动力电池焊接时如何选择合适的激光焊接方式
来源:爱游戏APP官网下载激光 日期:2022/05/20
动力电池在使用激光焊接时常常会碰到很多且不一样的难点,针对不同的材料及焊接要求选择合适的激光焊接方式就很重要。动力电池的激光焊接部位多,其材料主要是铝合金,少量部位采用紫铜、镍等材料,还有极少数采用不锈钢作为电池外壳,在这些材料中,镍和不锈钢的激光焊接工艺相对较为简单,也更为成熟,但是铝合金和紫铜的激光焊接依然存在较多的难点。除材料特性的影响之外,焊接接头的状态也会对焊接效果产生较大影响。下面跟着小编一起来了解一下。
一、待焊材料种类的不同存在的焊接难点及选择焊接模式:
铝合金和紫铜作为待焊接的材料时,其常规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材料,对光纤激光的吸收率不高,导致焊接过程稳定性较差;
②两者的导热性能较好,焊缝成型困难,易产生气孔。
同时这两种材料也存在一定的差异,相对来说,铝合金对光纤激光的吸收率比紫铜的高,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,也存在着一定的差异:
激光焊接材料为铝合金时选择激光焊接方式:
1.采用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. 采用光纤-半导体激光复合焊接;
4. 采用摆动焊接。
激光焊接材料紫铜时选择激光焊接方式:
1.采用较小的聚焦光斑(0.02mm~0.2mm)进行焊接;
2.焊接速度要快,建议100mm/s以上;
3.采用摆动焊接。
二、激光焊接时待焊材料状态不同时焊接难点及选择焊接模式:
本文中所述的待焊材料状态是指材料的表面清洁度、预处理程度,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、材料表面有杂质
难点表现:焊缝存在气孔,密封性不够,强度不够;焊缝有爆点,产品报废。
解决方案:待焊材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:待焊材料焊前进行去氧化膜处理,然后尽快进行焊接。
3、材料待焊处加工粗糙
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:材料进行机加工处理,需平整无变形。
激光焊接裂纹
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,并且它也是采用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,此外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/汇流排激光焊接难点及方案
激光焊接难点:材料薄,多片叠焊易虚焊,导致强度不够,导电性不好。
激光焊接解决方案:控制来料平整度;设计优良性能的夹具,控制装夹间隙。
2、圆柱电池部件21700电池盖帽激光焊接难点及解决方案
焊接难点:材料薄,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PACK模组激光焊接难点及解决方案
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、方形电池部件激光焊接难点及解决方案
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、电池壳体封口激光焊接难点及解决方案
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;采用较高的焊接速度,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、汇流排激光焊接难点及解决方案
焊接难点:材料薄,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,采用摆动焊接。
7、侧板激光焊接难点及解决方案
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、软连接激光焊接难点及解决方案
焊接难点:材料薄,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,采用摆动焊接。
以上是关于激光焊接设备应用不同动力电池焊接场镜时的不同焊接方法,激光焊接作为一种高效精密的连接方式,具有明显的优势:加工效率高、加工精度高、热影响区小、焊件变形小、自动化程度高等等。将激光焊接应用在汽车动力电池焊接上可以大大提高其安全性、可靠性和使用寿命。也是很多动力电池生产厂商必备的焊接设备,爱游戏APP官网下载激光提供专业锂电池激光焊接整体解决方案。
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