[發明專利]一種動力電池防爆閥激光焊接設備

在審

• 申請號: 201711383943.7
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107931839A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 何瓊;楊晟;吳軒
• 申請（專利權）人: 何瓊
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K26/064;B23K26/08
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術領域

本發明涉及一種激光焊接設備，尤其涉及一種動力電池防爆閥激光焊接設備。

背景技術

近年來，隨著我國電動汽車的快速發展，如何解決電動汽車的安全問題，是新能源汽車行業的良性發展必須突破的關鍵點和難點。電池本身應不鼓包、不泄漏、不破裂、不起火、不冒煙、不爆炸。而電芯一旦發生熱失控，可能會產生電解液泄漏、起火和燃燒等現象。電池防爆安全閥在鋰電池中使用可有效地防止電池熱失控時發生爆炸，其工作原理為：當電池內部溫度異常，氣壓升高到1.0-1.2Mpa時，安全閥開啟排除內部氣體，避免壓力過高造成爆炸。從而保障了電池安全。

動力電池防爆閥是確保電池安全的重要部件，每個單體電芯的正極上均安裝了防爆蓋帽。在電池制造過程中，涉及到防爆閥焊接的技術十分廣泛，如超聲波焊、電阻焊和激光焊接等。焊接方法與工藝的合理選用，直接影響電池的生產成本、質量的可靠性與使用的安全性。

激光焊接作為電池生產一項非常重要的工藝環節，對電池的一致性，穩定性和安全性有很大的影響，激光焊接優勢在于焊材損耗小、被焊接工件變形小、設備性能穩定易操作，焊接質量高，其工藝上的優勢是其它焊接方式無法比擬的。通過高效精密的激光焊接可以大大提高汽車動力電池安全性、可靠性和使用壽命，必將為今后的汽車動力技術的發展提供重要保障。但是國產設備在產品精度、穩定性、焊接成品率等方面無法滿足市場需求，主要還是依靠國外技術，極大的限制了中國動力電池制造業的發展。

發明內容

為解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供了一種精度高，穩定性佳的動力電池防爆閥激光焊接設備，其具體技術方案如下：

第一種實現方式，一種動力電池防爆閥激光焊接設備，包括光纖激光焊接頭1、焊接夾具2、焊接工作臺3，所述焊接夾具2的活動塊2a設有定位槽2b，定位槽2b中設有真空吸嘴2c。所述定位槽2b用于固定蓋板位置，所述真空吸嘴2c用于吸附電池防爆閥。所述光纖激光焊接頭1包含復合透鏡聚焦耦合系統及光纖輸出聚焦系統，所述復合透鏡聚焦耦合系統由復合透鏡組組成，所述光纖輸出聚焦系統由準直透鏡組及聚焦透鏡組組成。

結合第一種實現方式，在第一種實現方式的第一種可能情況為所述光纖激光焊接頭1為平行平面腔的雙燈單棒結構。

結合第一種實現方式的第一種可能情況，其第一種實現方式的第二種可能情況為所述平行平面腔的腔長為825mm，多模發散角為18mrad，光束質量指標M²為10-48。

結合第一種實現方式的第二種可能情況，其第一種實現方式的第三種可能情況為所述焊接工作臺3設有由精密間歇凸輪分割器驅動的轉盤，所述焊接夾具2定位于所述轉盤。

結合第一種實現方式的第二種可能情況，其第一種實現方式的第四種可能情況為所述復合透鏡聚焦耦合系統的復合透鏡組為兩片直徑為20mm的復合透鏡，復合透鏡上的光束直徑Φ為8mm，光纖芯徑為0.4mm,通光范圍為0.2mm，最差時的光束質量BPP為16mm·mrad。

結合第一種實現方式的第二種可能情況，其第一種實現方式的第五種可能情況為所述光纖芯徑為0.3mm。

結合第一種實現方式的第二種可能情況，其第一種實現方式的第六種可能情況為所述準直透鏡組由兩片直徑為40mm透鏡組成，其準直f1為140mm；所述聚焦透鏡組由兩片直徑為40mm透鏡組成，其焦距f2為80mm。

結合第一種實現方式的第六種可能情況，其第一種實現方式的第七種可能情況為所述聚焦光斑直徑ds為0.23mm,光纖輸出功率為400W。

結合第一種實現方式，其第一種實現方式的第八種可能情況為所述動力電池防爆閥激光焊接設備還包括激光運動機構4、控制系統5、監視系統6及光纖端頭水冷耦合系統7；所述激光運動機構4包括X軸運動機構、Y軸運動機構、Z軸運動機構，驅動激光焊接頭；所述控制系統5包括PLC、人機界面；所述監視系統6包括CCD、顯示器；所述光纖端頭水冷耦合系統7包括在光纖輸入端、輸出端設計的循環水路7a及水冷機組7b，所述循環水路7a中流通有冷卻液，所述冷卻液由水冷機提供。

有益效果：

本發明能夠通過研究激光經光纖傳輸后的光束質量變化，優化設計光纖傳輸系統，包括藕合聚焦系統，光纖輸出聚焦系統,獲得了較小的光纖輸出聚焦光斑直徑，使大功率脈沖固體激光經光纖傳輸后的功率密度達到激光焊接的要求，從而實現了脈沖固體激光焊接機的柔性導光，實現激光精細控制，從而實現動力電池防爆閥的焊縫均勻一致，無虛焊、焊穿、焊偏等不良現象。

附圖說明