Tehnologie de măsurare a grosimii cu ultrasunete
1. Nevoi pentru litiubaterieelectrod măsurarea acoperirii nete
Electrodul bateriei cu litiu este compus dintr-un colector și un strat de acoperire pe suprafețele A și B. Uniformitatea grosimii stratului de acoperire este parametrul principal de control al electrodului bateriei cu litiu, având un impact critic asupra siguranței, performanței și costului bateriei cu litiu. Prin urmare, există cerințe ridicate pentru echipamentele de testare în timpul procesului de producție a bateriei cu litiu.
2. Metoda de transmitere a razelor X întâlniingcapacitatea limită
Dacheng Precision este un furnizor internațional de top de soluții de măsurare sistematică a electrozilor. Cu peste 10 ani de cercetare și dezvoltare, deține o serie de echipamente de măsurare de înaltă precizie și stabilitate, cum ar fi densitatea ariei cu raze X/β, grosimea cu laser, grosimea CDM și densitatea ariei integrate etc., care sunt capabile să realizeze monitorizarea online a indicilor de bază ai electrodului bateriei litiu-ion, inclusiv cantitatea netă de acoperire, grosimea, grosimea zonei de subțiere și densitatea ariei.
În plus, Dacheng Precision efectuează schimbări și în tehnologia de testare nedistructivă și a lansat un densmetru de suprafață Super X-Ray bazat pe detectoare semiconductoare în stare solidă și un densmetru de grosime în infraroșu bazat pe principiul absorbției spectrale în infraroșu. Grosimea materialelor organice poate fi măsurată cu precizie, iar precizia este mai bună decât cea a echipamentelor importate.
Figura 1 Densitate de suprafață cu raze Super X
3. Cu ultrasunetetgrosimemmăsurarettehnologie
Dacheng Precision s-a dedicat întotdeauna cercetării și dezvoltării tehnologiilor inovatoare. Pe lângă soluțiile de testare nedistructivă menționate mai sus, dezvoltă și tehnologie de măsurare a grosimii cu ultrasunete. Comparativ cu alte soluții de inspecție, măsurarea grosimii cu ultrasunete are următoarele caracteristici.
3.1 Principiul măsurării grosimii cu ultrasunete
Aparatul de măsurare a grosimii cu ultrasunete măsoară grosimea pe principiul metodei de reflexie a impulsului ultrasonic. Când impulsul ultrasonic emis de sondă trece prin obiectul măsurat pentru a ajunge la interfețele materialului, unda pulsului este reflectată înapoi către sondă. Grosimea obiectului măsurat poate fi determinată prin măsurarea precisă a timpului de propagare a ultrasunetelor.
H=1/2*(V*t)
Aproape toate produsele fabricate din metal, plastic, materiale compozite, ceramică, sticlă, fibră de sticlă sau cauciuc pot fi măsurate în acest mod și poate fi utilizat pe scară largă în petrol, chimie, metalurgie, construcții navale, aviație, aerospațial și alte domenii.
3.2Aavantajedintre tinemăsurarea ultrasonică a grosimii
Soluția tradițională adoptă metoda de transmitere a razelor pentru a măsura cantitatea totală de acoperire și apoi utilizează scăderea pentru a calcula valoarea cantității nete de acoperire a electrodului bateriei cu litiu. În timp ce aparatul de măsurare cu ultrasunete poate măsura direct valoarea datorită principiului de măsurare diferit.
①Unda ultrasonică are o penetrabilitate puternică datorită lungimii de undă mai scurte și este aplicabilă unei game largi de materiale.
② Fasciculul ultrasonic poate fi concentrat într-o direcție specifică și se deplasează în linie dreaptă prin mediu, cu o directivitate bună.
③ Nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la problemele de siguranță, deoarece nu conține radiații.
Cu toate acestea, în ciuda faptului că măsurarea grosimii cu ultrasunete are astfel de avantaje, în comparație cu mai multe tehnologii de măsurare a grosimii pe care Dacheng Precision le-a introdus deja pe piață, aplicarea măsurării grosimii cu ultrasunete are unele limitări, după cum urmează.
3.3 Limitări de aplicare ale măsurării grosimii cu ultrasunete
①Traductor cu ultrasunete: traductorul cu ultrasunete, adică sonda cu ultrasunete menționată mai sus, este componenta principală a instrumentelor de testare cu ultrasunete, capabile să transmită și să recepționeze unde pulsatile. Indicatorii săi principali, cum ar fi frecvența de lucru și precizia de sincronizare, determină acuratețea măsurării grosimii. Traductoarele cu ultrasunete de înaltă performanță din prezent sunt încă dependente de importurile din străinătate, al căror preț este ridicat.
②Uniformitatea materialului: așa cum s-a menționat în principiile de bază, ultrasunetele vor fi reflectate înapoi pe interfețele materialului. Reflexia este cauzată de schimbări bruște ale impedanței acustice, iar uniformitatea impedanței acustice este determinată de uniformitatea materialului. Dacă materialul care urmează să fie măsurat nu este uniform, semnalul ecou va produce mult zgomot, afectând rezultatele măsurării.
