用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置的制作方法

本实用新型属于电池制造领域，特别涉及一种用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置。

背景技术：

新能源电动汽车用锂电池与传统的铅酸电池、镍氢电池相比，其比能量高、比功率大，易实现快速充电和深度放电，寿命长，是目前动力电池的主要发展方向。锂离子动力电池电芯的三种基本构型为圆柱卷绕式、方形层叠式和方形卷绕式，分别对应于柱状电池、软包电池、方形电池。方形卷绕式结合了方形层叠式的外观特征和圆柱卷绕式的极板制作方法，具有空间利用率高、生产效率高的优点，其封装形式主要采用硬壳方式，材料主要有钢壳和铝壳，根据方形构型内部正负极片的排列方式，该电芯硬壳为方形。采用方形绕卷、方形外壳方式，散热性好、成组易设计、可靠性高、含防爆阀更为安全、高硬度。

动力电池电芯壳体材料多采用铝合金，最优选择连续激光焊接方式，以减小裂纹敏感性。在激光焊接过程中，激光光束高功率密度的输入，使得被焊工件材料表面局部剧烈蒸发气化形成金属蒸气，金属蒸气进一步在高功率密度激光作用下发生电离形成光致等离子体，分布于匙孔内外。孔外金属蒸气、光致等离子体对于入射激光光束产生散射、反射和离焦等衰减作用，对入射激光产生屏蔽效应，影响激光振镜扫描焊接过程中材料对激光能量的吸收以及激光焊接过程的稳定性，甚至会造成焊接过程的中断，从而影响焊缝的熔深，导致气孔的产生和焊缝的成分组织等焊缝性能改变。

一般地，为避免烟尘和等离子体削弱激光投射到工件表面上的能量，采用通过在激光焦点旁加装集中吹气管、以惰性气体为保护气的方案，这种方案在激光焦点固定且短焦距焊接技术中易于实现，并能取得较好效果，然而，在激光远程、振镜扫描焊接技术中，焦点或焦距可能不是固定的，可通过可移动的聚焦镜来调节焦距，通过物镜放大聚焦镜的调节作用，焦点在轴向或三维空间内是可变的，因此，保护气喷射口位置难以跟随激光焦点位置而变化。

现有常规的激光远焦距焊接技术中，激光振镜远程焊接头和可变焦距焊接头上一般没有设置对焊缝的保护系统，在焊接过程中没有吹送保护气，其激光焊接质量和焊接效率均较低，焊接过程中产生的烟尘及等离子体飞扬现象更为严重，这样，进而使得焊接工艺容易出现焊接缺陷，电芯电池盒的不良品率大大提升。

因此，需要在工件的夹持工装结构上安装专用的吹气系统，根据锂离子电池盒的结构特征，设计开发紧凑有效的保护气吹送装置。目前，通常采用喷射保护气体主要有侧吹式和同轴式，保护气体可以是He、Ar、N2或者是CO2，采用纯氦作为保护气，光束能量不受阻碍地直达工件表面，可以得到较大熔深，但其分子量较小，需要较大的流速，以确保有效地将激光光束路径上的金属蒸汽排出，这是激光焊接时使用最有效的保护气体，但大量采用纯氦价格较贵，增加了生产成本。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置，其结构简单，设计合理，有效保护熔池避免焊接过程中工件氧化；同时可驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。

技术方案：为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置，包括：一组电池盒、用于固定电池盒的夹具和焊接保护气装置，其中，所述焊接保护气装置中设有一组气帘体和供气组件，所述气帘体设于夹具的内侧，且所述气帘体上设有进气管接头，所述供气组件与进气管接头连接，所述气帘体中设有进气流通道和压缩气流喷射通道，所述电池盒设于夹具的内侧，且所述气帘体设于电池盒两侧，所述进气管接头中设有左进气管接头和右进气管接头，所述左进气管接头与气帘体中进气流通道的左端连接，所述右进气管接头与气帘体中进气流通道的右端连接，且所述进气流通道连通压缩气流喷射通道；

所述压缩气流喷射通道穿过气帘体上侧面延伸出，所述气帘体上侧面上设有与压缩气流喷射通道连通的一组导气孔，所述气帘体上侧面与盖板连接，形成具有保护功能的压缩保护导气侧吹通道。

本实用新型保护气装置的气管接头可以接保护气管，气帘体引入的流量大，经过压缩气流喷射通道压缩、加速后的气体流量大，气压强，经与盖板接触后均匀形成一个面体高速保护窗口，可有效保护熔池避免焊接过程中工件氧化；同时可驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。

