工艺丨动力电池工艺-激光焊接概述
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:坠』垡星垡垒——————————————————型鲨垒—垒丝丝型坠些丝文章编号:1002-025X(2013)07-0030-03动力电池壳体激光焊接工艺李林贺。
邓适(力神迈尔斯动力电池系统有限公司,天津300191)摘要:针对动力电池壳、盖激光焊接试验,通过调整激光焊机脉宽、频率、峰值功率等工艺参数.验证不同参数对激光单点能量及焊接平均功率的影响,结合平均功率对焊缝熔深影响及不同熔深状态下与焊缝耐压强度的对应关系,进而优化激光焊接工艺参数,确保动力电池激光焊接过程的稳定性和焊接质量的一致性。
关键词:动力电池;激光焊接;熔深中图分类号:TG456.7文献标志码:BO绪论电动汽车不仅能减少或不使用石油,且能降低尾气排放,甚至实现尾气零排放,而在当今节能降耗和环保双重压力下。
实现汽车能源动力系统电气化,推动传统汽车业结构转型,在国际上已经形成了广泛共识。
我国已出台许多相关优惠政策,扶持和引导电动汽车行业的快速发展,因此,电动汽车的发展将会步人关键时期,并迎来更多机遇与挑战。
动力电池是电动汽车的关键技术,决定了汽车的运行里程和成本,而电池壳体的激光焊接又成为动力电池制作的重要工序。
焊接质量的好坏直接决定电池的密封性及耐压强度.从而影响电池的使用寿命和安全性能。
结合本公司实际生产情况,通过激光焊接工艺参数摸索及焊接质量确认,建立合理的工艺参数范围。
为动力电池壳体激光焊接过程的稳定性及产品质量的一致性提供了有力保障。
1激光焊接试验本公司动力电池壳体基本上为3003系铝合金.厚度在0.6~0.8m m之间。
由于各型号电池都用于电动汽车,因此,对焊接后的密封性及耐压强度要求很高,图1为电池壳体焊接示意图。
收稿日期:2013—05—05围1电池壳体焊接示意图激光焊接主要工艺参数有峰值功率、脉宽、频率、离焦量及焊接速度等,其任何一个参数的变化及不稳定都会直接影响焊接质量的效果。
实际焊接过程采用的激光功率为600W,波长为1064.t i m,光纤直径为600斗m的激光设备。
电池激光焊接工艺随着现代科技的发展,电池行业也在不断地发展壮大。
而电池的制造过程中,激光焊接技术已经成为了不可或缺的一部分。
本文将介绍电池激光焊接工艺的原理、应用以及未来发展趋势。
一、电池激光焊接工艺的原理激光焊接是将激光束聚焦到焊接区域,使其熔化并与另一材料熔合。
电池激光焊接与一般材料的激光焊接不同的是,电池激光焊接需要考虑到电池内部的电化学反应和热效应。
电池激光焊接的原理是利用激光束的高能量密度,使焊接区域的温度瞬间升高到数千摄氏度,使材料熔化并熔合在一起。
同时,激光焊接过程中的高能量密度还可以促进电池内部的电化学反应,提高电池的性能。
二、电池激光焊接工艺的应用1、电池片的连接电池片是构成电池的基本单元,而电池片之间的连接是电池组装的关键。
传统的电池片连接方式是采用钎焊、压焊等方法,但这些方法存在着焊接点热效应大、焊接点易断裂等缺点。
而电池激光焊接可以避免这些缺点,焊接点的热效应小、焊接点强度高、焊接点美观等优点,因此被广泛应用于电池片的连接。
2、电池组件的连接电池组件是由多个电池片组合而成的,而电池组件之间的连接也是电池组装的关键。
传统的电池组件连接方式是采用焊锡、电阻焊等方法,但这些方法存在着焊接点易断裂、焊接点热效应大等缺点。
而电池激光焊接可以避免这些缺点,焊接点的强度高、焊接点美观等优点,因此被广泛应用于电池组件的连接。
3、电池盒的密封电池盒是电池的保护外壳,而电池盒的密封是保证电池内部不受外界环境影响的关键。
传统的电池盒密封方式是采用胶封、热封等方法,但这些方法存在着密封效果不佳、密封点易破裂等缺点。
而电池激光焊接可以避免这些缺点,焊接点的密封效果好、焊接点强度高等优点,因此被广泛应用于电池盒的密封。
三、电池激光焊接工艺的未来发展趋势1、高效化电池激光焊接的高效化是未来发展的趋势之一。
高效化主要包括焊接速度的提高、生产效率的提高、设备的自动化等方面。
这些措施将进一步提高电池激光焊接的效率,降低生产成本。
动力电池激光焊接工艺动力电池制造过程焊接方法与工艺的合理选用,将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。
接下来就随小编一起了解一下动力电池焊接方面的内容。
1激光焊接原理激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作,通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。
