一种液冷板激光焊焊接方法和自适应控制方法与流程

本申请属于激光焊接，特别涉及一种液冷板激光焊焊接方法和自适应控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车和储能技术的发展，液冷板作为电池热管理系统的核心部件，其与电池单元之间通常采用零间隙接触，因此对液冷板的密封性和尺寸精度提出了极高的要求。传统的隧道式保护钎焊工艺因其效率低、能耗高、环境污染大等问题，正在逐步被激光焊接工艺所取代。

2、然而，在激光焊接取代钎焊的过程中，出现了两大技术瓶颈：一是激光焊接过程中局部热输入集中，导致焊接变形量较大，无法保证焊后液冷板的整体尺寸精度；二是焊接过程中熔池内部气体无法及时逸出，导致焊缝气孔率高，严重影响液冷板的密封质量，甚至引发泄漏。

3、现有技术中，已有采用单束激光进行液冷板焊接的方案，但由于单束激光的能量密度分布单一，熔池凝固速度快，气体逸出窗口期短，难以同时兼顾变形控制和气孔抑制。部分研究尝试采用双光束激光焊接，但多停留在简单的功率叠加或光束并列，未能深入挖掘双光束之间的协同作用机理，也未能在批量生产中有效应对来料状态波动带来的质量不一致性问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请提供了一种液冷板激光焊焊接方法，包括以下步骤：

2、对待焊接的第一焊接板和第二焊接板的待焊接面进行打磨、除尘、除油处理，并将第一焊接板和第二焊接板叠放，通过夹紧工装夹紧，使两者之间的焊接间隙小于0.3mm；

3、在焊接方向上，控制辅助光束位于主光束前方并与主光束同步前进，对叠放的第一焊接板和第二焊接板进行焊接；其中，

4、焊接过程中，激光头的姿态设置为：工作角α满足25°≤α≤35°，前倾角β满足5°≤β≤12°；其中，工作角为激光束轴线与工件表面法线在垂直于焊接方向的平面内所夹的角，前倾角为激光束轴线与工件表面法线在焊接方向平面内所夹的角，且前倾角为正时激光束向焊接前进方向倾斜；主光束和辅助光束的轴线按激光头的姿态倾斜地作用于工件表面；

5、辅助光束与主光束之间的间距d、辅助光束在工件表面的光斑半径r1、以及主光束在工件表面的光斑半径r2满足以下关系：

6、k = d / (r1+ r2)，且k的取值范围为0.8-1.2；

7、其中，光斑半径为激光能量密度降至峰值能量密度的1/e2处的半径。

8、进一步地，在焊接过程中，还包括实时监测焊接熔池的状态参数，并根据状态参数动态调节辅助光束的功率。

9、进一步地，状态参数为匙孔深度或熔池振荡频率。

10、进一步地，辅助光束的功率根据状态参数与预设阈值的偏差进行动态调节，调节方向与偏差方向相反，且每次调节的步长不超过主光束功率的1%。

11、进一步地，第一焊接板和第二焊接板厚度为0.8-1.5mm，且采用叠焊方式进行焊接。

12、进一步地，辅助光束的波长为780-980nm，功率为800w；主光束的波长为1030-1090nm，功率为2600w；主光束和辅助光束的离焦量均为-1.3mm。

13、进一步地，工作角为30°，前倾角为9°。

14、进一步地，辅助光束为波长700-1000nm的近红外激光，其功率为主光束功率的25%-35%；

15、主光束为红外光纤激光，其功率为2000w-3000w；

16、主光束和辅助光束均采用负离焦，离焦量的绝对值范围为1.0mm-1.6mm。

17、进一步地，在焊接过程中，向焊接区域持续供给纯度不低于99.99%的惰性气体作为保护气，保护气的流量控制在15-25l/min，且在焊接停止后，继续供给保护气5-10秒后关闭。

18、本申请提供了一种用于液冷板激光焊的自适应控制方法，包括以下步骤：

19、在焊接过程中，实时监测焊接熔池的状态参数，状态参数为匙孔深度或熔池振荡频率；

20、根据状态参数与预设阈值的偏差，在主光束功率的25%-35%范围内动态调节辅助光束的功率，以维持辅助光束与主光束之间的热源耦合因子k处于0.8-1.2的范围内。

21、与现有技术相比，本申请具有如下优点：

22、通过限定激光头工作角α和前倾角β，使激光束倾斜作用于工件表面，有助于将熔融金属向前推送，形成稳定的熔池流动模式，减少飞溅；同时该姿态配合双光束协同，有效降低了局部热输入集中度。

23、利用辅助光束在主光束前方预热，结合热源耦合因子k的精确控制，使两光束热影响区形成部分重叠的叠加热场，在熔池尾部产生周期性的相互挤压与分离，形成稳定的涡流搅拌效应。该效应一方面加速了熔池内部气体的逸散，另一方面打碎了正在生长的柱状晶晶臂，促进细小等轴晶形成，使焊缝气孔率低于行业内。

24、通过严格的焊前处理与特定的光束参数配合，确保了液冷板焊缝的密封性和尺寸精度，解决了零间隙接触要求下的泄漏风险。

25、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

1.一种液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，在焊接过程中，还包括实时监测焊接熔池的状态参数，并根据所述状态参数动态调节所述辅助光束的功率。

3.根据权利要求2所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述状态参数为匙孔深度或熔池振荡频率。

4.根据权利要求2所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述辅助光束的功率根据所述状态参数与预设阈值的偏差进行动态调节，调节方向与偏差方向相反，且每次调节的步长不超过所述主光束功率的1%。

5.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述第一焊接板和所述第二焊接板厚度为0.8-1.5mm，且采用叠焊方式进行焊接。

6.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述辅助光束的波长为780-980nm，功率为800w；所述主光束的波长为1030-1090nm，功率为2600w；所述主光束和所述辅助光束的离焦量均为-1.3mm。

7.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述工作角为30°，所述前倾角为9°。

8.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，所述辅助光束为波长700-1000nm的近红外激光，其功率为所述主光束功率的25%-35%；

9.根据权利要求1所述的液冷板激光焊焊接方法，其特征在于，在焊接过程中，向焊接区域持续供给纯度不低于99.99%的惰性气体作为保护气，保护气的流量控制在15-25l/min，且在焊接停止后，继续供给保护气5-10秒后关闭。

10.一种用于液冷板激光焊的自适应控制方法，其特征在于，基于权利要1-9任意一项的液冷板激光焊焊接方法，包括以下步骤：