Las ventajas de las nuevas técnicas de fibra de soldadura láser
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Resumen:
Una célula de combustible es una energía electro química dispositivo de conversión, que produce electricidad a partir de los suministros externos de combustible (en el lado del ánodo) y oxidante (en el lado del cátodo). Estos reaccionan en presencia de un electrolito para producir energía.
Dado que una célula de combustible típica produce menos de un voltio, en las células de la aplicación práctica son "apilados" en paralelo para crear una tensión útil. Así, una célula de combustible típica se compone de muchas hojas delgadas, generalmente de acero inoxidable, que debe b. ..
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Cuerpo del artículo:
Una célula de combustible es una energía electro química dispositivo de conversión, que produce electricidad a partir de los suministros externos de combustible (en el lado del ánodo) y oxidante (en el lado del cátodo). Estos reaccionan en presencia de un electrolito para producir energía.
Dado que una célula de combustible típica produce menos de un voltio, en las células de la aplicación práctica son "apilados" en paralelo para crear una tensión útil. Así, una célula de combustible típica se compone de muchas hojas delgadas, generalmente de acero inoxidable, que deben ser soldadas entre sí para formar la pila de combustible.
La soldadura de las placas es de lejos el proceso que lleva más tiempo en la fabricación de pilas de combustible - que es de aproximadamente un metro de la soldadura necesaria para cada plato individual en cada pila de combustible solo - que está a unos 400m de la soldadura para cada coche ecológico . Optimizar el proceso de soldadura ofrece la oportunidad de hacer ahorros significativos en el costo de producción de pilas de combustible.
Los problemas aquí son todos los relacionados con la dificultad de lograr una pequeña soldadura limpia y fiable a velocidades de producción viables, utilizando las técnicas tradicionales de soldadura por láser. Para resolver estos problemas, los fabricantes de vanguardia están buscando ahora a la tecnología de fibra de soldadura por láser.
Las principales ventajas de los láseres de fibra sobre las tecnologías de láser que no son su alta calidad del haz, la energía y la estabilidad del poder, dar una mayor densidad de potencia y una mayor amplitud de control, así como su bajo costo total de propiedad. La alta calidad del haz del láser de fibra permite que el haz sea enfocado a un lugar pequeño con una densidad de energía muy elevado. Esto permite un procesamiento muy rápido y eficiente, produciendo soldaduras y una alta relación de aspecto. En comparación con las fuentes de láser, el láser de fibra puede producir soldaduras con aporte de calor significativamente más bajos que resulta en una menor distorsión de las placas soldadas. La estabilidad de alta energía, por lo general + / -0.5%, da a las soldaduras de perfil consistente y penetración con niveles extremadamente bajos de soldadura de raíz la porosidad.
Se reconoce que otras tecnologías láser son capaces de hacer soldaduras tales, pero la fibra de láser ofrece una solución que las soldaduras más rápido con mayor calidad a un costo de operación más bajos de funcionamiento. "Creemos que la capacidad de relación coste-rendimiento de un láser de fibra de 200W estándar actuará como una tecnología en la lucha para reducir los costos de producción de células de combustible del mañana", dijo John Tinson.
La placa de pila de combustible requiere una soldadura de alta relación de aspecto (típicamente 3:1 o 4:1) con el fin de reducir al mínimo la entrada de calor a la placa y mantener la distorsión a un nivel aceptable. La belleza de la fibra de láser es que lo consigue fácilmente con un tamaño de spot de menos de 200 m. Como resultado, la distorsión de las placas, un problema potencialmente acumulativo cuando las placas se apilan, se puede minimizar.
Análisis metalográfico de la "llave de agujeros y soldaduras de alta relación de aspecto a menudo revela problemas con la soldadura de la porosidad, sobre todo en la raíz de la soldadura. En la aplicación de células de combustible de la integridad de la soldadura es de vital importancia y un sello completamente hermético es un requisito primordial. Una soldadura de mala calidad podría conducir a problemas graves de rendimiento durante la vida útil de la pila de combustible, o incluso una fuga de hidrógeno u otros líquidos. La experiencia ha demostrado que la fibra de láser, con su densidad de energía excepcionalmente alta en la pieza de trabajo, es muy buena produciendo consistentemente confiables, no porosas soldaduras.
Otro problema señalado por algunos fabricantes que utilizan YAG o láser de CO2 es la posibilidad de "joroba" de la soldadura, cuando el láser se utiliza a altas velocidades de producción. Este es el fenómeno por el cual la inestabilidad inherente del líquido del baño de fusión a la velocidad de soldadura de alta crea una "joroba". Se ve como un problema por parte de algunos fabricantes, ya que puede limitar la velocidad de producción, pero no es un problema con un láser de fibra de 200W estándar, incluso a velocidades de hasta cinco o seis metros / minuto que puede producir más de 2.500 kilómetros de soldadura de acuerdo a año.
En un entorno de producción de fibra de láser tienen una reputación de muy alto los tiempos y no tienen insumos operativos, a diferencia de las fuentes de láser tales como láser Nd: YAG que exijan un cambio periódico de las lámparas de flash o el láser de CO2 que necesitan suministro de gases consumibles. Además, la alta eficiencia eléctrica de los láseres de fibra - hasta diez veces más eficiente en el consumo de energía de Nd: YAG equivalentes significa que ofrecen significativamente más bajos costes de funcionamiento. Pueden ser utilizados para la soldadura de 'bajo demanda' a diferencia de algunos otros tipos de láser, sin necesidad de calentamiento, reduciendo aún más el consumo de energía y ejecutar a través de la chatarra. Como los láseres de fibra son unidades selladas sin las lámparas que necesitan cambiar o los espejos para realinear, tienen gastos de mantenimiento muy bajo, generando ahorros de miles de libras al año por láser.
Láseres de fibra de ofrecer a los fabricantes de pilas de combustible un atractivo "fabricación de tecnología verde", proporcionando una alta productividad / soldadura de alta integridad con bajos costos de operación para esta aplicación crítica.
Los resultados de los principales fabricantes en este campo muestran que la soldadura láser de fibra desempeñará un papel significativo en inclinar la balanza para la tecnología de pila de combustible a partir de una idea prometedora para una solución seria para el uso de energía comercial, los problemas del mundo.
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