2激光焊接类型热传导焊接和深熔焊激光功率密度为105~106w/cm2形成激光热传导焊,激光功率密度为105~106w/cm2形成激光深熔焊穿透焊和缝焊穿透焊,连接片无需冲孔,加工相对简单。
穿透焊需要功率较大的激光焊机。
穿透焊的熔深比缝焊的熔深要低,可靠性相对差点。
要高,可靠性相对较好。
但连接片需冲孔,加工相对困难。
脉冲焊接和连续焊接1)脉冲模式焊接激光焊接时应选择合适的焊接波形,常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等,铝合金表面对光的反射率太高,当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60%-98%的激光能量因反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。
一般焊接铝合金时最优选择尖形波和双峰波,此种焊接波形后面缓降部分脉宽较长,能够有效地减少气孔和裂纹的产生。
脉冲激光焊接样品由于铝合金对激光的反射率较高,为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而损害激光聚焦镜,焊接过程中通常将焊接头偏转一定角度。
焊点直径和有效结合面的直径随激光倾斜角增大而增大,当激光倾斜角度为40°时,获得最大的焊点及有效结合面。
焊点熔深和有效熔深随激光倾斜角减小,当大于60°时,其有效焊接熔深降为零。
所以倾斜焊接头到一定角度,可以适当增加焊缝熔深和熔宽。
另外在焊接时,以焊缝为界,需将激光焊斑偏盖板65%、壳体35%进行焊接,可以有效减少因合盖问题导致的炸火。
2)连续模式焊接连续激光器焊接由于其受热过程不像脉冲机器骤冷骤热,焊接时裂纹倾向不是很明显,为了改善焊缝质量,采用连续激光器焊接,焊缝表面平滑均匀,无飞溅,无缺陷,焊缝内部未发现裂纹。
激光焊接工艺的基本知识概述激光焊接是一种高能量密度的热源焊接方法,利用激光束将工件加热到熔化或融合状态,实现金属材料的连接。
激光焊接具有高精度、高速度、低变形等优点,在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到广泛应用。
工作原理激光焊接主要通过激光束对工件表面进行聚焦,使其吸收激光能量产生热源,从而使工件局部区域迅速升温并达到熔化或融合状态。
通过控制激光束的功率、聚焦方式和运动轨迹,实现对工件的精确加热和连接。
设备与系统激光源激光源是激光焊接系统的核心部件,常见的激光源包括CO2激光器、固态激光器和纤维激光器等。
不同类型的激光源具有不同的特点和适用范围,选择合适的激光源对于实现高质量的焊接至关重要。
光学系统光学系统主要包括激光束传输系统和聚焦系统。
激光束传输系统用于将激光束从激光源传输到焊接头,常见的传输方式有光纤传输和反射镜传输。
聚焦系统用于将激光束聚焦到工件上,通常包括凸透镜、平凸透镜和聚焦镜等。
控制系统控制系统是激光焊接过程中的关键部分,用于控制激光功率、聚焦位置和运动轨迹等参数。
通过精确控制这些参数,可以实现对焊接过程的精确控制和优化。
工艺参数激光功率激光功率是影响焊接速度和质量的重要参数。
功率过低会导致无法达到熔化或融合状态,功率过高则容易引起气孔、裂纹等缺陷。
根据工件材料和厚度的不同,选择合适的激光功率进行焊接。
焦距焦距是指从聚焦镜到工件焊点的距离,影响激光束的聚焦效果和焊接质量。
焦距过大会导致焊缝变宽、深度不足,焦距过小则容易引起激光束的散射和偏离。
根据焊接要求和工件形状选择合适的焦距。
扫描速度扫描速度是指激光束在工件表面移动的速度,影响焊接线能量分布和熔池形态。
扫描速度过快会导致熔池不稳定、焊缝细节不清晰,扫描速度过慢则容易引起过热和变形。
根据工件材料和要求选择合适的扫描速度。
气体保护气体保护是激光焊接中常用的一种方法,通过向焊接区域供应惰性气体,如氩气或氮气等,可以有效防止氧化、脱氢和杂质的进入,提高焊接质量。
锂电池电池激光焊接激光器选型详解之一在动力电池制造过程中,激光焊接的方法与工艺,对电池的品质、安全、充放电性能、电池的一致性等具有关键的影响,故在动力电池制造过程中,激光焊接设备的选择显得十分的重要。
本文分三个模块进行介绍:基本原理、激光器选型计算、实际案例分析一,基本原理1,什么是激光焊接?激光焊接就是通过光学系统,利用高能量密度的激光束作为热源,将激光束聚焦在一个很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。
