Ngược lại, thời gian hàn q dài khơng chỉ có thể gây ra biến dạng dư thừa mà cịn có thể tạo ra q nhiều nhiệt làm phát sinh ngọn lửa kim loại, dẫn đến vết cháy ở vùng giữa giữa hai điểm hàn, nếu có có thể gây cháy nổ pin, ảnh hưởng đến chất lượng pin cũng như độ mòn của các đầu điện cực ( đầu kim hàn ).
Thời gian hàn quá ngắn Thời gian hàn phù hợp Thời gian hàn quá dài
65
Tuy nhiên, tình huống này cũng có thể được giảm thiểu bằng cách tạo một rãnh ở giữa mấu giữa các điểm hàn để kiểm sốt đường dẫn dịng điện, như được minh họa trước đây trong Hình 4.16. Cài đặt thời gian hàn thích hợp sẽ mang lại mối hàn tiếp xúc tốt với độ biến dạng tốt và khơng có vết cháy trên bề mặt sản phẩm.
Trong thực tế, việc hàn thử phải bắt đầu với thời gian hàn ngắn nhất, và khoảng thời gian đúng hạn phải được tăng lên từng bước cho đến khi đạt được kết quả hàn như ý.
❖ Để tạo được mối hàn tốt đạt chuẩn cần thực hiện chính xác 5 giai đoạn:
• Tiếp cận ( Approach ) : giai đoạn tiếp cận đưa các điện cực (kim hàn) từ vị trí
ban đầu cho đến khi chúng tiếp xúc với tab (dải ) kết nối. Thông thường, chuyển động từ vị trí nhà đến tiếp xúc ban đầu sẽ < 25 mm (1 inch).
• Lực tác động ( Impact force ) : lực tác động là lực ban đầu tác dụng sau khi tiếp
xúc với các bộ phận. Tùy thuộc vào tốc độ tiếp cận và cơ chế chỉnh, cân lực, điều này thường có biên dạng "vịng" bị giảm bớt khi lực tiếp tục được tác dụng.
• Độ ngấu ( Squeeze ) : một khi nó đủ nhiệt, đầu mối hàn sẽ đi vào giai đoạn "ép".
Giai đoạn này tương đối ổn định và đảm bảo một lực phù hợp được tác dụng trước khi bắn dòng hàn. Ở một số đầu mối hàn, khi lực đạt đến, nguồn điện hàn sẽ được bắn ra. Đây được gọi là " Lực hàn ".
• Duy trì ( Follow – up ) : một khi năng lượng được bắn ra và các vật liệu bắt đầu
nóng chảy, cần phải tăng tốc đầu để duy trì sự tiếp xúc với các vật liệu. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn “ duy trì ”.
• Giữ ( Hold ) : theo dòng điện hàn, các bộ phận cần được giữ ở vị trí khi chúng
nguội và đông cứng lại. Đây được gọi là “thời gian giữ”. Sau thời gian đó, các điện cực ( kim hàn ) sẽ trở về vị trí ban đầu.
66 Hình 4.26: Động lực học đầu hàn [10]. + Tiếp cận ( Approach ). + Lực tác động ( Impact force ). + Độ ngấu ( Squeeze ). + Duy trì ( Follow – up ). + Giữ ( Hold ).
❖ Thiết lập thời gian:
- Thời gian xả dòng:
+ Xung 1: 3,5 mili giây.
+ Xung 2: 4,5 mili giây.
+ Thời gian ngắt giữa 2 xung là 0.1 giây.
67
4.4.7 Mạch điều khiển động cơ bước.
Có nhiệm vụ tùy chỉnh tốc độ của bộ cân lực hàn. Và hành trình của trục Z cũng như độ trễ tại điểm tiếp xúc của thời điểm hàn.
68
4.4.8 Driver motor step
Nhận xung tín hiệu từ mạch điều khiển và phát xung điều khiển động cơ bước ( Motor step ).
69
4.4.9 Bộ nguồn xung ( 24 V – 4 A ) cấp nguồn cho driver và mạch diều khiển trục Z.
Biến điện áp xoay chiều thành 1 chiều dùng để cấp nguồn cho driver và mạch điều khiển Motor step.