本实用新型中所述压缩保护导气侧吹通道相对一侧设有导流板，所述导流板采用V形导流板，将高速侧吹经由极耳间的保护气流入射到V形导流板尖端及中间部分，经导流板后气体向两侧排出，覆盖极耳背侧的焊缝。使得保护气装置所吹送的气体可遍及完整焊缝。

本实用新型中所述供气组件中设有气源、气源处理单元、输送气路以及用于调节控制流量的流量调节单元，所述的输送气路的一端与气源连接，另一端与进气管接头连接，所述输送气路靠近气源的一端设有开关控制阀，所述气源处理单元安装于输送气路上，并设于开关控制阀的后方，所述流量调节单元安装于输送气路上，并设于气源处理单元的后方。

本实用新型中所述气源处理单元中设有过滤器、调压阀、压力表和油雾器，所述的过滤器安装于输送气路上，并设于开关控制阀的后方，所述调压阀安装于过滤器的后方，所述压力表安装于调压阀的后方，所述油雾器安装于压力表的后方。

本实用新型中所述流量调节单元中设有流量计和节流阀，所述流量计安装于气源处理单元后方，所述节流阀安装于流量计的后方。

本实用新型中所述夹具和焊接保护气装置采用一体化配置，其能够满足一个甚至多个工件同时进行高速焊接,大大提高其焊接的速度和工作效率，确保整批工件的焊接质量达到预期标准。

本实用新型中所述的电池盒上设有正、负极耳。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型保护气装置的气管接头可以接保护气管，气帘体引入的流量大，经过压缩气流喷射通道压缩、加速后的气体流量大，气压强，经与盖板接触后均匀形成一个面体高速保护窗口，可有效保护熔池避免焊接过程中工件氧化；同时可驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。

2、本实用新型中电池盒两侧的气帘体本质上是对电池盒工件进行精确定位、夹紧的构件，属工装夹具的一部分，也就是说，该激光扫描焊接保护气装置是与工装夹具一体设计实施的，结构紧凑有效。

3、本实用新型保护气装置的气帘经气流喷射与盖板作用，形成均匀的气帘切割保护，可完全阻挡飞溅进入激光头，保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射，大大提升了保护效果。

4、本实用新型中所述压缩气流喷射通道穿过气帘体上侧面延伸出，所述气帘体上侧面上设有与压缩气流喷射通道连通的一组导气孔，所述气帘体上侧面与盖板连接，形成具有保护功能的压缩保护导气侧吹通道，可以覆盖近侧的长条焊缝、两侧的短条焊缝，以及远侧的长条焊缝不为电芯极耳所遮挡的部分。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中气帘体的结构示意图；

图3为本实用新型中电池盒的结构示意图；

图4为本实用新型中供气组件的示意图；

图5为气帘体的局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

实施例1

如图1至图5所示的一种用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置，包括：一组电池盒1、用于固定电池盒的夹具2和焊接保护气装置3，其中，所述的焊接保护气装置3中设有一组气帘体31和供气组件32，所述气帘体31设于夹具2的内侧，且所述气帘体31上设有进气管接头，所述供气组件32与进气管接头连接，所述气帘体31中设有进气流通道4和压缩气流喷射通道5，所述电池盒1设于夹具2的内侧，且所述气帘体31设于电池盒1两侧，所述进气管接头中设有左进气管接头311和右进气管接头312，所述左进气管接头311与气帘体31中进气流通道4的左端连接，所述右进气管接头222与气帘体31中进气流通道4的右端连接，且所述进气流通道4连通压缩气流喷射通道5；

所述压缩气流喷射通道5穿过气帘体31上侧面延伸出，所述气帘体31上侧面上设有与压缩气流喷射通道4连通的一组导气孔6，所述气帘体31上侧面与盖板7连接，形成具有保护功能的压缩保护导气侧吹通道。

本实施例中所述压缩保护导气侧吹通道相对一侧设有导流板8，所述导流板8采用V形导流板。

本实施例中所述供气组件32中设有气源321、气源处理单元322、输送气路323以及用于调节控制流量的流量调节单元324，所述的输送气路323的一端与气源321连接，另一端与进气管接头连接，所述输送气路323靠近气源321的一端设有开关控制阀325，所述气源处理单元322安装于输送气路323上，并设于开关控制阀325的后方，所述流量调节单元324安装于输送气路323上，并设于气源处理单元322的后方。