2,激光焊接的类型激光热传导焊Heat Conduction Welding:功率密度小于10e+4~10e+5W/cm2为热传导焊,工件吸收激光后,温度只要达到表面熔点,然后依靠热传导,向工件内部传递热量形成熔池,因此经济性好。
此时熔深浅、焊接速度慢,焊缝平滑无气孔。
典型应用如不锈钢水槽焊接、金属波纹管、金属管件焊接;激光深熔焊Keyhole Welding:功率密度大于10e+5~10e+7W/cm2时,金属表面受热作用下,不仅使金属熔化,而且使金属汽化。
熔化的金属在金属蒸汽作用下,排出形成小孔,激光束继续照射孔底,内的蒸汽压力与液体使得小孔不断延伸,直到小孔金属的表面张力与重力平衡为止。
深熔焊会形成一个狭窄而均匀的焊缝,而且深度一般比焊缝宽度大,具有焊接速度快、深宽比大的特点。
典型运用在方形铝壳锂电池、圆柱电池的连接片、极耳顶盖焊、封口焊,极柱与巴片穿透焊、缝焊等;热传导焊和深熔焊的主要区别在于单位时间内施加在金属表面的功率密度,不同金属的临界值不同。
二,激光器的选型对于电池的深熔焊,光的功率密度,在此成为一个非常重要的指标,也是影响着焊缝质量优劣的重要参数之一。
计算公式:激光功率密度=输出功率/光斑面积例如:光纤芯径为50μm/150μm时,准直镜片焦距140mm,聚焦镜片焦距413mm时,相当于光斑放大了3倍,如下。
当激光器输入1KW能量,光斑放大2倍时,光的功率密度如下表:可以对比得知,同等功率下,光纤芯径越大,激光功率密度越小,这使得我们在对于焊接电池的不同部位,不同工艺参数时,选择的激光器与配置就显得尤为关键。
激光焊接工艺
激光焊接是一种高能量浓缩的焊接方法,适用于多种材料的焊接。
它利用高能量激光束来熔化和连接材料,具有焊接速度快、热影响区小和焊缝质量高等优点。
工艺步骤
激光焊接工艺主要包括以下步骤:
1. 准备工作:清洁和处理要焊接的材料表面,确保无污染和氧化层。
2. 调试设备:调整激光焊接机的参数,如功率、脉冲周期和激光束聚焦等,以适应不同材料的焊接需求。
3. 对位与固定:将要焊接的材料对准并固定在焊接平台上,确保位置准确和稳定。
4. 开始焊接:通过控制激光束的运动和功率输出,开始焊接过程。
焊接速度和功率的控制会影响焊接深度和焊缝质量。
5. 检查与整理:焊接完成后,进行焊缝检查和整理,确保焊缝质量和外观。
优势和应用
激光焊接具有以下优势:
- 焊接速度快:激光焊接速度可以达到每秒数米,远快于传统焊接方法。
- 热影响区小:激光焊接瞬间完成,热影响区较小,可以避免材料的变形和热损伤。
- 焊缝质量高:激光焊接可以实现高精度和高品质的焊缝,焊接强度和密封性好。
激光焊接广泛应用于以下领域:
- 电子:电子元器件的焊接,如电路板、芯片封装等。
- 汽车制造:汽车零部件的焊接,如车身焊接、发动机部件的连接等。
- 航空航天:航空航天器件的焊接,如航天器部件连接、发动机燃烧室焊接等。
激光焊接工艺是一种先进且高效的焊接方法,具有广阔的应用前景。
熟练掌握激光焊接工艺,对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
动力电池激光焊接方案
动力电池激光焊接是一种常用的连接方式,具有高效、精确、无损、环保等特点。
以下是一种可能的动力电池激光焊接方案:
1. 材料准备:准备好需要焊接的动力电池模块,确保其表面清洁无杂质。
2. 设置参数:根据不同的电池材料和尺寸,确定适当的激光焊接参数,包括功率、脉冲频率、浸润时间等。
3. 激光焊接设备调试:根据所选参数,调试激光焊接设备,确保激光束的焦点准确对位于焊接点上,并调整焊接电极的位置。
4. 预热:通过激光预热动力电池接触面,提高焊接的效果和速度。
5. 焊接:根据焊接点的位置,使用激光束进行准确焊接,确保焊接点的牢固性和导电性。
6. 检查与测试:完成焊接后,对焊接点进行检查和测试,确保焊接质量符合要求。
需要注意的是,动力电池激光焊接需要使用专门的设备和技术,操作时应遵守相关安全规范,确保工作环境安全。
此外,不同材料和尺寸的电池模块可能需要调整焊接参数和设备,具体操作应根据实际情况进行调整。
电池pack 镍片激光焊注意事项概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨电池pack中的镍片激光焊技术,以及与此相关的注意事项。
在现代科技发展的背景下,电池在各个领域中广泛应用,而电池pack则扮演着重要的角色。
为了保证电池pack的性能和可靠性,镍片焊接是其中一个关键步骤。
而激光焊接作为一种高效且精确的焊接技术,在电池pack制造过程中也得到了广泛应用。
然而,在应用这一技术时也需要注意一些事项以确保焊接效果与安全性。
