石新華：超聲金屬焊接過程在線監控技術在鋰電池行業中的應用
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！我是來自上海驕成機電設備有限公司研發部石新華。今天我跟大家交流一下超聲金屬焊接過程在線監控技術在鋰電池行業中的應用。
我分三部分來介紹一下我的內容。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，第三介紹一下在線檢測技術的一些特點和特色。
我們上海驕成是十年來一直是提供高端超聲波應用的國家高新技術企業，現有公司有60多項專利和軟件著作權。公司的產品也經過了9001、CE等認證。
公司的主要研發成員來自上海交通大學。
我們跟上海交通大學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、焊接質量在線檢測技術，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，第二部分介紹現有的市場上的一些常見的評價朝覲金屬焊焊接質量的一些方法；3、介紹一下我們公司實時監控上的一些原理和特點。
超聲金屬焊在學術上、業內還沒有比較公認的原理，它的超聲焊接過程中發熱量和溫度是遠達不到供電的熔點。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，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，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，同而發生了破裂。
現在超聲焊所應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，第二必須對焊件進行破壞，這幾種方法都難以對整個過程進行一個全面而有效的評估。
我們的超聲金屬焊接實時監控技術是一種基于多傳感器結合的技術。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行的重要因素。
這是我們這個焊接系統的一個基本原理，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傳感器來測量。
測量到的信號，我們首先要經過信號處理，會跟我們整個軟件的算法庫里面建立的一些樣本進行模式匹配評估，綜合評估下來，會對焊縫曲的狀態做出一個決策。
這就是我們這個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，左邊是相關的A信號里面得到的一些算法。對當前焊接狀態下塑性變形、材料流動以及能量的特點進行評估，評估完之后對整個焊接狀態會做出一種評價，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備及其在線檢測技術上有什么特色。
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口所有機器的特點，但是不同的是，我們的發聲器是隧道式散熱，這是我們發聲器獨有的技術，會使得電子原器件的壽命遠遠高于其他的發聲器。
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的設備，來保證我們齒型的精度，同時，我們公司擁有非常先進的共聚焦顯微鏡。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的監控系統，主要是對超聲波金屬焊接質量進行一些在線檢測，同時對整個焊接的數據進行一些管理。
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用和監控領域積累了很多的經驗，希望在該領域跟電池行業也可以一起發展。我們上海驕成愿意為中國鋰電池事業做出自己的貢獻，我們一定為鋰電池廠家提供品質優良的超聲波金屬焊接設備，以及在線監控系統。謝謝大家！
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