jakie są optymalne ustawienia zgrzewarki fnirsi SWM-10 dla blaszki niklowej 0,15mm zgrrzewanej do ogniwa 18650
FNIRSI SWM-10 udostępnia cztery kluczowe nastawy:
• Czysty nikiel (ρ ≈ 7 μΩ·cm) przewodzi prąd lepiej niż stal niklowana (ρ ≈ 10 × większa). Dla tej samej grubości potrzebuje więc dłuższego impulsu lub wyższej mocy, by uzyskać temperaturę topnienia (~1455 °C).
• Biegun dodatni ogniwa 18650 jest cieńszy (≈ 0,3 mm) niż cała obudowa (biegun “-”); zwykle wymaga odrobinę mniejszej energii.
Zgrzew powstaje dzięki efektowi Joule’a \( Q = I^{2}R t \). Optimum to szybkie wytworzenie płynnego metalu w mikrostrefie styku (< 1 ms ochładzania), bez nadmiernego ogrzewania otoczenia. Dwa krótsze impulsy (P1+P2) z przerwą 8–10 ms pozwalają:
• P1 – podgrzać i “rozluźnić” ziarna powierzchni,
• P2 – stopić lokalnie materiał i utworzyć “nugget”.
• Rezystancja punktu < 0,2 mΩ – mierzymy miliomierzem czteroprzewodowym.
• Wytrzymałość na oderwanie ≥ 10 kg (dla 0,15 mm).
• Termowizja: max 180–200 °C na obudowie ogniwa w chwili zgrzewu.
• Użytkownicy publikują typowe zakresy P1 2 ms / P2 4–6 ms dla niklu 0,15 mm (źr. elektroda.pl 2024, Aliexpress listing 2024-06).
• Coraz popularniejsze są elektrody Cu-W o podwyższonej twardości – dwukrotnie zwiększają żywotność punktu.
• SWM-10 w nowych partiach (2024) otrzymał FW 2.1 z lepszym algorytmem kontroli prądu; umożliwia powtarzalność ±5 %.
• Czystość materiału wpływa silniej na jakość niż sam czas impulsu – stal niklowana 0,15 mm zwykle wymaga Gear 35-45 lub P2 3–4 ms.
• Siła docisku: 2 kgf ≈ 20 N; można zweryfikować prostą wagą cyfrową.
• Elektrody odprasowane do średnicy 2,5 mm zwiększają gęstość prądu i stabilizują łuk.
• Ogniwa Li-ion podlegają przepisom ADR/RID (transport) – uszkodzenie termiczne może skutkować odpowiedzialnością cywilną.
• Domowe pakiety powinny spełniać IEC 62133-2 (test mechaniczny i termiczny).
• Skala “Gear” nie ma liniowej zależności z energią – warto prowadzić własną tabelę (np. Gear 50 ≈ ~100 J, Gear 60 ≈ ~125 J).
• Równie ważna jak moc jest repetytywność styku – niestabilny docisk da większe rozrzuty niż ±5 J zmiany energii.
• Analiza mikrostruktury zgrzewu metodą przekroju metalograficznego – pozwala zweryfikować głębokość stapiania.
• Testy impulsów prądowych prądem do 2 kA (z zewnętrznym superkondensatorem) dla grubszego niklu 0,2 mm.
• Porównanie elektrod Cu-W vs Cu-Cr-Zr pod kątem żywotności.
Optimum dla czystego niklu 0,15 mm na SWM-10 to Pre-Heat 4–5 ms, P1 2 ms, P2 5 ms (przerwa 8–10 ms) lub pojedynczy impuls 8–9 ms przy “Gear” 50–60 i docisku 2–3 kgf. Kluczowa jest weryfikacja testem na rozerwanie, czystość elektrod oraz stabilny docisk. Parametry dostrajaj w krokach ±1 ms lub ±3 pkt Gear aż do momentu, gdy blaszkę rozrywa, pozostawiając dwa wyraźne nuggety na biegunie ogniwa.
FNIRSI SWM-10 – optymalne ustawienia zgrzewania blaszki miedzianej 0,15mm
• FNIRSI SWM-10 nie jest w stanie zagwarantować powtarzalnych, wytrzymałych zgrzewów czystej miedzi 0,15 mm – urządzenie projektowano pod taśmy niklowe.
• Najbezpieczniej stosować:
1) gotową taśmę Cu-Ni (niklowana miedź) i zgrzewać jak nikiel 0,20 mm, lub
2) przylutować miedź do wcześniej zgrzanej „łatki” z niklu.
• Jeśli mimo wszystko chcesz próbować zgrzewania czystej miedzi:
– Gear/Power 95-99 (maks.),
– Pre-Heat 8-10 ms,
– Main-Pulse 18-25 ms,
– Interval 10-15 ms,
– docisk elektrod ≥ 3,5 kgf,
– elektrody CuCrZr, bateria urządzenia ≥ 95 %.
To ustawienia „graniczne”; powodzenie zależy od perfekcyjnej preparacji powierzchni i może być niestabilne.
Właściwości materiału
• Rezystywność miedzi ρ≈1,7 µΩ cm (≈4-6 × mniej niż Ni)
• Przewodność cieplna κ≈400 W m⁻¹ K⁻¹ (≈5 × więcej niż Ni)
• Efekt: prąd omija strefę styku, a ciepło natychmiast „ucieka”; energia musi być skumulowana błyskawicznie i z dużą gęstością.
Ograniczenia FNIRSI SWM-10
• Prąd szczytowy katalogowy ≈1200 A.