1.2 文章结构本文将围绕盖大纲进行撰写,首先会介绍电池pack的定义与用途以及其构成要素。
随后将详细探讨镍片焊接技术,包括镍片的作用与选取、激光焊接原理及优势,以及激光焊接时需注意的事项。
进一步地,我们会提供一些实际应用实例,并对其效果进行评估分析。
最后,文章将给出对整篇内容的总结和结论,并提出研究限制和未来发展方向。
1.3 目的本文的目的在于系统地介绍电池pack中的镍片激光焊技术,并对其注意事项进行深入分析。
通过了解电池pack以及相关技术的背景和重要性,读者能够更全面地理解激光焊接在电池制造中所起到的作用,同时也能够更加准确地把握应用该技术时需要注意的关键问题。
此外,该文还旨在为研究者和工程师提供宝贵的参考信息,以便他们在实践中能够更好地应用并优化该技术。
2. 电池pack2.1 定义与用途:电池pack是由多个单个电池单元组成的组合结构,用于储存和提供电能。
它通常用于各种电动设备、移动通信工具、车辆以及可再生能源系统等领域。
2.2 构成要素:一个典型的电池pack包含以下几个主要构成要素:- 电芯(battery cell):负责存储和释放电能的核心组件;- 保护板(protection board):监测和控制电芯的工作状态,确保其正常运行并防止过充、过放等问题;- 连接线(connecting wires):将多个电芯连接起来,形成串联或并联结构;- 温度传感器(temperature sensor):测量和监控电芯的温度变化,避免过热或过冷情况发生;- 外壳(casing):起到保护内部元件和隔离外界环境的作用。
激光技术在动力电池中的应用
激光技术在动力电池中有许多应用。
1. 激光打光焊接与切割:激光可以用于焊接和切割动力电池中的金属零部件。
激光焊接可以快速、精确地将电池单体连接在一起,提高电池组的稳定性和安全性。
激光切割可以用于制作电池的隔膜和电极材料,提高电池性能和效率。
2. 激光清洗与表面处理:激光可以用于清洗动力电池表面的污垢和杂质,提高电池的效率和寿命。
激光还可以用于处理电极和隔膜的表面,增加其表面积和反应活性,提高电池的能量密度和循环稳定性。
3. 激光标记和标识:激光可以用于在动力电池上进行标记和标识,帮助管理和追踪电池的生产和使用过程。
激光标记可以在电池上刻印唯一的标识码和生产信息,方便电池的溯源和质量控制。
4. 激光探测与监测:激光可以用于检测和监测动力电池中的各种参数和性能。
例如,激光可以通过测量电池的光学属性来判断电池的充放电状态和健康状况。
激光还可以用于非接触式的温度测量和电池内部结构的成像,提供更精确和可靠的电池监测和故障诊断。
总的来说,激光技术在动力电池中的应用可以提高电池的制造质量和性能稳定性,提高电池的能量密度和充放电效率,减少
电池的能量损耗和故障概率,进一步推动电动汽车和储能系统的发展和应用。
激光焊接技术的工艺与方法激光焊接技术是一种非常重要且广泛应用于工业生产领域的焊接方法。
它利用高能量密度的激光束来加热工件表面,使其达到熔化点,然后通过材料的自身熔化来进行焊接。
激光焊接技术具有高精度、高效率和不受材料性质限制等优点,因此在汽车制造、电子设备、航空航天等领域得到广泛应用。
本文将重点探讨激光焊接技术的一些常见工艺与方法,以及其在实际应用中的一些注意事项。
一、工艺常见方法1.传统激光焊接传统激光焊接是指使用高功率连续波激光进行焊接的方法。
其工作原理是将激光束聚焦到非常小的焦点上,通过光能的聚焦来使工件表面局部熔化,形成焊缝。
该方法适用于焊接厚度较大的工件,具有焊缝宽度窄、焊缝深度大的优点。
然而,由于激光能量密度较高,容易引起工件变形和热裂纹等问题,需要进行严格的控制和预热处理。
2.脉冲激光焊接脉冲激光焊接是指使用高能量脉冲激光进行焊接的方法。
相比传统激光焊接,脉冲激光焊接的能量密度更高,激光束作用时间更短,因此在焊接过程中对工件的热影响较小。
这种方法适用于对焊接过程热输入要求较低的材料,如薄板、精密仪器等。
脉冲激光焊接还可以实现连续拼接焊接和高速激光焊接等特殊要求。
3.深熔激光焊接深熔激光焊接是一种通过在焊接过程中使工件局部熔化并加热至汽化温度,利用金属蒸汽对激光束进行抑制,从而实现深熔焊接的方法。
该方法适用于要求焊缝深度较大的工件,如不锈钢、铝合金等。
在深熔激光焊接过程中,需要控制好激光束的功率和速度,以确保焊缝的质量和形状。
二、实际应用注意事项1.材料选择在激光焊接过程中,不同材料对激光的吸收率和热传导率不同,因此在选择焊接材料时需要考虑其适应激光焊接的特性。
同时还需要考虑材料的熔点、热膨胀系数等参数,以确保焊接质量。
