動(dòng)力電池常用的方殼電芯為例,有蓋板防爆閥的激光焊接,極柱的激光焊接,蓋板與殼體的激光焊接等。進(jìn)行激光焊接鋁合金過程中,很容易產(chǎn)生爆點(diǎn)、氣孔、焊接裂紋、熔深超差、熔寬超差等不合格的現(xiàn)象,因此需要定義不合格項(xiàng)的影響,分析影響的后果(危害程度),明白產(chǎn)生激光焊接不合格的機(jī)理,從而采取有效的措施,來提高量產(chǎn)階段的激光焊接的質(zhì)量及一致性,提高產(chǎn)線的產(chǎn)出,降低焊接不合格,降低料廢的成本。
電池防爆閥密封焊接常見失效
防爆閥是一種純鋁(1060或3003)的圓形薄片,厚度在0.08 ~ 0.1 mm之間。用紅外光纖激光器焊接時(shí),由于固態(tài)鋁材對紅外激光的反射率高,且材料很薄,如焊接工藝不當(dāng),防爆閥在激光焊接過程中容易出現(xiàn)過燒穿孔或者炸孔,使其失去泄壓防爆的功能。
潛在失效1:過燒/熔穿
產(chǎn)生原因:用紅外激光焊接時(shí),因固態(tài)鋁合金表面對紅外激光反射率很高,因此往往采用較高的激光功率,而防爆閥0.08 ~ 0.1 mm的厚度太小,很容易熔穿。
解決方案建議:選擇合適的焊接工藝參數(shù),以實(shí)現(xiàn)激光功率的陡升緩降,控制熱輸入。采用帶有前置尖峰并以指數(shù)形式衰減的波形,通過前置尖峰可以提高鋁材對激光的吸收率,而后續(xù)的指數(shù)衰減波可防止功率密度過高導(dǎo)致的穿孔。
潛在失效2:炸孔
產(chǎn)生原因:激光焊接過程中熔池內(nèi)的氣體逸出所引起。
氣體的來源:1)動(dòng)力電池蓋板和防爆閥是厚度很薄的沖壓件,加工后容易殘留潤滑油、清潔液。在高功率密度的激光作用下,這些液體極易汽化并上浮到熔池表面,爆裂的同時(shí)產(chǎn)生大量飛濺而在焊縫表面留下凹坑,形成炸孔。2)防爆閥的寬厚比一般可達(dá)30左右,焊接時(shí)因受熱而極易產(chǎn)生熱變形翹曲,導(dǎo)致防爆閥和頂蓋的裝配間隙中存在大量空氣。焊接時(shí)這些殘留空氣受熱膨脹,噴出熔池,形成炸孔。
建議解決方案:1)焊前徹底清洗蓋板和防爆閥;2)優(yōu)化焊接工藝,用預(yù)點(diǎn)焊+縫焊,通過點(diǎn)焊固定預(yù)防翹曲變形,以減少炸孔缺陷。
在動(dòng)力方殼電池激光焊接當(dāng)中,焊接工藝技術(shù)人員會(huì)根據(jù)客戶的電池材料、形狀、厚度、拉力要求等選擇合適的激光器和焊接工藝參數(shù),包括焊接速度、波形、峰值、焊頭傾斜角度等來設(shè)置合理的焊接工藝參數(shù),以保證最終的焊接效果滿足動(dòng)力電池廠家的要求。尚拓激光提供激光焊接免費(fèi)打樣測試服務(wù),根據(jù)客戶的焊接要求定制激光焊接整體解決方案,想要了解更多咨詢尚拓激光銷售工程師。
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