衡阳大功率激光刀模机 技术服务支持

激光加工在锂电池生产中的应用
与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、性更高和运营成本较低等优势。
而锂电池因为其优异的性能，被广泛应用于电子品消费、机动车和能源市场，它的生产技术革新显得尤为重要。
锂电池的生产步骤是典型的“roll-to-roll”过程，需经历两道加工步骤——薄膜到单个电池、以及单个电池组装成电池系统。典型的锂电池有三层薄膜——阳膜、隔离膜和阴膜，如下图所示。
电镀层厚度通常为100 μm，而隔离膜为50 μm。阳膜是镀石墨的铜膜，阴膜是镀锂金属氧化物的铝膜，隔离膜则由聚丙烯和聚乙烯构成。锂电池生产过程：
由于对性、可控性和加工机器的质量要求较高，金属箔分切（foil slitting），金属箔切割（foil cutting），标签清洗（tab cleaning）和隔离膜切割（separator foil cutting）等环节更适合使用激光进行加工。与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、性更高和运营成本较低等优势。
金属箔分切（foil slitting）
金属箔分切环节是指根据电池的设计，将一卷金属箔沿长边切成细长条。适用于该环节的是红外脉冲激光，可以高速高质量地分切电镀层。如果对分切宽度和质量有更精密的要求，也可以考虑脉冲绿光和紫外光。
金属箔切割（foil cutting）
金属箔切割环节是指参照电池的设计，将细长条状的阳膜和阴膜切割成需要的形状。根据电池设计不同以及金属箔卷是否完整镀膜，可以选择或调整光束使之切割镀层或仅切割金属箔。该环节适用的激光器与铝箔分切环节相同。
标签清洗（tab cleaning）
特定情况下，需要移除石墨和锂金属氧化物以显露出裸铜或铝箔标签。该步骤的关键在于移除镀膜材料的同时不损害其下方的金属箔。脉冲红外激光适合该环节。

激光的应用领域
国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。
⑴采用三维激光切割系统或配置工业机器人，切割空间曲线，开发各种三维切割软件，以加快从画图到切割零件的过程。
⑵为了提高生产效率，研究开发各种切割系统，材料输送系统，直线电机驱动系统等，如今切割系统的切割速度已**过100m/min。
⑶为扩展工程机械、造船工业等的应用，切割低碳钢厚度已**过30mm，并特别注意研究用氮气切割低碳钢的工艺技术，以提高切割厚板的切口质量。因此在中国扩大CO2激光切割的工业应用领域，解决新的应用中一些技术难题仍然是工程技术人员的重要课题。
关键技术一
CO2激光切割的几项关键技术是光、机、电一体化的综合技术。
激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件，必须掌握和解决以下几项关键技术：
焦点位置控制技术
焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的能量密度高，一般10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比，所以焦点光斑直径尽可能的小，以便产生一窄的切缝；同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小，焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅，透镜离工件太近容易将透镜损坏，因此一般大功率CO2激光切割工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞（127~190mm）的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割，有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢，焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素，原则上6mm的碳钢，焦点在表面之上；6mm的不锈钢，焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。
在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种：⑴打印法：使切割头从上往下运动，在塑料板上进行激光束打印，打印直径小处为焦点。⑵斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动，寻找激光束的小处为焦点。⑶蓝色火花法：去掉喷嘴，吹空气，将脉冲激光打在不锈钢板上，使切割头从上往下运动，直至蓝色火花大处为焦点。对于飞行光路的切割机，由于光束发散角，切割近端和远端时光程长短不同，聚焦前的光束尺寸有一定差别。入射光束的直径越大，焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化，国内外激光切割系统的制造商提供了一些的装置供用户选用：
⑴平行光管。这是一种常用的方法，即在CO2激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致。
⑵在切割头上增加一立的移动透镜的下轴，它与控制喷嘴到材料表面距离（stand off）的Z轴是两个相互立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。
⑶控制聚焦镜（一般为金属反射聚焦系统）的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时，自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。
⑷飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短；反之当切割近端光程减小时，使补偿光路增加，以保持光程长度一致。

