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。在动力电池整个产业链中,激光焊接主要应用在动力锂电池中游生产。作为一种高精密的焊接方式,极为灵活、精确和高效,能够满足动力电池生产过程中的性能要求,是动力电池制造过程中较好的选择,目前已经成为动力电池生产线的标配设备。激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。工业激光焊接速度快
1)焊接设备对激光器的质量要求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较大的因素是聚焦镜,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。风电激光焊接维修对激光焊接模式和焊缝成形稳定件的影响焊接参数中主要的是激光光斑的功率密度。
塑料焊接后会产生哪些缺陷呢?焊接缺陷一般包括未焊合、气孔和孔洞,下图是焊缝的纵截面形貌,左图可以看到上下两层材料中间有黑色未焊合区域,那么可以增加功率或降低焊接速度来避免这种缺陷,中间这幅图可以看出存在气孔,可以增加焊接夹紧力来消除缺陷;右图黑色部位为焊接孔洞,这是能量密度高造成的,因此可以降低功率,增加焊接速度。塑料激光焊接目前主要应用在汽车、家电、消费电子以及医疗行业。基于激光塑料焊接对塑料材料的光学特性要求,未来的行业发展趋势将在新型塑料材料的开发方面——包括黑色透光材料的开发,而塑料焊接的激光器研发主要致力医疗行业激光器的开发。
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。激光焊接作为铣槽式再生冷却喷管夹层结构焊接的选择。
关于激光焊接工艺的难点主要表现在:目前,铝合金材料的电池壳占整个动力电池的90% 以上。它的焊接难点在于铝合金对激光的反射率极高, 焊接过程中气孔的敏感性较高, 焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷,其中主要的是气孔、热裂纹和炸火。 铝合金在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。由于激光焊接时的冷却速度太快,导致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。 激光焊接能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊缝深宽比大。自动化激光焊接强化
严禁在激光器工作时直接使用眼睛扫描激光,以免眼睛受伤。禁止激光工作时使用外部器材反射激光。工业激光焊接速度快
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定值;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,即可获得理想的焊缝。偏离这个焦点位置,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。工业激光焊接速度快
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