpływu kształtu łącznika, siły docisku, materiału elektrod, kształtu części roboczej elektrod, długości wkładek wolframowych w elektrodach zgrzewających na ilość ciepła i średnicę połączeń (zgrzein). Wyniki modelowania ujawniły w szczególności zwiększoną generację ciepła i średnice połączeń dla elektrod o mniejszej powierzchni roboczej, jednak z praktyki przemysłowej wynika, iż trwałość zakończenia jest ograniczona i następuje spłaszczanie elektrod - powiększenie średnicy roboczej.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The projection welding of nuts performed using the pneumatic force system (PFS) was subjected to numerical and experimental analysis enabling the identification of the window of welding parameters taking into consideration boundary conditions including expulsion, torsional strength and the deformation of the nut thread. The welding process was subjected to optimisation involving the use of a new, i.e. electromechanical force system (EFS). The optimisation-related approach involved the reduction of welding current and the extension of a welding current flow time in comparison with those obtained when using the pneumatic force system. It was assumed that the acceptance criterion would be the breaking torque not lower than that obtained under the most favourable welding conditions performed using the PFS. The research work involved comparative numerical calculations (performed using the SORPAS software) in relation to both, i.e. the PFS and EFS. The technological welding tests were performed using inverter welding machines (1 kHz) provided with various (electrode) force systems. The research work also included metallographic tests and torsional strength tests. As a result of the application of EFS and a special innovative hybrid algorithm for controlling the initial electrode force, a wider and higher weld core was obtained. The depth of "penetration" into the sheet was also greater. As a result, the welded joint has a higher strength (by 30%). Technological welding tests for the new EFS system were carried out for a 25% lower welding current compared to PFS. Despite the lower welding current for EFS, the welding energy is slightly lower but the welding quality for EPS is significantly higher.
PL
Zgrzewanie garbowe nakrętek przeprowadzano za pomocą systemu pneumatycznego docisku elektrod (SPD) i poddano analizie numerycznej i eksperymentalnej umożliwiającej identyfikację akceptowalnego okna parametrów zgrzewania z uwzględnieniem warunków brzegowych, w tym ekspulsji, wytrzymałości na skręcanie, odkształcenia gwintu nakrętki. Proces zgrzewania poddano optymalizacji polegającej na zastosowaniu nowego układu dociskowego, tzw. systemu elektromechanicznego docisku (SED). Optymalizacja polegała na zmniejszeniu prądu zgrzewania i wydłużeniu czasu jego przepływu w porównaniu z SPD. Założono, że kryterium odbioru będzie moment skręcający nie mniejszy niż uzyskany dla najkorzystniejszych warunków zgrzewania dla SPD. Badania obejmowały obliczenia numeryczne (oprogramowanie SORPAS) dla dwóch analizowanych systemów docisku, tj. SPD i SED. Technologiczne próby zgrzewania przeprowadzono na zgrzewarkach inwertorowych (1 kHz) wyposażonych w analizowane systemy docisku elektrod. Wykonano badania metalograficzne, wytrzymałościowe (na skręcanie). Dla SED i specjalnego innowacyjnego algorytmu hybrydowego sterowania siłą lub/i przemieszczeniem elektrod uzyskano i) większą i wyższą średnicę jądra zgrzeiny, ii) większą głębokość wtopienia do blachy, co w rezultacie wpływa na wzrost wytrzymałości (o 30%). Technologiczne próby zgrzewania dla nowego SED przeprowadzono dla niższego prądu zgrzewania o 25% w porównaniu do SPD. Pomimo tego dla SED energia zgrzewania była porównywalna z SPD.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.