③ Rugozitate: rugozitatea suprafeței obiectului măsurat va cauza un ecou reflectat slab sau chiar imposibilitatea de a recepționa semnalul ecou;
④Temperatură: esența ultrasunetelor constă în propagarea vibrațiilor mecanice ale particulelor mediului sub formă de unde, care nu pot fi separate de interacțiunea dintre particulele mediului. Manifestarea macroscopică a mișcării termice a particulelor mediului în sine este temperatura, iar mișcarea termică va afecta în mod natural interacțiunea dintre particulele mediului. Prin urmare, temperatura are un impact semnificativ asupra rezultatelor măsurătorilor.
Pentru măsurarea convențională a grosimii cu ultrasunete, bazată pe principiul ecoului de impuls, temperatura mâinilor va afecta temperatura sondei, ducând astfel la deviația punctului zero al instrumentului de măsurare.
⑤Stabilitate: unda sonoră este vibrația mecanică a particulelor unui mediu sub formă de propagare a undelor. Este susceptibilă la interferențe externe, iar semnalul colectat nu este stabil.
⑥Mediu de cuplare: ultrasunetele se vor atenua în aer, în timp ce se pot propaga bine în lichide și solide. Pentru a recepționa mai bine semnalul ecoului, se adaugă de obicei un mediu de cuplare lichid între sonda cu ultrasunete și obiectul măsurat, ceea ce nu este propice dezvoltării unui program de inspecție automată online.
Alți factori, cum ar fi inversarea fazei ultrasonice sau distorsiunea, curbura, conicitatea sau excentricitatea suprafeței obiectului măsurat, vor influența rezultatele măsurării.
Se poate observa că măsurarea grosimii cu ultrasunete are multe avantaje. Cu toate acestea, în prezent nu poate fi comparată cu alte metode de măsurare a grosimii din cauza limitărilor sale.
3.4UProgresul cercetării în măsurarea ultrasonică a grosimiideDachengPrecidivă
Dacheng Precision s-a dedicat întotdeauna cercetării și dezvoltării. Și în domeniul măsurării grosimii cu ultrasunete, a înregistrat unele progrese. Câteva dintre rezultatele cercetărilor sunt prezentate mai jos.
3.4.1 Condiții experimentale
Anodul este fixat pe masa de lucru, iar sonda cu ultrasunete de înaltă frecvență, dezvoltată de companie, este utilizată pentru măsurarea în punct fix.
Figura 2 Măsurarea grosimii cu ultrasunete
3.4.2 Date experimentale
Datele experimentale sunt prezentate sub formă de scanări A și scanări B. În scanarea A, axa X reprezintă timpul de transmisie ultrasonică, iar axa Y reprezintă intensitatea undei reflectate. Scanarea B afișează o imagine bidimensională a profilului paralel cu direcția de propagare a vitezei sunetului și perpendiculară pe suprafața măsurată a obiectului testat.
Din scanarea A, se poate observa că amplitudinea undei pulsatile returnate la joncțiunea dintre grafit și folie de cupru este semnificativ mai mare decât cea a altor forme de undă. Grosimea stratului de grafit poate fi obținută prin calcularea traiectoriei acustice a undei ultrasonice în mediul de grafit.
Un total de 5 ori au fost testate date în două poziții, Punctul 1 și Punctul 2, iar calea acustică a grafitului la Punctul 1 a fost de 0,0340 µs, iar calea acustică a grafitului la Punctul 2 a fost de 0,0300 µs, cu o precizie ridicată a repetabilității.
Figura 3 Semnalul de scanare A
Figura 4 Imagine B-scan
Fig.1 Imagine B-scan în planul YZ, X=450
Punctul 1 X=450 Y=110
Cale acustică: 0,0340 us
Grosime: 0,0340 (us) * 3950 (m/s) / 2 = 67,15 (μm)
Punctul 2 X=450 Y=145
Cale acustică: 0,0300us
Grosime: 0,0300 (us) * 3950 (m/s) / 2 = 59,25 (μm)
Figura 5 Imagine de test în două puncte
4. Srezumatde litiubaterieelectrod tehnologie de măsurare a acoperirii nete
Tehnologia de testare cu ultrasunete, ca unul dintre mijloacele importante ale tehnologiei de testare nedistructivă, oferă o metodă eficientă și universală pentru evaluarea microstructurii și proprietăților mecanice ale materialelor solide și detectarea micro- și macro-discontinuităților acestora. Având în vedere cererea de măsurare automată online a cantității nete de acoperire a electrodului bateriei cu litiu, metoda de transmitere a razelor are încă un avantaj mai mare în prezent datorită caracteristicilor ultrasunetelor în sine și problemelor tehnice care trebuie rezolvate.
Dacheng Precision, în calitate de expert în măsurarea electrozilor, va continua să desfășoare cercetări și dezvoltări aprofundate de tehnologii inovatoare, inclusiv tehnologia de măsurare a grosimii cu ultrasunete, contribuind la dezvoltarea și descoperirile în domeniul testării nedistructive!
Data publicării: 21 septembrie 2023