2.焊接参数控制激光焊接的参数包括激光功率、激光束直径、焦距、焊接速度等多个方面。
这些参数的选择和控制直接影响焊缝的质量和性能。
因此,在实际应用中需要通过试验和实践确定最佳的焊接参数。
激光焊接工艺的基本知识激光焊接的定义激光焊接是利用激光束的高能量密度、高聚焦度和高一致性,将激光能量引入焊接区域,使焊缝区域被熔化并冷却形成焊缝的一种焊接方法。
激光焊接的原理激光焊接是利用激光束的高功率密度,将激光能量转化成热能,通过加热和熔融工件的材料,使其形成焊缝并实现材料的连接。
激光束可以通过光学系统进行聚焦,从而集中到焊接区域上。
激光焊接的优点•高能量密度:激光焊接可以将高能量聚焦在小面积上,使材料瞬间加热并熔化,从而实现快速的焊接。
•高一致性:激光焊接的激光束具有高一致性,焊接效果稳定且可重复。
•焊接速度快:激光焊接的瞬间加热和熔化速度非常快,可以实现高速焊接。
•焊缝质量好:激光焊接可以实现焊缝的精细化控制,焊缝形态美观且强度高。
•无接触式焊接:激光焊接是一种无接触式的焊接方法,可以避免材料变形和污染。
激光焊接的应用领域1.电子行业:激光焊接广泛应用于电子产品的组装和连接,如手机、电脑等电子元件的焊接。
2.汽车工业:激光焊接广泛应用于汽车零部件的制造,如发动机、变速器等的焊接。
3.航空航天工业:激光焊接在航空航天领域具有重要应用,如飞机结构件的焊接、航天器的焊接等。
4.家电行业:激光焊接在家电行业中应用广泛,如冰箱、洗衣机等产品的焊接。
5.医疗器械:激光焊接在医疗器械制造中具有重要地位,如手术器械、人工关节等的焊接。
激光焊接的工艺参数1.激光功率:激光功率决定了焊接过程中的能量输入,需要根据焊接材料的厚度和类型进行选择。
2.激光波长:激光波长决定了激光束在焊接材料中的穿透深度,需要根据焊接材料的吸收情况选择合适的波长。
3.聚焦方式:激光焊接可以采用具有不同聚焦方式的光学系统,如凸透镜、聚焦镜等,根据焊接材料的形态和要求选择合适的聚焦方式。
4.扫描速度:扫描速度决定了焊接速度,需要根据焊接材料的热导率和焊接质量要求进行调整。
5.激光频率:激光频率可以影响焊接的稳定性和效果,需要根据焊接材料的特性选择合适的频率。
锂电池激光焊接工艺
锂电池激光焊接工艺是一种高效、精准的焊接方法,适用于锂电池的生产和制造。
锂电池是一种高能量密度的电池,具有轻量化、高效率、长寿命等优点,因此在电动汽车、无人机、智能手机等领域得到广泛应用。
而锂电池的制造过程中,焊接是一个非常重要的环节,直接影响到电池的性能和寿命。
传统的焊接方法包括手工焊接、点焊、激光焊接等,但这些方法存在着一些缺点,如焊接质量不稳定、焊接速度慢、焊接成本高等。
而锂电池激光焊接工艺则能够有效地解决这些问题。
激光焊接是一种非接触式的焊接方法,能够实现高速、高精度的焊接,同时还能够减少热影响区域,避免对电池的损伤。
锂电池激光焊接工艺的具体操作步骤如下:首先,将需要焊接的部件放置在焊接台上,并进行定位和固定。
然后,通过激光器发出的高能量激光束,将焊接部件加热至熔点以上,使其熔化并与另一部件相融合。
最后,待焊接部件冷却后,即可完成焊接过程。
锂电池激光焊接工艺具有以下优点:首先,焊接速度快,能够大幅提高生产效率;其次,焊接质量稳定,能够保证焊接强度和密封性;再次,焊接成本低,能够降低生产成本。
因此,锂电池激光焊接工艺已经成为锂电池生产中不可或缺的一部分。
锂电池激光焊接工艺是一种高效、精准的焊接方法,能够有效地提
高锂电池的生产效率和质量,降低生产成本,为锂电池的应用和发展提供了有力的支持。
动力电池激光焊接原理
动力电池激光焊接是一种利用激光束对动力电池进行焊接的方法。
它利用激光束的高能量密度和聚焦性,将激光能量精确地传递到焊接接头,使接头材料受到加热并迅速熔化,形成焊接池。
当激光束停止照射,焊接池迅速冷却固化,将接头牢固地连接在一起。
动力电池激光焊接的原理主要包括以下几个方面:
1. 光学聚焦:激光束通过光学装置进行聚焦,将激光能量集中到一个很小的区域内,提高焊接接头的能量密度。
2. 吸收和传递能量:激光束照射到接头材料上时,其中的能量被吸收,使接头材料温度升高。
随着时间的推移,能量通过传导、对流和辐射方式传递到接头其他部分,使整个接头达到焊接温度。
3. 材料熔化和混合:接头材料受到高温作用后,开始熔化成液态金属,形成焊接池。
激光束的高能量密度可以使接头变成液态金属的熔融状态,以确保焊接强度和质量。
4. 冷却和固化:当激光束停止照射时,焊接池迅速冷却并固化,将接头连接在一起。
这个过程需要控制冷却速度,确保焊接接头具有足够的强度和韧性。
总之,动力电池激光焊接利用激光束的高能量密度和聚焦性,