70
4.4.10 Bộ nguồn xung ( 5 V - 10 A ) nạp điện cho siêu tụ.
Biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp thấp 1 chiều để nạp điện cho siêu tụ. Có sử dụng 1 điện trở cơng suất 3 ( ohm ) - 30W. Mục đích hạn dịng nạp cho tụ khi điện áp tụ tuột dưới 4V DC được điều khiển bởi cơng tắc 2 chiều. Một diot 20A có tác dụng để chống xả ngược điện áp về bộ nguồn khi không sử dụng.
71
4.4.11 Đồng hồ hiện thị điện áp của tụ và bộ nguồn.
Biểu hiện và theo dõi điện áp của nguồn vào tụ đảm bảo năng suất và an toàn khi làm việc.
72
Chương 5 THI CƠNG
5.1 Thi cơng bộ phận cân lực và đầu hàn kẹp kim hàn. 5.1.1 Mặt đế bộ cân lực và đầu kẹp kim hàn. 5.1.1 Mặt đế bộ cân lực và đầu kẹp kim hàn.
Sử dụng vật liệu nhơm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 140 x 63 x 8 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công phay 6 lỗ để bắt âm ốc lục giác M4. - Gia công phay 8 lỗ để bắt âm ốc lục giác M3.
- Gia công phay 1 rãnh âm 1mm khoan 3 lỗ có taro M3 để bắt và cố định ray trượt.
73
5.1.2 Thanh dẫn hướng cân lực và thanh cân lực.
a. Thanh dẫn hướng cân lực.
Sử dụng vật liệu nhơm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 58 x 22 x 12 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công hạ bậc 6 mm để bắt kết cấu với thanh cân lực - Gia công phay 4 lỗ để bắt âm ốc lục giác M3.
- Gia công 1 rãnh trịn có đường kính ngồi 16 mm và đường kính trong là 13mm sâu 2mm để cố định 1 đầu lị xo.
- Gia cơng 1 lỗ có taro M3 để bắt chi tiết thanh cân lực.
b. Thanh cân lực.
Sử dụng vật liệu nhơm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 58 x 21 x 8 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công phay lỗ 13 mm ( -0,02 mm ) sâu 7 mm bằng đường kính ngồi ổ bi. - Gia công phay lổ 10 mm đồng tâm với lỗ 13 mm để tạo gờ chặn ổ bi.
74
Hình 5.2: Mặt trên và dưới thanh dẫn hướng và thanh cân lực.
75
5.1.3 Tấm chặn.
Sử dụng vật liệu nhôm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 42 x 20 x 6 mm (dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công hạ bậc 4 mm để cố định tạo độ chặn cho ray trượt khi vận hành. - Gia công khoan 4 lỗ có đường kính 3 mm để bắt với block trượt.
- Gia công phay hạ bậc rãnh xuống 1 mm để ray trượt không bị vướng.
76
5.1.4 Tay dẫn hướng, gối đở kẹp kim và đệm cách điện.
Sử dụng vật liệu nhôm 6061, gia công phay biên dạng có kích thước 89 x 18 x 8 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia cơng phay 4 lỗ có taro M3 để bắt ray trượt và bạc chặn ổ bi.
- Gia công phay hạ bậc rãnh xuống 0,5 mm để ray trượt không bị vướng. - Gia công khoan 2 lỗ có taro M4 để bắt kẹp kim.
- Gia cơng khoan 2 lỗ có taro M4 để bắt ốc trí cố định gối đỡ kẹp kim. - Đệm cách điện bằng nhựa ABS.
77
Hình 5.6: Cụm tấm chặn, tay dẫn hướng, gối đỡ kẹp kim và đệm cách điện sau khi lắp
78
5.1.5 Kẹp kim.
Sử dụng vật liệu đồng đỏ nguyên chất, gia cơng phay biên dạng có kích thước 48 x 32 x 24 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia cơng khoan 2 lỗ có taro M4 để siết kim hàn.