本实施例中所述气源处理单元322中设有过滤器3221、调压阀3222、压力表3223和油雾器3224，所述的过滤器3221安装于输送气路323上，并设于开关控制阀325的后方，所述调压阀3222安装于过滤器3221的后方，所述压力表3223安装于调压阀3222的后方，所述油雾器3224安装于压力表3223的后方。

本实施例中所述流量调节单元324中设有流量计3241和节流阀3242，所述流量计3241安装于气源处理单元322后方，所述节流阀3242安装于流量计3241的后方。

本实施例中所述夹具2和焊接保护气装置3采用一体化配置，其能够满足一个甚至多个工件同时进行高速焊接。

本实施例中所述的电池盒上设有正、负极耳。

实施例2

如图1至图5所示的一种用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置，包括：一组电池盒1、用于固定电池盒的夹具2和焊接保护气装置3，其中，所述的焊接保护气装置3中设有一组气帘体31和供气组件32，所述气帘体31设于夹具2的内侧，且所述气帘体31上设有进气管接头，所述供气组件32与进气管接头连接，所述气帘体31中设有进气流通道4和压缩气流喷射通道5，所述电池盒1设于夹具2的内侧，且所述气帘体31设于电池盒1两侧，所述进气管接头中设有左进气管接头311和右进气管接头312，所述左进气管接头311与气帘体31中进气流通道4的左端连接，所述右进气管接头222与气帘体31中进气流通道4的右端连接，且所述进气流通道4连通压缩气流喷射通道5；

所述压缩气流喷射通道5穿过气帘体31上侧面延伸出，所述气帘体31上侧面上设有与压缩气流喷射通道4连通的一组导气孔6，所述气帘体31上侧面与盖板7连接，形成具有保护功能的压缩保护导气侧吹通道。

本实施例中所述压缩保护导气侧吹通道相对一侧设有导流板8，所述导流板8采用V形导流板。

本实施例中所述供气组件32中设有气源321、气源处理单元322、输送气路323以及用于调节控制流量的流量调节单元324，所述的输送气路323的一端与气源321连接，另一端与进气管接头连接，所述输送气路323靠近气源321的一端设有开关控制阀325，所述气源处理单元322安装于输送气路323上，并设于开关控制阀325的后方，所述流量调节单元324安装于输送气路323上，并设于气源处理单元322的后方。

本实施例中所述气源处理单元322中设有过滤器3221、调压阀3222、压力表3223和油雾器3224，所述的过滤器3221安装于输送气路323上，并设于开关控制阀325的后方，所述调压阀3222安装于过滤器3221的后方，所述压力表3223安装于调压阀3222的后方，所述油雾器3224安装于压力表3223的后方。

本实施例中所述流量调节单元324中设有流量计3241和节流阀3242，所述流量计3241安装于气源处理单元322后方，所述节流阀3242安装于流量计3241的后方。

本实施例中所述夹具2和焊接保护气装置3采用一体化配置，其能够满足一个甚至多个工件同时进行高速焊接。

本实施例中所述的电池盒上设有正、负极耳。

用于电池盒封装的激光振镜扫描焊接保护气装置的工作方法，其特征在于：具体的工作方法如下：

1）：首先打开开关控制阀325，由气源321向输送气路323供气；

2）：当气体经过设于输送气路323上的气源处理单元322时，先经过过滤器3221进行过滤，再经过调压阀3222进行压力调节，再经过压力表3223对压力进行监测，然后经过油雾器3224处理后继续向前移动；

3）：在气体穿过气源处理单元322后，经过流量调节单元324对流量调节后，通过进气管接头进入气帘体31中的进气流通道4中；

4）：当气体进入进气流通道4后，由于进气流通道4与压缩气流喷射通道5相通，且压缩气流喷射通道5穿过气帘体31上侧面延伸出；

5）：并通过压缩、加速后的气体流量，大气压强，经过压缩气流喷射通道5压缩保护导气侧吹通道吹出

6）：由于所述压缩气流喷射通道5穿过气帘体31上侧面延伸出，所述气帘体31上侧面上设有与压缩气流喷射通道4连通的一组导气孔6，所述气帘体31上侧面与盖板7连接，形成具有保护功能的压缩保护导气侧吹通道，因而进入进气流通道4的气体将会通过压缩气流喷射通道5压缩、加速后的气体将通过压缩保护导气侧吹通道进行排出，从而可有效保护熔池避免焊接过程中工件氧化；也可驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽；

7）：且，上述步骤1至6的工作过程中，气帘体31中气流经过压缩气流喷射通道5的喷射与盖板7作用，形成均匀的气帘切割保护，可完全阻挡飞溅进入激光头，保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。