[發明專利]一種316L不銹鋼雙極板激光焊接工藝

在審

• 申請號: 201811319975.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109249131A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 汪暢;馬文濤;屠存亮;李平俠
• 申請（專利權）人: 合肥菲斯特激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/70
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 韓燕;金凱

本發明公開了一種316L不銹鋼雙極板激光焊接工藝，是將316L不銹鋼雙極板配合壓緊后，采用高純惰性氣體對焊縫進行保護，然后用準連續激光器對316L不銹鋼雙極板進行焊接，工作模式設定為連續模式。本發明采用QCW連續激光器對316L不銹鋼雙極板進行焊接，其熱量輸入穩定、熱量影響范圍較小、焊接速度可以達到120mm/s，焊接過程不會對工件施加外力，焊接速度快、功效高、相比傳統方式焊接殘余應力和變形量小。

技術領域

本發明涉及雙極板焊接領域，具體是一種316L不銹鋼雙極板激光焊接工藝。

背景技術

雙極板是燃料電池組的主要部件，其作用是分隔反應氣體、收集電流、將各個單電池串聯起來和通過流場為反應氣體進入電極以及為反應后生成的水的排出提供通道。一個合格的雙極板應當具備以下特點：

①、厚度薄、質量輕；

②、尺寸精度高；

③、抗腐蝕性要強，以保證電池組的壽命；

④、雙極板流場里有冷卻水道和燃料氣體的通道，各通道有利于輸送以及最后反應生成的水的排出；

⑤、雙極板有低的氣體滲透率和電阻率，同時有良好的熱傳導性和足夠的強度及硬度，以防止極板在承受一定的壓力下發生變形。

現有的雙極板在焊接工藝仍存在一定的缺陷，現有的焊接速度慢，且變形量大，氣密性差，合格率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種316L不銹鋼雙極板激光焊接工藝，焊接速度快，焊接后的雙極板變形量小、抗拉強度大、氣密性好、合格率高，大大提高了雙極板焊接的工作效率。

本發明的技術方案為：

一種316L不銹鋼雙極板激光焊接工藝，具體包括有以下步驟：將316L不銹鋼雙極板配合壓緊后，采用高純惰性氣體對焊縫進行保護，然后用準連續激光器對316L不銹鋼雙極板進行焊接，工作模式設定為連續模式，連續模式的平均功率為250W，焊接功率為120W，加速度為1200mm/s2, 速度為120mm/s，激光波長為1070nm，保護氣流量為20L/min。

所述的316L不銹鋼雙極板是由模具沖壓成型，然后清洗并烘干后，再進行焊接操作。

所述的316L不銹鋼雙極板配合好后，放在雙極板的夾具上固定，保證夾具的平行度在±0.03mm以內，然后用仿形壓板把316L不銹鋼雙極板壓緊，仿形壓板上設置有與316L不銹鋼雙極板的焊縫重疊的焊接導孔，準連續激光器發射的連續激光穿過焊接導孔并沿著焊接導孔進行激光自熔焊接。

所述的316L不銹鋼雙極板包含氫極板和氧極板，厚度均為0.45-0.55mm。

所述的仿形壓板的厚度為5mm，平行度誤差±0.02mm，焊接導孔的側壁為45°倒角結構。

所述的高純惰性氣體選用高純氮氣或高純氬氣，高純惰性氣體的氣體輸出頭與準連續激光器的焊接頭同軸運動，對316L不銹鋼雙極板的焊接面吹高純氮氣從而對焊縫進行保護。

本發明的優點：

本發明在激光焊接時，采用高純惰性氣體進行保護，從而提高焊縫的耐腐蝕性；本發明采用QCW準連續激光器對316L不銹鋼雙極板進行焊接，其熱量輸入穩定、熱量影響范圍較小，焊接速度可以達到120mm/s，作業過程不會對工件施加外力，焊接速度快、功效高、相比傳統方式焊接殘余應力和變形量小，拉強度大，氣密性好，合格率高；本發明焊接中的各項參數設定保證了焊接后的316L不銹鋼雙極板符合雙極板焊縫指標要求，316L不銹鋼雙極板緊密焊接、無分離或穿透現象。

附圖說明

圖1是本發明仿形壓板的結構示意圖，圖中的“—— - ——”部分為焊接導孔。