Tecnoloxía de medición de espesor por ultrasóns
1. Necesidades de litiobateríaeléctrodo medición do revestimento neto
O eléctrodo da batería de litio está composto por un colector e un revestimento nas superficies A e B. A uniformidade do grosor do revestimento é o parámetro de control principal do eléctrodo da batería de litio, o que ten un impacto crítico na seguridade, o rendemento e o custo da batería de litio. Polo tanto, existen requisitos elevados para os equipos de proba durante o proceso de produción da batería de litio.
2. Método de transmisión de raios X coñecerndoa capacidade límite
Dacheng Precision é un provedor internacional líder de solucións de medición sistemática de eléctrodos. Con máis de 10 anos de investigación e desenvolvemento, conta cunha serie de equipos de medición de alta precisión e alta estabilidade, como medidores de densidade areal de raios X/β, medidores de espesor láser, medidores integrados de espesor CDM e de densidade areal, etc., que son capaces de lograr a monitorización en liña dos índices do núcleo dos eléctrodos de baterías de ións de litio, incluíndo a cantidade neta de revestimento, o espesor, o espesor da área de adelgazamento e a densidade areal.
Ademais, Dacheng Precision tamén está a levar a cabo cambios na tecnoloxía de ensaios non destrutivos e lanzou un medidor de densidade areal Super X-Ray baseado en detectores de semicondutores de estado sólido e un medidor de espesor infravermello baseado no principio de absorción espectral infravermella. O espesor dos materiais orgánicos pódese medir con precisión e a precisión é mellor que a dos equipos importados.
Figura 1 Medidor de densidade areal de superrraios X
3. Ultrasónicotgrosormmediciónttecnoloxía
Dacheng Precision sempre estivo comprometida coa investigación e o desenvolvemento de tecnoloxías innovadoras. Ademais das solucións de ensaios non destrutivos mencionadas, tamén está a desenvolver tecnoloxía de medición de espesores por ultrasóns. En comparación con outras solucións de inspección, a medición de espesores por ultrasóns ten as seguintes características.
3.1 Principio de medición de espesor por ultrasóns
O medidor de espesor ultrasónico mide o espesor baseándose no principio do método de reflexión do pulso ultrasónico. Cando o pulso ultrasónico emitido pola sonda atravesa o obxecto medido para alcanzar as interfaces do material, a onda de pulso reflíctese de volta á sonda. O espesor do obxecto medido pódese determinar medindo con precisión o tempo de propagación ultrasónica.
H=1/2*(V*t)
Case todos os produtos feitos de metal, plástico, materiais compostos, cerámica, vidro, fibra de vidro ou goma pódense medir deste xeito, e pódese usar amplamente en petróleo, química, metalurxia, construción naval, aviación, aeroespacial e outros campos.
3.2Avantaxesde tiMedición ultrasónica de espesor
A solución tradicional adopta o método de transmisión de raios para medir a cantidade total de revestimento e despois usa a subtracción para calcular o valor da cantidade neta de revestimento do eléctrodo da batería de litio. Mentres que o medidor de espesor ultrasónico pode medir directamente o valor debido ao diferente principio de medición.
①A onda ultrasónica ten unha forte penetrabilidade debido á súa lonxitude de onda máis curta e é aplicable a unha ampla gama de materiais.
② O feixe de son ultrasónico pode concentrarse nunha dirección específica e viaxa en liña recta a través do medio, cunha boa directividade.
③ Non hai necesidade de preocuparse polo problema da seguridade porque non ten radiación.
Non obstante, a pesar de que a medición de espesores por ultrasóns ten vantaxes en comparación con varias tecnoloxías de medición de espesores que Dacheng Precision xa lanzou ao mercado, a aplicación da medición de espesores por ultrasóns ten algunhas limitacións, como se indica a continuación.
3.3 Limitacións de aplicación da medición de espesores por ultrasóns
①Transdutor ultrasónico: o transdutor ultrasónico, é dicir, a sonda ultrasónica mencionada anteriormente, é o compoñente central dos medidores de probas ultrasónicas, que é capaz de transmitir e recibir ondas de pulso. Os seus indicadores principais de frecuencia de traballo e precisión de tempo determinan a precisión da medición de espesor. O transdutor ultrasónico de gama alta actual aínda depende das importacións do estranxeiro, cuxo prezo é elevado.
②Uniformidade do material: como se menciona nos principios básicos, os ultrasóns reflectiranse nas interfaces do material. A reflexión débese a cambios repentinos na impedancia acústica, e a uniformidade da impedancia acústica vén determinada pola uniformidade do material. Se o material a medir non é uniforme, o sinal de eco producirá moito ruído, o que afectará os resultados da medición.