激光切割加工关于尺寸变化
即使按照程序进行切割，也有加工产品无法满足精度要求的情况。所以需要根据不同的情况采取对策。
1.加工产品的全体尺寸有变化
这是由于切口上激光焦点直径和其周围燃烧区域形成的切口宽度所影响的。
虽然在相同条件下，对相同的加工物，使用同一偏置补偿值可以确保其精度，但是焦点位置的设定要凭借加工机操作人员的感觉来确定，而且热透镜作用也会造成焦点位置的变化，所以需要定期检查的偏置补偿值。
2．加工方向(部分)上的尺寸误差有差别
板材上部的尺寸精度与尺寸精度有不同的情况。这个现象要考虑两方面的原因。先，光束圆度和强度分布不均一，造成切口宽度沿加工方向有所不同。解决的方法是进行光轴调整或清洗光学部件。其次，被加工物受热膨胀会引起加工形状长方向尺寸变短的情况。
3．翘曲引起的变化
尺寸精度虽然在要求范围内，但由于热变形等原因会造成发生翘曲。加工铝、铜、不锈钢等时非常显著，它受到线膨胀系数、热容量等物性的影响。就加工形状来说，纵横比越大，翘曲量就越大。采用低热量加工条件以及加工线路等在加工程序上下工夫，但还没有完全解决问题。
加工板件所拥有的残余应力对翘曲和尺寸误差也有影响，所以我们需要对加工程序始终保持一定的配置方向。
4．间距精度变化
加工很多孔时，孔与孔之间的间距精度会出现偏差。由于在热膨胀情况下开孔，冷却收缩后，间距变小。我们可以在程序中补正收缩部分的精度或者灵活运用形状缩放功能。无论什么情况，都要在初期加工后，测定其加工尺寸，补误差。当间隔精度不随加工位置而变化，而是在整个加工区里都恶化时，其原因是机械精度的恶化而造成的。
5．圆度变化
在激光加工中加工孔切割面产生坡度是无法避免的，下面直径比背面直径大，一般都评估背面稍小一侧的圆度。

激光刀模的发展
早期产品为达到商品包装的目的，在不考虑包装外观及成型质量的前提下，对于刀模板普遍采取传统的机械线锯缝隙，手工弯制、人工嵌刀的加工手法，这种传统手法是将需要的产品图纸绘制好后，通过复写纸描绘到模版——多层夹板上，然后使用模版锯床按照绘制在模版上的线条进行锯割加工，
而后将通过手工定型的嵌装、校准。这种加工成本低，设备一次性投入少，因此目前使用非常普及，俗称手工刀模。但其加工速度慢，精度低，遇到稍为复杂图形或在同一块模版上要求排列多个简单但相同、有一定一致性和精度要求的的图形就无法加工。手工刀模大的影响了刀模制作和后续工序的工作效率，同时成品误差较大，质量方面难以保证。因此发达国家已经基本上淘汰了这种手工刀模的制作方式，全部更新为数控激光切割设备和配套电脑弯刀机加工的激光排刀模切刀模，俗称激光刀模。
近年来，随着中国加入WTO和经济**化发展，国内市场上消费者对商品包装的要求不断提高，更加趋于精密、个性以及多样化。正是这种需求，使激光数控切割配套电脑弯刀制模代替传统手工制模成为必然的发展趋势。
 激光在刀模的原理和应用
激光刀模加工的原理是将产品的平面设计图纸（CAD模式）或实际产品经过计算机编程后，写成激光刀模切割机和配套电脑弯刀机认可的程序，并在打样设备上打出1：1的清样供技术人员校对；然后将程序输入激光刀模切割机和电脑弯刀机，激光刀模切割机将需要的几何图形在摸版上进行激光切割；电脑弯刀机将预弯成型；后通过经过培训的技术工人将预弯成型嵌装到经过激光切割的模版上，通过检验、校对，一副激光刀模就加工成功了。激光刀模的特点是用电脑代替了人脑，用激光代替了传统的机械锯割加工，使产品的一致性、重复性有了质上的飞跃。
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