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Vendo o interior da caixa — Detecção por Phased Array de adesivo em baterias de veículos elétricos

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carro elétrico sendo carregado

A bateria é um componente crítico de veículos elétricos (EVs) e automóveis híbridos plug-in, dois tipos de veículos de nova energia (NEVs). A capacidade de armazenamento de energia da bateria afeta a quilometragem do veículo e seu custo total para o fabricante de automóveis. Sua qualidade impacta essa capacidade de armazenamento, bem como a vida útil do veículo, segurança e desempenho de aceleração. A garantia de qualidade da bateria (QA) é tão importante que a demanda por melhores dispositivos e métodos de inspeção relacionados à bateria está aumentando.

Anatomia de uma bateria de veículo elétrico ou híbrido

Quando fabricado, o invólucro externo da caixa da bateria — que geralmente é feito de liga de alumínio — é revestido internamente com uma camada de material compósito. O revestimento da caixa da bateria pode conter materiais de várias composições — por exemplo, cerâmica de alumina, fibras de aramida (fibras de poliamida aromática), boemita ou difluoreto de polivinilideno (PVDF). Seu objetivo é fornecer isolamento e uma superfície para o adesivo usado para fixar o núcleo da bateria dentro da caixa. O núcleo é normalmente uma bateria de ferrofosfato de lítio (LFP) ou de polímero de lítio ternário (LiPo). Se a ligação adesiva for insuficiente, o núcleo da bateria pode se deslocar, afetando seu funcionamento. Inspecionar e garantir que haja adesivo suficiente entre o revestimento e o núcleo da bateria é uma etapa importante de garantia de qualidade.

Verificando o adesivo usando teste ultrassônico Phased Array (PAUT)

O detector de defeitos Phased Array OmniScan™ X3 (PA) pode ser usado para verificar o revestimento e o adesivo da bateria, graças a imagens detalhadas da estrutura interna da peça de teste. Ele fornece aos fabricantes de automóveis um método não destrutivo para validar a qualidade da bateria. O Phased Array usa vários elementos para pulsar ondas sonoras que podem ser escaneadas e focadas eletronicamente no material, permitindo a detecção rápida e multiangular e fornecendo resultados de medição precisos e confiáveis.

O detector de defeitos Phased Array OmniScan X3 fornece imagens C-scan fáceis de interpretar de ferrofosfato de lítio (LFP) e baterias ternárias de polímero de lítio (LiPo) para fabricantes de carros elétricos

Detector de defeitos Phased Array Olympus OmniScan X3

Como o PAUT mostra com nitidez a ausência de adesivo

As ondas sonoras longitudinais são transmitidas através do alumínio, do revestimento de compósito e das camadas de adesivo. A impedância acústica do ar é maior do que a do adesivo, de modo que há mais energia refletida de uma interface de camada de revestimento-ar do que de uma interface de camada de revestimento-adesivo. Parte da energia também é perdida à medida que os feixes viajam pelo adesivo. Isso significa que há uma diferença significativa na altura da onda de A-scan quando há adesivo suficiente e quando ele está ausente. Desta forma, o inspetor pode distinguir claramente se a caixa está bem colada.

Configuração de inspeção, método de digitalização e equipamento

Meus colegas e eu conduzimos um experimento em uma amostra usando a técnica de varredura linear de pulso-eco de Phased Array. O diagrama esquemático a seguir mostra nossa configuração de inspeção:

Defina a configuração usando uma sonda Phased Array e calço para inspecionar uma peça de teste usando a técnica de varredura linear de pulso-eco

A caixa da bateria precisa ser leve, de modo que a parede de alumínio da peça de teste tem apenas 1,5 mm de espessura e a camada de revestimento tem 0,1 mm de espessura.

A sonda Phased Array Olympus 5L64 NW1 e o calço SNW1-0L foram usados para este teste.

Sonda Olympus Phased Array padrão, matriz linear de 5 MHz, 64 elementos, abertura ativa total de 64 × 7 mm, pitch de 1,00 mm, elevação de 7 mm, tipo de caixa NW1

5L64 NW1 5 MHz, sonda Phased Array padrão de matriz linear de 64 elementos

Calço padrão para tipo de revestimento NW1 da sonda Phased Array, varredura normal, onda longitudinal de 0 grau com opção WP5 (irrigação, orifícios e câmara de água de 0,005 pol. sem carbonetos).

Calço de onda longitudinal SNW1-0L 0°

Depois de ajustar os parâmetros do instrumento e varrer a amostra, podemos ver claramente a ausência e presença de adesivo no C-scan.

Amostra para inspeção Phased Array do adesivo no interior de um novo veículo de energia, ou veículo elétrico, caixa de bateria

Adesivo na amostra de revestimento de compósito

em resultados de A-scan, C-scan e S-scan em um detector de defeitos Phased Array Olympus OmniScan X3 em adesivo de bateria dentro de um veículo elétrico (EV)

Resultados de imagem A-C-S-scan

Aplicar PAUT à detecção de vínculo aumenta a eficiência dos fabricantes de automóveis

Uma comparação da imagem C-scan e do objeto real mostra como os resultados de Phased Array são claros e intuitivos. Quando a tecnologia de Phased Array ultrassônico é usada para escanear a condição de ligação do adesivo de revestimento de compósito para a caixa da bateria de veículos elétricos e híbridos, a fácil configuração, inspeção e análise ajudam a garantir uma alta eficiência de verificação.

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二月 1, 2021
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