一种动力电池模组用侧板与端板的对接焊方法与流程

本发明涉及激光加工方法，尤其涉及到动力电池模组用侧板与端板的焊接方法。

背景技术：

随着汽车工业及新能源行业的迅速发展，整个社会对动力电池的需求越来越大，新能源市场的广阔空间给足了动力电池企业无限可能，这是所有动力电池企业及自动化设备制造商共同拥有的机遇。

动力电池模组一般是把多个单体电池串联起来，得到所需要的工作电压。如果需要的是更高的容量和更大的电流，则需要把电池并联起来。此外还有一些电池组，把串联和并联这两种方法结合起来。不管是单体电池的串联还是并联、或者是串并联相结合的方式，参见图1，在新能源汽车上应用时，动力电池模组的工件100都需要侧板20与端板10的配合，来实现电池(图未示)的装夹固定。在实际生产中，侧板20一般选用3mm厚的5083铝合金板材，端板10一般选用15mm厚的6061铝合金型材，侧板20与端板10采用准直聚焦对接焊方式。这种的焊接方法存在焊接质量较低的问题：由于铝合金板10、20较厚，并且铝合金板10、20本身具有较大的反射率，因此“小孔”深熔焊接过程中的小孔极度不稳定，参见图2和图3，“小孔”不断地坍塌与颈缩会导致金属蒸汽及保护气体卷入坍塌的小孔中，使得焊缝50中形成有较大的工艺气孔505，焊缝50的气孔率一般在15％左右，严重削弱焊缝50截面的有效载荷面积。气孔505易发生应力集中，导致侧板20与端板10连接处(即焊缝50)的寿命及强度失效，进而会严重影响动力电池模组的工件100的一体性及汽车的安全性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种动力电池模组用侧板与端板的对接焊方法，能够大大降低焊缝中的气孔率，提升焊接质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种动力电池模组用侧板与端板的对接焊方法，采用激光焊接装置对对接一起的侧板与端板实施对接焊，其中，该对接焊的焊接轨迹中加入有螺旋线。

其中，该激光焊接装置采用光纤连续激光器作为焊接光源，并采用高功率振镜作为输出设备。

其中，该光纤连续激光器选用6kw光纤连续激光器；该高功率振镜选用焦距为460mm的高功率振镜。

其中，该激光焊接装置的功率p选为5.8kw、焊接速度v选为100mm/s、离焦量f选为0mm。

其中，该对接焊的焊接轨迹中的螺旋线线宽选为2mm。

其中，该对接焊的焊接轨迹中的螺旋线步长选为0.5mm。

其中，该焊缝的气孔率控制在1％以内。

其中，该侧板选用3mm厚的铝合金板材，该端板选用15mm厚的铝合金板材。

本发明的有益效果在于，通过在对接焊的焊接轨迹中加入有螺旋线，通过螺旋线不断地搅拌熔池，加速熔池的对流运动，可以大大地提高焊接稳定性，实现侧板与端板对接焊的焊缝中气孔几乎为零的目的，从而能够大大降低焊缝中的气孔率，提升焊接质量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有的动力电池模组中侧板与端板相配合的结构示意。

图2是现有的侧板与端板的焊缝的横截面效果示意。

图3是现有的侧板与端板的焊缝的纵截面效果示意。

图4是本发明方法所采用的振镜摆动焊接螺旋线轨迹示意。

图5是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的表面效果示意。

图6是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的横截面效果示意。

图7是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的纵截面效果示意。

其中，主要附图标记如下：100动力电池模组的工件10端板20侧板50焊缝505气孔w螺旋线线宽l螺旋线步长。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

参见图4至图7，图4是本发明方法所采用的振镜摆动焊接螺旋线轨迹示意。图5是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的表面效果示意。图6是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的横截面效果示意。图7是采用本发明方法实现的侧板与端板焊缝的纵截面效果示意。本发明提出一种动力电池模组用侧板20与端板10的对接焊方法，其是采用激光焊接装置(图未示)对动力电池模组的工件100进行对接焊。其中，该激光焊接装置通过在焊接轨迹中加入螺旋线的方式，可有效提高焊接的稳定性；通过螺旋线的不断来回搅拌，可大大降低焊缝50中的气孔率(例如：气孔率能够控制在1％以内)，从而使得焊缝50的质量能够满足各项要求，并且焊接过程效率较高。

举例而言，该激光焊接装置采用6kw光纤连续激光器作为焊接光源，采用焦距为460mm的高功率振镜作为输出设备。侧板20选用3mm厚的5083铝合金板材，端板10选用15mm厚的6061铝合金型材。本发明的叠焊方法具体包括以下步骤。

1、取3mm厚度5083铝合金板材(即侧板20)和15mm厚度的6061铝合金型材(即端板10)，分别撕掉铝合金表面的塑料贴膜，用酒精或丙酮擦拭铝合金表面，去除表面油污或碎屑等杂质；

2、将侧板20与端板10紧密贴紧对齐，保证焊接贴合表面平齐，使用6kw激光器进行点焊固定；

3、使用专业焊接工装夹具保证侧板20与端板10紧密贴紧，焊接较长焊缝时，可采用机械手配合振镜进行飞行焊接，但要确保机械手移动速度和振镜焊接速度相同；

4、以对接焊接一段80mm长的焊缝为例，焊接工艺参数为：功率p＝5.8kw、焊接速度v＝100mm/s、离焦量f＝0mm；螺旋线焊接参数设置为：螺旋线线宽w＝2mm，螺旋线步长＝0.5mm。

采用上述焊接工艺参数，可获得表面宽度为3.5mm的焊缝50，焊缝50表面平整均匀、无飞溅，焊缝50内部无气孔、裂纹等缺陷。这段焊缝50的剪切强度可以达到30000n。

本发明的有益效果在于，通过对接焊的焊接轨迹中加入有螺旋线(由振镜的摆动焊接实现)，通过螺旋线不断地搅拌熔池，加速熔池的对流运动，可以大大地提高焊接稳定性，实现侧板20与端板10对接焊的焊缝50中气孔505几乎为零的目的(例如：气孔率能够控制在1％以内)，从而能够大大降低焊缝中的气孔率，提升焊接质量。

值得一提的是，采用本发明方法，不仅焊缝50的强度较高(例如：剪切强度可以达到30000n)，满足安全要求，而且针对激光焊接装置的编程灵活，可实现远距离高速飞行焊接，易于自动化集成，能够大大提高生产效率。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种动力电池模组用侧板与端板的对接焊方法，采用激光焊接装置对对接一起的侧板与端板实施对接焊，其中，该对接焊的焊接轨迹中加入有螺旋线。能够大大降低焊缝中的气孔率，提升焊接质量。

技术研发人员：钱德宇;刘昊;徐作斌;胡勇;高云峰
受保护的技术使用者：大族激光科技产业集团股份有限公司
技术研发日：2017.07.20
技术公布日：2017.10.10