通过材料的熔化和迅速冷却固化,实现对动力电池接头的快速、高质量焊接。
电池pack激光焊接标准一、概述电池pack激光焊接是一种重要的电池生产工艺,对于电池组的安全性和性能具有至关重要的影响。
制定电池pack激光焊接标准是必不可少的。
二、激光焊接原理激光焊接是利用激光束的热能,使被焊接的材料局部熔化,然后冷却凝固,从而连接两个材料的工艺。
在电池pack激光焊接过程中,通过激光束的聚焦和控制,可实现对电池片和导电栅片的高效精确焊接。
三、电池pack激光焊接的重要性1. 安全性激光焊接能够实现局部加热,避免过热引起的严重事故,确保电池组的安全性。
2. 效率激光焊接速度快、精度高,提高了电池组的生产效率,降低了生产成本。
3. 可靠性激光焊接连接坚固牢靠,能够承受电池组长期工作时的振动和冲击,确保电池组的可靠性。
4. 一致性激光焊接可实现自动化生产,确保每个电池组的焊接质量一致性。
四、电池pack激光焊接标准的制定内容1. 工艺参数包括激光功率、激光波长、脉冲频率、焦距等工艺参数的规定,确保激光焊接的稳定性和可控性。
2. 接头设计规定电池片和导电栅片的设计要求,包括接头形状、尺寸、间距等,以确保焊接接头的质量和可靠性。
3. 检测方法制定焊接接头质量检测的方法和标准,包括焊缝形貌检测、焊接强度测试等内容。
4. 操作规程制定操作规程,包括设备操作、维护和保养要求,确保激光焊接设备的正常运行和安全使用。
5. 质量控制建立质量控制体系,确保激光焊接产品符合质量标准和要求。
包括过程控制、产品检验等内容。
五、电池pack激光焊接标准的应用与推广1. 适用范围该标准适用于电池pack激光焊接工艺的生产和质量控制领域,包括电动汽车电池组、储能电池组等领域。
2. 推广应用推广应用电池pack激光焊接标准,有利于提高我国电池产业的技术水平和国际竞争力,促进电动汽车产业的快速发展。
3. 相关政策支持政府部门应加大对电池pack激光焊接标准制定和推广的支持力度,通过财政补贴、税收优惠等方式,鼓励企业积极采用标准化生产工艺。
工艺丨动力电池工艺,激光焊接概述动力电池制造过程焊接方法与工艺的合理选用,将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。
接下来就整理一下动力电池焊接方面的内容。
还是先来原理,好像我是最喜欢搬运原理的作者之一呢。
1 激光焊接原理激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作,通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。
2 激光焊接类型热传导焊接和深熔焊热传导焊接,激光光束沿接缝将合作在工件的外表熔化,熔融物汇流到一同并固化,构成焊缝。
主要用于相对较薄的材料,材料的最大焊接深度受其导热系数的约束,且焊缝宽度总是大于焊接深度。
深熔焊,当高功率激光聚集到金属外表时,热量来不及散失,焊接深度会急剧加深,此焊接技术即是深熔焊。
因为深熔焊技术加工速度极快,热影响区域很小,而且使畸变降至最低,因而此技术可用于需求深度焊接或几层资料一起焊接。
热传导焊接和深熔焊的主要区别在于单位时间内施加在金属表面的功率密度,不同金属下临界值不同。
穿透焊和缝焊穿透焊,连接片无需冲孔,加工相对简单。
穿透焊需要功率较大的激光焊机。
穿透焊的熔深比缝焊的熔深要低,可靠性相对差点。
缝焊相比穿透焊,只需较小功率激光焊机。
缝焊的熔深比穿透焊的熔深要高,可靠性相对较好。
但连接片需冲孔,加工相对困难。
脉冲焊接和连续焊接1)脉冲模式焊接激光焊接时应选择合适的焊接波形,常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等,铝合金表面对光的反射率太高,当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60%-98% 的激光能量因反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。
一般焊接铝合金时最优选择尖形波和双峰波,此种焊接波形后面缓降部分脉宽较长,能够有效地减少气孔和裂纹的产生。
脉冲激光焊接样品由于铝合金对激光的反射率较高,为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而损害激光聚焦镜,焊接过程中通常将焊接头偏转一定角度。
焊点直径和有效结合面的直径随激光倾斜角增大而增大,当激光倾斜角度为40°时,获得最大的焊点及有效结合面。
焊点熔深和有效熔深随激光倾斜角减小,当大于60°时,其有效焊接熔深降为零。
