一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法

本发明属于焊接领域，具体涉及一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法。

背景技术：

1、随着新能源电动汽车的发展，电池技术作为新能源汽车技术的核心技术，制约着新能源汽车的发展。在新能源电动汽车电池或电池组的制造过程中，极耳、汇流排以及电池壳体焊接是关键生产环节。由于极耳和汇流排的物理尺寸限制，在实际焊接生产中普遍存在小圆焊接问题。因此小圆焊接的焊接质量好坏将极大的影响电池的一致性、安全性以及使用寿命等，如何解决小圆焊接的焊接质量和效率成为制约新能源电动汽车电池制造的关键因素。

2、早期在小圆焊缝焊接中常采用机械臂搭载焊接头进行焊接作业，但由于机器人小圆缺陷，在进行小圆焊缝焊接时，实际焊接轨迹精度差，与预设轨迹存在明显偏差，影响最终焊缝成形和焊接质量；近年来，随着激光振镜扫描焊接技术的发展，衍生出许多应用于小圆焊缝焊接的振镜扫描焊接方法，然而虽然振镜扫描焊接可以很好地保证焊接轨迹的形状公差精度，但在实际生产中，待焊接零件如极耳、汇流排以及电池壳体等的焊缝往往采用的大范围阵列式分布，这对小圆阵列焊缝的定位误差和焊接轨迹误差的容忍度极小，易出现焊缝偏离的情况。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法已解决现有小圆焊缝的定位误差和焊接轨迹误差的容忍度小，易导致焊缝偏离的问题。

2、本发明的技术方案为：

3、一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，所述方法包括：

4、s1 确定目标待焊接件；

5、s2 扫描目标待焊接件的焊接基轨迹，并将所述焊接基轨迹改写为基轨迹参数方程；

6、s3 选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将所述工艺改善轨迹方程改写为工艺改善轨迹参数方程；

7、s4 合成基轨迹参数方程和工艺改善轨迹参数方程，确定实际焊接轨迹。

8、s5 确定焊接参数。

9、进一步的，所述s2中基轨迹参数方程为：

10、

11、式中，x、y分别为基轨迹的x、y轴的坐标值，t为参数，t为t的取值集合。

12、进一步的，所述工艺改善轨迹为直线、椭圆、三叶草形、“8”字形的任意一种，

13、进一步的，所述工艺改善轨迹的参数方程为：

14、

15、式中，a、b分别为工艺改善轨迹的x、y轴的坐标值，为参数，为工艺改善轨迹的周期。

16、进一步的，所述实际焊接轨迹的参数表达式如下：

17、

18、式中，、分别为实际焊接轨迹的x、y轴的坐标值，mod为取余数计算符号，即为对取余。

19、进一步的，所述焊接参数为：

20、激光功率、焊接速度、工艺改善轨迹重复频率、保护气流量。

21、进一步的，所述工艺改善轨迹为直线形、椭圆形、双纽线形的任意一种。

22、进一步的，所述目标待焊接件为钢、铜、铁、铝的任意一种。

23、本发明的技术效果：

24、1.本发明提出的小圆焊缝的激光扫描焊接方法，通过基轨迹和工艺改善轨迹合成构建实际焊接轨迹，提高了焊接轨迹对实际焊缝位置的覆盖率，提高焊接工艺对焊接系统的焊接定位误差和焊接轨迹误差的容忍度。

25、2.本发明引入了工艺改善轨迹，可以改善气孔、咬边等焊接缺陷，提高焊接质量。且本发明可以实现原焊缝轨迹与工艺改善轨迹之间的灵活组合，同时可以改变工艺改善轨迹的重复频率，少量的焊缝轨迹与工艺改善轨迹即可构建出数量可观的工艺库，为解决焊接缺陷，提高焊接质量提供基础。

26、3.本发明提出的激光扫描焊接方法可以明显地增加实际焊接轨迹长度，增加焊缝的连结面积，可提高焊接接头的力学性能和导电性能。同时该方法提高了激光光斑点的扫描速度，如此使得焊接区域受热能量小，融化时间短，生成的金属间化合物少，使得导电性能更好。

技术特征：

1.一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中基轨迹参数方程为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺改善轨迹为直线、椭圆、三叶草形、“8”字形的任意一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺改善轨迹的参数方程为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际焊接轨迹的参数表达式如下：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接参数为：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺改善轨迹为直线形、椭圆形、双纽线形的任意一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标待焊接件为钢、铜、铁、铝的任意一种。

技术总结
本发明提供一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，包括S1确定目标待焊接件；S2扫描目标待焊接件的焊接基轨迹，并将所述焊接基轨迹改写为基轨迹参数方程；S3选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将所述工艺改善轨迹方程改写为工艺改善轨迹参数方程；S4合成基轨迹参数方程和工艺改善轨迹参数方程，确定实际焊接轨迹。S5确定焊接参数。本发明引入了工艺改善轨迹且工艺改善轨迹的重复频率可调，增加了实际焊接轨迹长度和焊缝的连结面积，同时提高激光光斑点的扫描速度，可以改善气孔、咬边等焊接质量问题，获得较好的焊缝形貌和提高了焊接接头的力学性能和导电性能。

技术研发人员：张承瑞,尹贻生,屈梁成,周立涛
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15