- Gia công khoan 1 lỗ M4 để bắt cố định kẹp kim xuống gối đỡ. - Gia công khoan định vị 2 lỗ 3 mm để giữ kim hàn.
- Gia công hạ bậc 6mm để kẹp kim không dày quá.
79
5.1.6 Đót lị xo, lị xo.
Sử dụng vật liệu nhơm 6061, gia cơng phay biên dạng dày 10mm có đường kính ngồi bằng đường kính ngồi lị xo chừa phần gờ 2 mm đường kính trong bằng đường kính trong của lị xo. Phay vét 1 lỗ 5 mm ( +0,1 mm ) để tạo độ kết cấu với đầu của panme để điều chỉnh lực nén của lò xo.
Sử dụng lị xo có size 16 mm.
80
5.1.7 Panme và ổ đỡ, nén lò xo. a. Ổ bắt panme.
Sử dụng vật liệu nhôm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 30 x 20 x 27 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia cơng phay 1 lỗ có đường kính 16 mm.
- Gia cơng phay 1 lỗ có đường kính 10 mm để bắt panme ( đồng tâm với lỗ 16 mm ).
- Gia cơng khoan 1 lỗ có taro M4 để bắt 1 con ốc trí để cố định panme. - Gia cơng khoan 2 lỗ có taro M3 để kết nối với ổ đỡ tiếp nối.
b. Ổ tiếp nối.
Sử dụng vật liệu nhơm 6061, gia cơng phay biên dạng có kích thước 62 x 12 x 28 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia cơng phay 1 lỗ có đường kính 16 mm.
- Gia công phay 2 lỗ để bắt âm ốc lục giác M3 kết nối với ổ bắt panme.
81
82
83
5.1.8 Bộ cân lực hoàn chỉnh.
84
5.2 Thi công hệ thống trục Z. 5.2.1 Mặt bích hệ thống trục Z.
Sử dụng vật liệu đồng đỏ nguyên chất, gia cơng phay biên dạng có kích thước 221 x 70 x 10 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công phay hạ bậc rãnh “ chữ T “ 0.4 mm tăng độ cố định cho cơ cấu. - Gia công phay 6 lỗ để bắt âm ốc lục giác M4 để bắt ray trượt và gối đỡ. - Gia công phay 2 lỗ để bắt âm ốc lục giác M4 để bắt part gá động cơ bước.
- Gia cơng khoan 2 lỗ có taro M3 để bắt ốc chặn hành trình cụm ray trượt phịng trường hợp sự cố.
85
5.2.2 Part gá động cơ bước.
Sử dụng vật liệu đồng đỏ nguyên chất, gia công phay biên dạng có kích thước 60 x 58,5 x 8 mm ( dài x rộng x cao ) gồm:
- Gia công phay biên dạng.
- Gia công phay hạ bậc 2 mm 1 lỗ có đường kính 38,2 mm và 1 lỗ có đường kính 26 mm.
- Gia cơng khoan 4 lỗ có taro M4 để bắt định vị động cơ bước.
- Gia cơng khoan 2 lỗ có taro M4 để bắt chi tiết xuống mặt bích của trục Z
86
5.2.3 Cụm ray trượt, gối đỡ trục vít me, gối đỡ ốc trượt và gối đỡ bộ cân lực.
Được kết nối với động cơ bước thơng qua trục vít và khớp nối. Đảm nhiệm chính cho việc chuyện động của cụm đầu hàn.
Được bắt cố định xuống mặt bích trục Z thơng qua ray trượt và gối đỡ trục vít.
87
88
89
90
5.2.4 Hệ thống trục Z và bộ cân lực hồn chỉnh.
91
92
5.3 Thi cơng hệ thống nguồn và hệ thống điều khiển.
Thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiển và bộ nguồn gọn gàng trên trụ hàn.
