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效率高、效果优——双激光复合焊接技术在新能源动力电池的应用分析

随着新能源汽车的发展,作为提供新能源汽车动力来源的电池产业,市场潜力巨大,也是国家战略发展的重要一环。动力电池作为新能源汽车的核心部件,其品质直接决定了整车的性能,故其生产工艺倍受关注。激光加工技术作为一种替代传统焊接技术已广泛应用于电池制造中。

一、双激光复合焊工作原理

双激光复合焊接是将两种不同波长的激光或将一束激光通过特制的激光出射头复合在一起,使两束激光的轴线在空间上重合或并列,主波段激光进行深熔焊接,次波段激光具备预热缓冷的作用,并适度进行热传导焊接。

 

1、串列双光束:一束光进行深熔焊接,另一束光散焦或功率较小,作为热处理热源。焊接裂纹敏感性材料,如高碳钢,合金钢等,可提高焊缝的韧性,改善表面成型,减小飞溅、缩孔及咬边等缺陷。降低冷却速度,改善接头组织性能。

2、并列双光束:两束光在同一熔池内产生两个独立的匙孔,改变熔池流动方式,防止咬边、焊道凸起等缺陷的产生,改善焊缝成形。

3、交叉双光束:两束光在熔池中产生一个共同的匙孔,匙孔尺寸变大,不易闭合,焊接过程更加稳定,气体更易排出。

4、同心双光束:一束光进行深熔焊接,另一束光作为热处理热源进行预热、保温以及适当增加熔深作用进行辅助焊接。能减少飞溅、避免气孔等情况,提高焊接效率。

二、双光束复合焊接与单光束焊接优势对比

三、动力电池顶盖复合焊接应用

我们把动力电池顶盖焊接的光纤焊接方案与复合高速焊接方案的一些项目进行了对比,如下表所示:

由上表内容可知,双光束复合焊接由于生产效率高、焊接稳定性强、焊接工艺效果好等优势将替代传统光纤焊接方案。

以下是对部分焊接效果介绍:

1.焊接外观

由下图可以明显看出,在复合焊接(200mm/s)状态下,焊缝平整,焊缝一致性优,外观完美。而单光束光纤焊接焊缝波动明显,焊缝一致性较差。

2.焊缝底部气孔

铝合金焊接中主要的气孔为氢气孔,因为氢气在液态铝合金的溶解度远高于固态,因此如果在熔池凝固过程中,熔池凝固速度大于气体溢出速度,便形成了焊缝中的气孔。铝合金焊缝的氢气孔一般处于熔池的底部,呈小而规则的圆形。

复合焊接顶盖熔池底部气孔远远少于光纤焊接顶盖,这是因为半导体光斑较大,降低了熔池的冷却速度,使气孔有充分的时间溢出。

 

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