所以倾斜焊接头到一定角度,可以适当增加焊缝熔深和熔宽。
另外在焊接时,以焊缝为界,需将激光焊斑偏盖板65%、壳体35% 进行焊接,可以有效减少因合盖问题导致的炸火。
2)连续模式焊接连续激光器焊接由于其受热过程不像脉冲机器骤冷骤热,焊接时裂纹倾向不是很明显,为了改善焊缝质量,采用连续激光器焊接,焊缝表面平滑均匀,无飞溅,无缺陷,焊缝内部未发现裂纹。
在铝合金的焊接方面,连续激光器的优势很明显,与传统的焊接方法相比,生产效率高,且无需填丝;与脉冲激光焊相比可以解决其在焊后产生的缺陷,如裂纹、气孔、飞溅等,保证铝合金在焊后有良好的机械性能;焊后不会凹陷,焊后抛光打磨量减少,节约了生产成本,但是因为连续激光器的光斑比较小,所以对工件的装配精度要求较高。
连续激光焊接样品在动力电池焊接当中,焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数,包括焊接速度、波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数,以保证最终的焊接效果满足动力电池厂家的要求。
3 激光焊接优点能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊缝深宽比大。
激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,可在工件周围的夹具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
热输入量小,热影响区小,工件残余应力和变形小;焊接能量可精确控制,焊接效果稳定,焊接外观好;非接触式焊接,光纤传输,可达性较好,自动化程度高。
焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
用于动力电池的电芯由于遵循“轻便”的原则,通常会采用较“轻”的铝材质外,还需要做得更“薄”,一般壳、盖、底基本都要求达到1.0 mm 以下,主流厂家目前基本材料厚度均在0.8 mm 左右。
能为各种材料组合提供高强度焊接,尤其是在进行铜材料之间和铝材料之间焊接的时候更为有效。
这也是唯一可以将电镀镍焊接至铜材料上的技术。
4 激光焊接工艺难点目前,铝合金材料的电池壳占整个动力电池的90% 以上。
其焊接的难点在于铝合金对激光的反射率极高, 焊接过程中气孔敏感性高, 焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷,其中最主要的是气孔、热裂纹和炸火。
铝合金的激光焊接过程中容易产生气孔,主要有两类:氢气孔和气泡破灭产生的气孔。
由于激光焊接的冷却速度太快,氢气孔问题更加严重,并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞。
热裂纹问题。
铝合金属于典型的共晶型合金,焊接时容易出现热裂纹,包括焊缝结晶裂纹和HAZ 液化裂纹,由于焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化,在应力作用下会在晶界处形成液化裂纹,降低焊接接头的性能。
炸火(也称飞溅)问题。
引起炸火的因素很多,如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等,而起决定性作用的则是激光器的稳定性。
壳体表面凸起、气孔、内部气泡。
究其原因,主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。
并不是一些激光设备提供商宣传的“光束质量越好,焊接效果越优秀”,好的光束质量适合于熔深较大的叠加焊接。
寻找合适的工艺参数才是解决问题的致胜法宝。
其他难点软包极耳焊接,对焊接工装要求较高,必须将极耳压牢,保证焊接间隙。
可实现S形、螺旋形等复杂轨迹的高速焊接,增大焊缝结合面积的同时加强焊接强度。
圆柱电芯的焊接主要用于正极的焊接,由于负极部位壳体薄,极容易焊穿。
如目前一些厂家采用的负极免焊接工艺,正极采用的为激光焊接。
方形电池组合焊接时,极柱或连接片受污染厚,焊接连接片时,污染物分解,易形成焊接炸点,造成孔洞;极柱较薄、下有塑料或陶瓷结构件的电池,容易焊穿。
极柱较小时,也容易焊偏至塑料烧损,形成爆点。
不要使用多层连接片,层之间有孔隙,不易焊牢。
方型电池的焊接工艺最重要的工序是壳盖的封装,根据位置的不同分为顶盖和底盖的焊接。
有些电池厂家由于生产的电池体积不大,采用了“拉深”工艺制造电池壳,只需进行顶盖的焊接。