93
94
5.4 Máy hàn cell pin tự động hoàn chỉnh.
95
96
Chương 6
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
6.1 Kết luận.
Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và tiến hành thiết kế, chế tạo cũng như là thực nghiệm nhiều lần, sản phẩm máy hàn cell pin tự động đã được hồn thành đúng tiến độ. Trong suốt q trình thực hiện đồ án đã giúp em tổng hợp lại tất cả các kiến thức cũng như kỹ năng mà em đã được dạy và học trong 4 năm tại trường. Cũng như vấp phải những khó khăn, vướng mắc khi thiết kế và gia công các chi tiết. Đã giúp em hình thành và tạo được nền tảng các kỹ năng và kiến thức cần thiết để bước vào một môi trường mới là đi làm một cách tự tin. Kết quả là nhóm đã hồn thành được sản phẩm hồn chỉnh đáp ứng được các yêu cầu đề ra như:
- Hoàn thành được máy hàn cell pin đáp ứng được yêu cầu thực tế. - Đảm bảo chất lượng mối hàn và chất lượng pin sau khi hàn. - Cơ cấu vững chắc dễ vận hành.
- Độ an toàn khi sử dụng.
97
98
6.2 Đánh giá kết quả của bộ nguồn và hệ thống điều khiển.
Bằng tính tốn sơ bộ và thực nghiệm nhằm xem xét, đánh giá độ chính xác dựa trên kết quả thực nghiệm, nhóm đã thiết lập cài đặt cho bộ nguồn và hệ thống điều khiển các thông số hoạt động sau:
- Tốc độ của động cơ bước: 4,2 - Hành trình của trục Z: 15 mm - Độ trễ của động cơ: 0.2 giây - Thời gian xả dòng:
+ Xung 1: 3,5 mili giây.
+ Xung 2: 4,5 mili giây.
+ Thời gian ngắt giữa 2 xung là 0.1 giây.
99
6.3 Đánh giá kết quả của hệ thống trục Z và bộ hàn cân lực.
- Cơ cấu chắc chắn vận hành êm, ổ định, chính xác. - Tính thẩm mỹ cao.
- Hệ thống cân lực hoạt động tốt, chính xác điều chỉnh lực giữa 2 đầu kim hàn. - Cụm panme và ổ đỡ lò xo có thể chỉnh lực nén từ 37 – 45 N.
6.4 Hướng phát triển đề tài.
- Bộ nguồn hàn thay thế siêu tụ điện bằng biến áp công suất lớn. - Phát triển cơ cấu chuyển động dựa trên cơ cấu tự động CNC. - Cảm biến tự động định vị điểm hàn tăng năng suất làm việc. - Bàn máy có thể gá các bộ pin có kích thước cố định.
100
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bách khoa toàn thư mở Wikipedia.
https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_%C4%91i%E1%BB%87n
[2] duylinhnds - 28.05.2021 https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hieu-ve-pin-lithium-ion- lich-su-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong
[3] Phan Quang Khanh https://www.dienmayxanh.com/kinh-nghiem-hay/tim-hieu-cac- loai-pin-tren-smartphone-tablet-1017757
[4] Nguyễn Phúc. Pin Lithium-ion: Định hình sự phát triển của thế giới. Tạp chí khoa
học cơng nghệ Việt Nam điện tử. Thứ sáu, 17/01/2020. https://vjst.vn/vn/tin-
tuc/2715/pin-lithium-ion--dinh-hinh-su-phat-trien-cua-the-gioi.aspx
[5] AMADA WELD TECH. https://amadaweldtech.com/blog/e-mobility-battery-pack- manufacturing-and-beyond-how-3-welding-technologies-stack-up/ [6] https://www.alibaba.com/product-detail/DPM-10K-Battery-Cell-Spot- Welder_60367746329.html [7] https://www.alibaba.com/product-detail/CT26-Electric-digital-spot-welder- for_62441594944.html?spm=a2700.wholesale.maylikeexp.5.754668c13wHUNb [8] https://khoahoc.tv/tesla-sap-cho-ra-mat-cong-nghe-pin-xe-dien-van-hanh-suot-1- 609-344km-roi-moi-hong-101581 [9] Ngồn Internet. [10] https://www.researchgate.net/publication/322394238_Parametric_Study_of_Spot_Wel ding_between_Li-ion_Battery_Cells_and_Sheet_Metal_Connectors
101
PHỤ LỤC
Phụ lục A: Tính tốn thiết kế máy hàn cell pin tự động.