• Wymagany dla miedzi 0,15 mm prąd (\ge) 2500–3000 A lub dużo dłuższy impuls; SWM-10 kompensuje tylko czasem.
• Pojemność kondensatora ≈110 mF/10-12 V → energia impulsu ≈6–8 J; dla solidnego „nuggetu” Cu potrzeba 15–20 J.
• Stąd konieczność ustawień 95-99 i maksymalnych czasów – kosztem szybszego zużycia elektrod i ryzyka przegrzania ogniwa.
Model cieplny
Ciepło Joule’a:
[
Q = I^{2} R t
]
Przy (I=1,2\;{\rm kA}), (R{\text{styk}}\approx 200\;µ\Omega) i (t=20\;{\rm ms}) otrzymujemy (Q\approx 5,8\;{\rm J}).
Dla niklu to wystarcza, dla miedzi – granicznie mało, dlatego wymusza się dłuższy impuls oraz silniejszy docisk (mniejsze (R{\text{styk}}) ⇒ mniejsza lokalna strata napięciowa).
Procedura eksperymentalna
| Metoda | Energochłonność | Trwałość | Ryzyko dla ogniwa | Wymag. sprzęt |
|---|---|---|---|---|
| Taśma Cu-Ni + SWM-10 | niska | wysoka | małe | sprzęt źródłowy |
| Nikiel 0,15 mm + lutowanie Cu | średnia | wysoka | średnie (kontrola temperatury lutowania) | lutownica 60 W+ |
| Zgrzewanie czystej Cu 0,15 mm na SWM-10 | wysoka | niepewna | wysokie | maksymalne parametry |
| Zgrzewarka kondensatorowa > 4 kA | wysoka | bardzo wysoka | umiarkowane | droższy sprzęt |
| Zgrzew ultradźwiękowy | niska | najwyższa | minimalne | sprzęt przemysłowy |
• Przemysł akumulatorów cylindrycznych przechodzi z czystego niklu na taśmy „copper-nickel clad” (znikanie spadków napięcia przy wyższych prądach).
• W e-mobilności rośnie udział laserowego spawania Cu i ultradźwięków; dla segmentu DIY pojawiają się mini-CD-weldery 2-3 kA (QS-800, K-Weld 2).
• Najnowsze firmware SWM-10 (v1.3, Q4 2023) wprowadza automatyczną korekcję czasu impulsu przy wykryciu dużej rezystancji styku – aktualizacja poprawia wyniki z paskami Cu-Ni.
• Elektrody Fe-Ni się „przykleją” do czystej Cu – wymień na CuCrZr lub CuW; powierzchnię schładzaj gąbką wilgotną co kilkanaście zgrzewów.
• Po każdym 50 punktach sprawdź temperaturę czapki ogniwa termometrem IR – (T<70^\circ{\rm C}) to akceptowalny limit bezpieczeństwa.
• Mechanika: dla taśmy 8 mm × 0,15 mm wytrzymałość zgrzewu akceptuje się przy sile rozerwania ≥ 10 kg (czysty Ni: ≥ 15 kg).
• Uszkodzenie ogniwa Li-ion przez przegrzanie może prowadzić do „thermal runaway” – obowiązkowe okulary, rękawice, wentylacja.
• Modyfikacja elektrod i firmware’u SWM-10 zwykle unieważnia gwarancję.
• Zgodnie z EN 62133-2 do akumulatorów przenośnych wymagane są testy ciągłości połączenia < 20 mΩ – taśma Cu-Ni ułatwia spełnienie normy.
• Gdy pojawiają się fioletowe/brązowe przebarwienia na Cu – skróć Main o 2 ms lub zwiększ docisk; to symptom przegrzania.
• Użyj czteroprzewodowego miliomierza: rezystancja połączenia czysta Cu < 0,15 mΩ, Cu-Ni < 0,20 mΩ – jeżeli większa, skoryguj parametry.
• Zoptymalizuj kolejność: najpierw wszystkie plusy, potem minusy – oba bieguny mają różną masę termiczną, minus wymaga zwykle +2 ms.
• Nawet przy parametrach skrajnych zgrzewy Cu mogą być losowe; w serii produkcyjnej odsetek NOK przekracza 20 %.
• Elektrody ulegają erozji po kilkudziesięciu punktach – wymagana częsta re-profilacja.
• Istnieją filmy na YT pokazujące „udane” zgrzewy Cu na SWM-10, jednak często nie przechodzą one testu na rozerwanie lub badania termicznego.
• Sprawdzenie możliwości podwojenia prądu przez równoległe podłączenie drugiego pakietu ogniw do SWM-10 (modyfikacja sprzętowa).
• Eksperymenty z powłokami galwanicznymi: 1-2 µm Ni na Cu wykonywane „na zimno” tuż przed zgrzewaniem.
• Porównawcze testy taśm „nickel-silver” i „nickel-copper clad” pod kątem oporu elektrycznego i wytrzymałości cyklicznej.
• SWM-10 jest świetny do niklu; do czystej miedzi 0,15 mm – na granicy możliwości.
• Technicznie najrozsądniej przejść na taśmy Cu-Ni lub lutowanie do „łatki” Ni.
• Jeżeli koniecznie chcesz zgrzewać czystą Cu: maximum mocy (Gear 95-99), Pre-Heat 8-10 ms, Main 18-25 ms, docisk ≥ 3,5 kgf, elektrody CuCrZr, kontrola temperatury ogniwa.
• Pamiętaj o testach na rozerwanie, pomiarach rezystancji i rygorystycznym BHP – tylko wtedy uzyskasz połączenia akceptowalne pod względem mechanicznym i elektrycznym.