③ Rugosidade: a rugosidade da superficie do obxecto medido provocará un eco reflectido baixo ou mesmo a imposibilidade de recibir o sinal do eco;
④Temperatura: a esencia dos ultrasóns reside en que a vibración mecánica das partículas do medio se propaga en forma de ondas, que non se poden separar da interacción das partículas do medio. A manifestación macroscópica do movemento térmico das propias partículas do medio é a temperatura, e o movemento térmico afectará naturalmente á interacción entre as partículas do medio. Polo tanto, a temperatura ten un grande impacto nos resultados da medición.
Para a medición convencional de espesor por ultrasóns baseada no principio do eco de pulsos, a temperatura da man das persoas afectará a temperatura da sonda, o que provocará a desviación do punto cero do medidor.
⑤Estabilidade: a onda sonora é a vibración mecánica das partículas do medio en forma de propagación de ondas. É susceptible a interferencias externas e o sinal recollido non é estable.
⑥Medio de acoplamento: os ultrasóns atenuaranse no aire, mentres que se propagarán ben en líquidos e sólidos. Para recibir mellor o sinal de eco, adoita engadirse un medio de acoplamento líquido entre a sonda ultrasónica e o obxecto medido, o que non favorece o desenvolvemento dun programa de inspección automatizado en liña.
Outros factores, como a inversión ou distorsión de fase ultrasónica, a curvatura, a conicidade ou a excentricidade da superficie do obxecto medido, influirán nos resultados da medición.
Pódese observar que a medición de espesores por ultrasóns ten moitas vantaxes. Non obstante, actualmente non se pode comparar con outros métodos de medición de espesores debido ás súas limitacións.
3.4Uprogreso na investigación sobre a medición ultrasónica de espesoresdeDachengPresolución
Dacheng Precision sempre estivo comprometida coa investigación e o desenvolvemento. No campo da medición de espesores por ultrasóns, tamén fixo algúns progresos. Algúns dos resultados da investigación móstranse a continuación.
3.4.1 Condicións experimentais
O ánodo está fixado na mesa de traballo e a sonda ultrasónica de alta frecuencia de desenvolvemento propio úsase para a medición de punto fixo.
Figura 2 Medición de espesor por ultrasóns
3.4.2 Datos experimentais
Os datos experimentais preséntanse en forma de exploración A e exploración B. Na exploración A, o eixe X representa o tempo de transmisión ultrasónica e o eixe Y representa a intensidade da onda reflectida. A exploración B mostra unha imaxe bidimensional do perfil paralela á dirección de propagación da velocidade do son e perpendicular á superficie medida do obxecto en proba.
A partir do A-scan, pódese observar que a amplitude da onda de pulso retornada na unión do grafito e a lámina de cobre é significativamente maior que a doutras formas de onda. O grosor do revestimento de grafito pódese obter calculando a traxectoria acústica da onda ultrasónica no medio de grafito.
Probáronse un total de 5 veces os datos en dúas posicións, o Punto 1 e o Punto 2, e a traxectoria acústica do grafito no Punto 1 foi de 0,0340 µs e a traxectoria acústica do grafito no Punto 2 foi de 0,0300 µs, cunha alta precisión de repetibilidade.
Figura 3 Sinal de exploración A
Figura 4 Imaxe de escaneo B
Fig. 1 Imaxe de exploración B no plano YZ, X=450
Punto 1 X=450 Y=110
Traxectoria acústica: 0,0340 us
Grosor: 0,0340 (nos) * 3950 (m/s) / 2 = 67,15 (μm)
Punto2 X=450 Y=145
Traxectoria acústica: 0,0300 µs
Espesor: 0,0300 (nos) * 3950 (m/s) / 2 = 59,25 (μm)
Figura 5 Imaxe de proba de dous puntos
4. Sresumode litiobateríaeléctrodo tecnoloxía de medición do revestimento neto
A tecnoloxía de ensaios por ultrasóns, como un dos medios importantes da tecnoloxía de ensaios non destrutivos, proporciona un método eficaz e universal para avaliar a microestrutura e as propiedades mecánicas dos materiais sólidos e detectar as súas micro e macro discontinuidades. Ante a demanda de medición automatizada en liña da cantidade neta de revestimento do eléctrodo da batería de litio, o método de transmisión de raios aínda ten unha maior vantaxe na actualidade debido ás características dos propios ultrasóns e aos problemas técnicos que hai que resolver.
Dacheng Precision, como experta en medición de eléctrodos, continuará a levar a cabo unha investigación e desenvolvemento en profundidade de tecnoloxías innovadoras, incluída a tecnoloxía de medición de espesor por ultrasóns, contribuíndo ao desenvolvemento e aos avances das probas non destrutivas!
Data de publicación: 21 de setembro de 2023
