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        分析动力电池激光焊接的难点,才能找到合适的解决方案

        编辑:澳门吉尼斯人平台来源:澳门吉尼斯人平台 浏览次数: 日期:2019年12月17日 11:55

        接纳激光焊接加工是一种高精密的连接工艺,由具备各项明显的工艺技术优势,包括加工精度高,效率快,热影响区域小,工件变形小,自动 化水平高,焊接良品率高,将其应用汽车动力电池焊接上在,能大大提高动力电池PACK的安全性,耐用可靠性以及使用周期。
        动力电池需要焊接的部位很多,其质料主要是铝合金,以及少量一些紫铜(T2),镍(NI)等质料,也有一小部份接纳不锈钢做为电池外壳,其中 镍与不锈钢质料接纳激光焊接相对比较简,工艺技术较为成熟,但是铝合金,特别是紫铜接纳激光焊接则存在诸多难点,除了质料本身特点影 响激光被吸取外,激光焊接头的技术状态也会影响焊接效果的。
        一、待焊接的质料种类及状态
        1、待焊质料种类
        铝合金和紫铜作为待焊接的质料时,其通例方式的激光焊接效果不良的主要原因在于:
        1、两者对于光纤激光来说均属于高反质料,对光纤激光的吸取率不高,导致焊接过程稳定性较差!
        (一般来说,导电性能越来,对激光吸取率就越低);
        2、两者的导热性能较好,焊缝成型困难,易产生气孔。
        同时这两种质料也存在一定的差别,相对来说,铝合金对光纤激光的吸取率比紫铜的高,而紫铜的导热性能更优于铝合金的,所以两者激光焊 接难点的解决办法有相同的地方,也存在着一定的差别:
        铝合金质料
        1、接纳相对较小的聚焦光斑(0.1mm~0.3mm)进行焊接;
        2、焊接速度不能太低,控制在60mm/s以上;
        3、接纳光纤-半导体激光复合焊接;
        4、接纳摆动焊接。
        紫铜质料
        1、接纳较小的聚焦光斑(0.02mm~0.2mm)进行焊接;
        2、焊接速度要快,建议100mm/s以上;
        3、接纳摆动焊接。
        备注:
        从上面看出,在总体能量不变的情况,聚集光斑越小,其能量密度越高,由于铝合金比此铜对激光吸取率好点,所以其光斑相对可以放大点, 同时,又由于铝导热性相对紫铜较差,所以焊接速度要相对放慢一点,所以紫铜焊接方面正好相反,如果导热性能好,焊接速度又慢,那么焊 接难成型,并容易产生大量气孔。
        二、待焊质料状态
        本文中所述的待焊质料状态是指质料的表面清洁度、预处理惩罚水平,这些情况均会导致焊缝质量变差,具体的结果表现及解决方案:
        1、质料表面有杂质
        难点表现:焊缝存在气孔,密封性不够,强度不够;焊缝有爆点,产物报废。
        解决方案:待焊质料焊接前需去除油污、水渍等杂质。
        2、铝合金表面氧化物未清理
        难点表现:焊缝气孔较多,密封性不够,强度不够;成型不稳定,良品率降低。
        解决方案:待焊质料焊前进行去氧化膜处理惩罚,然后尽快进行焊接。
        3、质料待焊处加工粗糙
        难点表现:成型不均匀,外观较差;容易出现焊漏,无密封性。
        解决方案:质料进行机加工处理惩罚,需平整无变形。
        备注:
        上面提高的质料状态就是质料的表面因素对焊接效果的影响,所以以后凡是需要焊接的质料必需保证质料表面洁净,平整,无氧化膜。这些对 激光影响都是可见的。
        三、焊缝所属部件类型及要求
        目前主流的汽车动力电池有三种,分别是方形电池、圆柱电池以及软包电池,最常用的是方形电池,并且它也是接纳激光焊接部位最多的电池 类型,另外两类电池市场份额以及激光焊接需求均相对要少很多。焊缝主要存在的问题是强度不够、密封性不够和成型不好,导致这些问题的 产生,其共性是因为焊接工艺选择不正确,别的还有待焊部位结构及其焊缝要求所导致的焊接难点,具体情况及解决方案:
        1、软包电池部件
        极耳/汇流排
        极耳/汇流排
        焊接难点:质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:控制来料平整度;设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        焊接难点:焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。
        2、圆柱电池部件
        21700电池盖帽
        21700电池盖帽
        焊接难点:质料薄,易烧穿,强度达不到。
        解决方案:控制来料一致性;设计优良性能的夹具,控制装夹间隙;
        选用小纤芯光纤激光器,并用振镜高速(300mm/s以上)焊接。
        3、电池模组PACK
        电池模组PACK
        焊接难点:熔深要求较大,焊缝成型较差。
        解决方案:激光器纤芯选择50μm~100μm,使用较高功率进行高速(80mm/s以上)焊接。
        4、方形电池部件(注液孔、翻转片、极柱、防爆阀)
        焊接难点:气孔多,容易出现爆点,导致密封性不够。
        解决方案:提高待焊部位的清洁度;选用50μm纤芯的光纤激光器,焊接速度可适当提高。
        5、壳体封口
        电池壳体密封焊
        焊接难点:气孔多,容易出现爆点,导致密封性不够。
        解决方案:提高待焊部位的清洁度;选用50μm纤芯的光纤激光器,焊接速度可适当提高;选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接 。
        焊接难点:方形焊缝四个拐角处容易烧穿,导致密封性不够。
        解决方案:选择加速性能更好的焊接平台;接纳较高的焊接速度,缩短拐角处激光的照射时间。
        焊接难点:焊缝成型不均匀,加工效率不够高。
        解决方案:选用小纤芯光纤激光器+半导体激光器进行复合焊接。
        6、汇流排焊接
        汇流排焊接
        焊接难点:质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:控制来料平整度;设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        焊接难点:焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。
        7、侧板
        电池模组侧板焊接
        焊接难点:焊接部位多,效率要求高。
        解决方案:选择高功率光纤激光器,进行远程扫描焊接。
        8、软连接
        方形电芯软连接焊接
        焊接难点:质料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
        解决方案:控制来料平整度;设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
        焊接难点:焊缝连接宽度不够导致强度不够。
        解决方案:选用小纤芯光纤激光器,接纳摆动焊接。
        备注:
        上面的分析基本覆盖电池焊接制的各个部件,相信你对动力电池PACK,电芯焊接部位己经都了解明白了吧,如果不明白或想了解更多关于电 池焊接的相关知识及激光焊接设备技术,可以与澳门吉尼斯人平台研发工程部联系,以方便为你供应更好的焊接方案。
        动力电池激光焊接的难点及解决方案
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