激光模切工位中风刀阻断除尘数值模拟
2022-02-13杨铁牛胡金洲杜华娜林浩良
机械科学与技术 2022年12期
杨铁牛,胡金洲,杜华娜,林浩良
(五邑大学智能制造学部,广东江门529020)
锂离子电池作为二次能源广泛应用于电动汽车、移动设备和能源存储等领域[1],然而锂离子电池性能极大受到制造工艺的影响。在电池极耳快速切割成形工艺中由于传统的机械切割容易产生掉粉、变形等现象,严重影响锂离子电池质量[2]。目前提出利用激光切割技术来代替传统制造工艺,激光切割是以激光的巨大能量(功率密度)直接聚焦在被切零件的表面,产生足够使被切割材料熔化甚至汽化的温度,从而达到分离切割材料目的[3]。由于激光切割极片效率高、精度高、不受极耳形状及尺寸的限制[4],为锂离子电池中极耳加工开辟了新的途径,越来越多人使用激光切割的方式取代了传统机械切割。但在激光切割的同时也会产大量喷射粉尘颗粒,若使用这种粘附有飞溅颗粒的极片组装的锂离子电池,电池隔膜相对容易被刺穿、在使用过程中易造成短路、发热,甚至会导致电解液泄露,严重时会造成电池爆炸,对使用者和电子产品造成不可逆的伤害[5]。
为防止喷射粉尘颗粒带来的危害,行业采取的措施主要是设置风刀利用射流风幕阻断除尘,风刀通过输入高压气流在其渐缩内腔内压缩加速流动,最后在风刀缩-扩喷嘴口进一步加速至超音速,使得风刀出口气流为一面薄薄的强劲射流风幕[6]。射流风幕在激光聚焦点区内形成一道“强力的阻断屏障”,相当于一个透明边界层,既不妨碍激光光束又能用来阻断粉尘向外界扩散逃逸。……
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