一种密封钉的激光焊接方法与流程

1.本发明属于电池激光焊接领域，更具体地涉及一种密封钉的激光焊接方法。


背景技术：

2.近年来新能源汽车行业蓬勃发展，动力电池作为新能源汽车的核心零部件，对整车性能起到决定性的影响。密封钉激光焊接作为方形铝壳电池制造的最后一道焊接工序，产品的优率和效率至关重要，一旦出现焊接缺陷将直接导致电池报废，造成前段所有工序投入的巨大人力、物力、成本浪费。
3.由于采用连续光纤激光器直接进行对接焊接的话，随着热输入量的增大，注液孔内残留的电解液在高能激光束的作用下，会受热分解出气体，导致加入胶钉及密封钉的密闭后腔体内气压过高，容易在圆形焊缝首尾结合交接处形成大量气孔焊接缺陷，影响电池的密封性导致报废。因此，密封钉与顶盖注液口的焊接一般均是采用yag脉冲激光器进行对接焊接，焊接速度一般在3mm/s～8mm/s之内，生产效率低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种密封钉的激光焊接方法。
5.本发明的第一方面提供了一种密封钉的激光焊接的方法，包括以下步骤：
6.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.5～1kw，调制后焊接频率为80～100hz。
7.本发明关于密封钉的激光焊接方法的技术方案，至少具有以下有益效果：
8.本发明通过调制的方式将光纤连续激光器连续发射的激光调制成高频脉冲激光，以小脉宽高频率的方式发射激光，有效减少焊接过程中的热输入，避免注液孔内残留的电解液在高能激光束的作用下受热分解出气体在圆形焊缝首尾结合交接处形成大量气孔焊接缺陷。同时上述的密封钉焊接方法采用的频率高，与传统的yag脉冲激光焊接相比可以适配更高的焊接速度，生产效率高。焊接后外观好，熔深熔宽一致性高，焊缝尺寸稳定性高。
9.根据本发明的一些实施方式，所述待焊区域是指在用于具有注液孔的电池壳体和密封钉重叠形成的区域。
10.根据本发明的一些实施方式，使用夹具将待焊区域压紧固定。
11.根据本发明的一些实施方式，所述调制后焊接频率为85～95hz。
12.根据本发明的一些实施方式，所述激光器焊接功率为0.75～0.95kw。
13.根据本发明的一些实施方式，所述激光器的单次焊接时间为10～12ms。
14.申请人发现，单次焊接时间越长，稳定性越高，但是焊接时间太长会导致，因此所述激光器的单次焊接时间为10～12ms更好。
15.根据本发明的一些实施方式，所述激光器的焊接速度为25～35mm/s。
16.申请人发现，焊接速度太低不满足要求，当焊接速度太高，焊接外管变差，因此选择所述激光器的焊接速度为25～35mm/s。
17.根据本发明的一些实施方式，所述激光器的离焦量为0～2mm。
18.申请人发现，当所述激光器的离焦量为0～2mm时，
19.根据本发明的一些实施方式，所述激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径大于等于0.15mm。
20.申请人研究发现，当光斑直径大于等于0.15mm时，焊接熔宽也能增大，稳定性提高。
21.根据本发明的一些实施方式，在步骤s2设置焊接轨迹之前还有预点焊操作。
22.根据本发明的一些实施方式，所述预点焊的焊接峰值功率设置在250～350w，单点出光。
23.根据本发明的一些实施方式，所述闭环为顺时针或逆时针闭环。
附图说明
24.图1为实施例1的熔深熔宽测试图；
25.图2是对比例4制备的密封钉气孔显微镜观察图。
具体实施方式
26.以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
27.实施例1
28.本实施例1提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
29.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在300w，单点出光；进行预点焊；
30.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.8kw，调制后焊接频率为90hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
31.实施例2
32.本实施例2提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
33.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在300w，单点出光；进行预点焊；
34.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.8kw，调制后焊接频率为80hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
35.实施例3
36.本实施例3提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
37.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在
300w，单点出光；进行预点焊；
38.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.8kw，调制后焊接频率为85hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
39.实施例4
40.本实施例4提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
41.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在300w，单点出光；进行预点焊；
42.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.8kw，调制后焊接频率为95hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
43.实施例5
44.本实施例5提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
45.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在300w，单点出光；进行预点焊；
46.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.8kw，调制后焊接频率为100hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
47.实施例6
48.本实施例6提供一种密封钉的激光焊接方法，步骤如下：
49.在焊接之前还有预点焊，设置预点焊的参数，焊接设备的焊接峰值功率设置在300w，单点出光；进行预点焊；
50.通过带有激光器的焊接设备进行密封钉的焊接，在待焊区域上设置焊接轨迹，并在待焊区域中按所述焊接轨迹进行逆时针闭环焊接，其中，所述激光器采用控制盒调制成高频脉冲模式，激光器焊接功率为0.75kw，调制后焊接频率为90hz，单次焊接时间为11ms，焊接速度为30mm/s；离焦量为1mm；激光器的焊接头聚焦镜片焦点的光斑直径等于0.15mm。
51.对比例1
52.对比例1提供一种密封钉的激光焊接方法，其制备参数和制备方法同实施例1，其区别在于，调制后焊接频率为70hz。
53.对比例2
54.对比例2提供一种密封钉的激光焊接方法，其制备参数和制备方法同实施例1，其区别在于，调制后焊接频率为110hz。
55.对比例3
56.对比例3提供一种密封钉的激光焊接方法，其制备参数和制备方法同实施例1，其区别在于，激光器焊接功率为0.40kw。
57.对比例4
58.对比例3提供一种密封钉的激光焊接方法，其制备参数和制备方法同实施例1，其区别在于，激光器焊接功率为1.10kw。
59.性能测试
60.1.熔深熔宽测试：熔深在0.5～1mm为合格；熔宽在0.5～1.6mm为合格；测试方法：切金相后，用显微镜观察；顶盖表面到熔池最下边沿为熔深；熔宽为熔池左右距离；
61.2.气孔数目测试：气孔数目≥1则为不合格；测试方法：焊接完成后，放置显微镜下观察是否有气孔；
62.3.焊缝尺寸稳定性测试：将样品从中间切开，取值两个金相数据，共32个样品，64个数据；cpk要求≥1.67，cpk＝min[(允许上限-样本均值)/3/样本标准差；(样本均值-允许下限)/3/样本标准差]；密封钉熔深允许上下限为0.5～1.0mm，熔宽允许的上下限范围为0.8～无穷大，“ng”意味不合格。
[0063]
所有的实施例和对比例均通过上述性能测试，结果如表1所示：
[0064]
表1实施例和对比例的数据
[0065][0066]
如图1所示，图1为实施例1的熔深熔宽测试图，切金相后，用显微镜观察熔深为0.7mm；熔宽为1.35mm。
[0067]
如图2所示，图2为对比例4在显微镜下观察到的气孔图，对比例4有一个气孔。
[0068]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。