本發明涉及激光加工方法,尤其涉及到動力電池模組用側板與端板的焊接方法。
背景技術:
隨著汽車工業及新能源行業的迅速發展,整個社會對動力電池的需求越來越大,新能源市場的廣闊空間給足了動力電池企業無限可能,這是所有動力電池企業及自動化設備制造商共同擁有的機遇。
動力電池模組一般是把多個單體電池串聯起來,得到所需要的工作電壓。如果需要的是更高的容量和更大的電流,則需要把電池并聯起來。此外還有一些電池組,把串聯和并聯這兩種方法結合起來。不管是單體電池的串聯還是并聯、或者是串并聯相結合的方式,參見圖1,在新能源汽車上應用時,動力電池模組的工件100都需要側板20與端板10的配合,來實現電池(圖未示)的裝夾固定。在實際生產中,側板20一般選用3mm厚的5083鋁合金板材,端板10一般選用15mm厚的6061鋁合金型材,側板20與端板10采用準直聚焦對接焊方式。這種的焊接方法存在焊接質量較低的問題:由于鋁合金板10、20較厚,并且鋁合金板10、20本身具有較大的反射率,因此“小孔”深熔焊接過程中的小孔極度不穩定,參見圖2和圖3,“小孔”不斷地坍塌與頸縮會導致金屬蒸汽及保護氣體卷入坍塌的小孔中,使得焊縫50中形成有較大的工藝氣孔505,焊縫50的氣孔率一般在15%左右,嚴重削弱焊縫50截面的有效載荷面積。氣孔505易發生應力集中,導致側板20與端板10連接處(即焊縫50)的壽命及強度失效,進而會嚴重影響動力電池模組的工件100的一體性及汽車的安全性。
技術實現要素:
本發明要解決的技術問題在于,針對現有技術的上述缺陷,提出一種動力電池模組用側板與端板的對接焊方法,能夠大大降低焊縫中的氣孔率,提升焊接質量。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種動力電池模組用側板與端板的對接焊方法,采用激光焊接裝置對對接一起的側板與端板實施對接焊,其中,該對接焊的焊接軌跡中加入有螺旋線。
其中,該激光焊接裝置采用光纖連續激光器作為焊接光源,并采用高功率振鏡作為輸出設備。
其中,該光纖連續激光器選用6kw光纖連續激光器;該高功率振鏡選用焦距為460mm的高功率振鏡。
其中,該激光焊接裝置的功率p選為5.8kw、焊接速度v選為100mm/s、離焦量f選為0mm。
其中,該對接焊的焊接軌跡中的螺旋線線寬選為2mm。
其中,該對接焊的焊接軌跡中的螺旋線步長選為0.5mm。
其中,該焊縫的氣孔率控制在1%以內。
其中,該側板選用3mm厚的鋁合金板材,該端板選用15mm厚的鋁合金板材。
本發明的有益效果在于,通過在對接焊的焊接軌跡中加入有螺旋線,通過螺旋線不斷地攪拌熔池,加速熔池的對流運動,可以大大地提高焊接穩定性,實現側板與端板對接焊的焊縫中氣孔幾乎為零的目的,從而能夠大大降低焊縫中的氣孔率,提升焊接質量。
附圖說明
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明,附圖中:
圖1是現有的動力電池模組中側板與端板相配合的結構示意。
圖2是現有的側板與端板的焊縫的橫截面效果示意。
圖3是現有的側板與端板的焊縫的縱截面效果示意。
圖4是本發明方法所采用的振鏡擺動焊接螺旋線軌跡示意。
圖5是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的表面效果示意。
圖6是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的橫截面效果示意。
圖7是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的縱截面效果示意。
其中,主要附圖標記如下:100動力電池模組的工件10端板20側板50焊縫505氣孔w螺旋線線寬l螺旋線步長。
具體實施方式
現結合附圖,對本發明的較佳實施例作詳細說明。
參見圖4至圖7,圖4是本發明方法所采用的振鏡擺動焊接螺旋線軌跡示意。圖5是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的表面效果示意。圖6是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的橫截面效果示意。圖7是采用本發明方法實現的側板與端板焊縫的縱截面效果示意。本發明提出一種動力電池模組用側板20與端板10的對接焊方法,其是采用激光焊接裝置(圖未示)對動力電池模組的工件100進行對接焊。其中,該激光焊接裝置通過在焊接軌跡中加入螺旋線的方式,可有效提高焊接的穩定性;通過螺旋線的不斷來回攪拌,可大大降低焊縫50中的氣孔率(例如:氣孔率能夠控制在1%以內),從而使得焊縫50的質量能夠滿足各項要求,并且焊接過程效率較高。
舉例而言,該激光焊接裝置采用6kw光纖連續激光器作為焊接光源,采用焦距為460mm的高功率振鏡作為輸出設備。側板20選用3mm厚的5083鋁合金板材,端板10選用15mm厚的6061鋁合金型材。本發明的疊焊方法具體包括以下步驟。
1、取3mm厚度5083鋁合金板材(即側板20)和15mm厚度的6061鋁合金型材(即端板10),分別撕掉鋁合金表面的塑料貼膜,用酒精或丙酮擦拭鋁合金表面,去除表面油污或碎屑等雜質;
2、將側板20與端板10緊密貼緊對齊,保證焊接貼合表面平齊,使用6kw激光器進行點焊固定;
3、使用專業焊接工裝夾具保證側板20與端板10緊密貼緊,焊接較長焊縫時,可采用機械手配合振鏡進行飛行焊接,但要確保機械手移動速度和振鏡焊接速度相同;
4、以對接焊接一段80mm長的焊縫為例,焊接工藝參數為:功率p=5.8kw、焊接速度v=100mm/s、離焦量f=0mm;螺旋線焊接參數設置為:螺旋線線寬w=2mm,螺旋線步長=0.5mm。
采用上述焊接工藝參數,可獲得表面寬度為3.5mm的焊縫50,焊縫50表面平整均勻、無飛濺,焊縫50內部無氣孔、裂紋等缺陷。這段焊縫50的剪切強度可以達到30000n。
本發明的有益效果在于,通過對接焊的焊接軌跡中加入有螺旋線(由振鏡的擺動焊接實現),通過螺旋線不斷地攪拌熔池,加速熔池的對流運動,可以大大地提高焊接穩定性,實現側板20與端板10對接焊的焊縫50中氣孔505幾乎為零的目的(例如:氣孔率能夠控制在1%以內),從而能夠大大降低焊縫中的氣孔率,提升焊接質量。
值得一提的是,采用本發明方法,不僅焊縫50的強度較高(例如:剪切強度可以達到30000n),滿足安全要求,而且針對激光焊接裝置的編程靈活,可實現遠距離高速飛行焊接,易于自動化集成,能夠大大提高生產效率。
應當理解的是,以上實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制,對本領域技術人員來說,可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改和替換,都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。