方形动力电池侧焊样品方形电池焊接方式主要分为侧焊和顶焊,其中侧焊的主要好处是对电芯内部的影响较小,飞溅物不会轻易进入壳盖内侧。
由于焊接后可能会导致凸起,这对后续工艺的装配会有些微影响,因此侧焊工艺对激光器的稳定性、材料的洁净度等要求极高。
而顶焊工艺由于焊接在一个面上,对焊接设备集成要求比较低,量产化简单,但是也有两个不利的地方,一是焊接可能会有少许飞溅进入电芯内,二是壳体前段加工要求高会导致成本问题。
5 焊接质量影响因素激光焊接是目前高端电池焊接推崇的主要方法。
激光焊接是高能束激光照射工件,使工作温度急剧升高,工件熔化并重新连接形成永久连接的过程。
激光焊接的剪切强度和抗撕裂强度都比较好。
电池焊接的好坏其导电性、强度、气密性、金属疲劳和耐腐蚀性能是典型的焊接质量评价标准。
影响激光焊接质量的因素很多。
其中一些极易波动,具有相当的不稳定性。
如何正确设定和控制这些参数,使其在高速连续的激光焊接过程中控制在合适的范围内,以保证焊接质量。
焊缝成形的可靠性和稳定性,是关系到激光焊接技术实用化、产业化的重要问题。
影响激光焊接质量的主要因素分焊接设备,工件状况和工艺参数三方面。
1)焊接设备对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功率及其稳定性。
光束模式是光束质量的主要指标,光束模式阶数越低,光束聚焦性能越好,光斑越小,相同激光功率下功率密度越高,焊缝深宽越大。
一般要求基模(TEM00)或低阶模,否则难以满足高质量激光焊接的要求。
目前国产激光器在光束质量和功率输出稳定性方面用于激光焊接还有一定困难。
从国外情况来看,激光器的光束质量和输出功率稳定性已相当高,不会成为激光焊接的问题。
光学系统中影响焊接质量最大的因素是聚焦镜,所用焦距一般在127mm(5in)到200mm(7.9in)之间,焦距小对减小聚焦光束腰斑直径有好处,但过小容易在焊接过程中受污染和飞溅损伤。
波长越短,吸收率越高;一般导电性好的材料,反射率都很高,对于YAG 激光来说,银的反射率是96%,铝是92%,铜90%,铁60%。
温度越高,吸收率越高,呈线性关系;一般表面涂磷酸盐、炭黑、石墨等可以提高吸收率。
2)工件状况激光焊接要求对工件的边缘进行加工,装配有很高的精度,光斑与焊缝严格对中,而且工件原始装配精度和光斑对中情况在焊接过程中不能因焊接热变形而变化。
这是因为激光光斑小,焊缝窄,一般不加填充金属,如装配不严间隙过大,光束能穿过间隙不能熔化母材,或者引起明显的咬边、凹陷,如光斑对缝的偏差稍大就有可能造成未熔合或未焊透。
所以,一般板材对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm,错边不应大于0.2mm。
实际生产中,有时因不能满足这些要求,而无法采用激光焊接技术。
要获得良好的焊接效果,对接允许间隙和搭接间隙要控制在薄板厚的10%以内。
成功的激光焊接要求被焊基材之间紧密接触。
这需要仔细紧固零件,以取得最佳效果。
而这在纤薄的极耳基材上很难做好,因为它容易弯曲失准,特别是在极耳嵌入大型电池模块或组件的情况下。
3)焊接参数(1)对激光焊接模式和焊缝成形稳定件的影响焊接参数中最主要的是激光光斑的功率密度,它对焊接模式和焊缝成形稳定性影响如下:随激光光斑功率密度由小变大依次为稳定热导焊、模式不稳定焊和稳定深熔焊。
激光光斑的功率密度,在光束模式和聚焦镜焦距一定的情况下,主要由激光功率和光束焦点位置决定。
激光功率密度与激光功率成正比。
而焦点位置的影响则存在一个最佳值;当光束焦点处于工件表面下某一位置(1~2mm范围内,依板厚和参数而异)时,即可获得最理想的焊缝。
偏离这个最佳焦点位置,工件表面光斑即变大,引起功率密度变小,到一定范围,就会引起焊接过程形式的变化。
焊接速度对焊接过程形式和稳定件的影响不如激光功率和焦点位置那样显著,只有焊接速度太大时,由于热输入过小而出现无法维持稳定深熔焊过程的情况。
实际焊接时,应根据焊件对熔深的要求选择稳定深熔焊或稳定热导焊,而要绝对避免模式不稳定焊。
(2)在深熔焊范围内,焊接参数对熔深的影响:在稳定深熔焊范围内,激光功率越高,熔深越大,约为0.7次方的关系;而焊接速变越高,熔深越浅。
在一定激光功率和焊接速度条件下焦点处于最佳位置时熔深最大,偏离这个位置,熔深则下降,甚至变为模式不稳定焊接或稳定热导焊。
(3)保护气体的影响,保护气体的主要作用是保护工件在焊接过程中免受氧化;保护聚焦透镜免受金属蒸汽污染和液体熔滴的溅射;驱散高功率激光焊接产生的等离子;冷却工件,减小热影响区。
保护气体通常采用氩气或氦气,表观质量要求不高的也可采用氮气。