[發(fā)明專利]一種鋁/銅異種材料薄板激光高速螺旋點焊方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110413004.2 | 申請日： | 2021-04-16 |
| 公開（公告）號： | CN113146037B | 公開（公告）日： | 2023-06-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 黃婷;杜偉哲;肖榮詩 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B23K26/21 | 分類號： | B23K26/21;B23K26/082;B23K26/60 |
| 代理公司： | 北京睿派知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11597 | 代理人： | 劉鋒 |
| 地址： | 100022 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 銅異種 材料 薄板 激光 高速 螺旋 點焊 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種鋁/銅異種材料薄板激光高速螺旋點焊方法，該方法首先在銅板表面電鍍一層厚度為1～3μm的金屬鎳，以減少在焊接過程中鋁銅金屬間化合物的形成，提高接頭性能。然后采用鋁板在上、銅板在下的搭接形式裝配，最后采用高光束質(zhì)量激光器和掃描振鏡系統(tǒng)進(jìn)行螺旋點焊焊接。本發(fā)明采用了熔化焊和熔釬焊相結(jié)合的接頭形式，在掃描路徑上產(chǎn)生部分熔化，在未搭接部分形成擴散連接，減少了焊點中缺陷的產(chǎn)生，提高接頭性能的同時提高了焊接效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，特別是異種材料薄板的激光焊接方法，屬于材料連接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
中國社會科學(xué)院等單位聯(lián)合發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書：中國產(chǎn)業(yè)競爭力報告(2020)》指出，目前中國已成為新能源汽車保有量最多的國家，并建成了世界上規(guī)模最大的充電設(shè)施。根據(jù)預(yù)測，“十四五”期間，中國新能源汽車的產(chǎn)銷總規(guī)模可達(dá)到千萬輛。數(shù)據(jù)顯示，2020年10月新能源汽車產(chǎn)銷分別完成16.7萬輛和16萬輛，同比分別增長69.7％和104.5％。
鋰離子電池具有能量比較高、使用壽命長、額定電壓高、具備高功率承受力、重量輕、綠色環(huán)保等特點，可以實現(xiàn)穩(wěn)定、便捷、輕量化等技術(shù)指標(biāo)，所以現(xiàn)在主流的新能源汽車采用的動力電源為鋰離子電池(磷鐵酸鋰電池、三元鋰電池)。
新能源汽車電源采用的鋰離子電池為電池包，新能源電池包是由大量的電芯連接而成，對于具有較大能量密度的鋰電芯，其極耳通常是鋁和銅。用來連接電極的BUSBAR材料有鋁、銅、鍍鎳銅等。電池極耳的連接，極耳與BUSBAR的連接都是鋁/銅異種材料的連接。由于鋁、銅兩種金屬的材料物理參數(shù)差異較大，而且兩者極易產(chǎn)生AlCu、Al2Cu、Al3Cu4、Al4Cu9等鋁銅金屬間化合物，這些鋁銅金屬間化合物具有硬、脆、電阻大等特點，對焊縫接頭的力學(xué)、電學(xué)性能有明顯影響。國內(nèi)外對薄板鋁/銅異種材料焊接仍然未有有效的方法。
現(xiàn)有的激光熔化焊接、激光熔釬焊接分別采用了熔化焊與釬焊原理。熔化焊過程中，焊縫中不可避免地產(chǎn)生金屬間化合物。接頭強度隨金屬間化合物的增加而下降，在金屬間化合物層處于連續(xù)致密狀時接頭靜載荷強度下降尤為嚴(yán)重。而且通常采用如圖所示1的掃描路徑擴展焊縫連接面面積，這種工藝極易產(chǎn)生如圖2焊縫縱截面所示的氣孔缺陷，影響接頭性能。而激光熔釬焊效率低，工藝窗口窄且接頭強度亦不高。納秒激光的高能量密度使得在焊接過程中出現(xiàn)劇烈的飛濺焊接缺陷，如圖3所示，螺旋會進(jìn)一步增加飛濺的產(chǎn)生，極大影響接頭性能，還會導(dǎo)致工藝窗口狹窄等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁/銅異種材料薄板焊接方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的鋁/銅異種材料薄板焊接接頭性能和焊接效率問題。。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
本發(fā)明提供了一種鋁/銅異種材料薄板激光高速螺旋點焊方法，包括如下步驟：
步驟S1，在銅板表面電鍍一層金屬鎳，并對鋁板和鍍鎳銅板待焊部位表面進(jìn)行清洗；
步驟S2，采用鋁上、銅下的搭接形式進(jìn)行裝配；
步驟S3，采用掃描振鏡按螺旋線掃描方式進(jìn)行激光螺旋點焊焊接。
優(yōu)選地，所述步驟S1中的金屬鎳的厚度為1～3μm。
優(yōu)選地，所述步驟S3中激光焊接的激光功率為200-1000W。
優(yōu)選地，所述步驟S3中激光焊接的聚焦光斑直徑為20-100μm。
優(yōu)選地，所述步驟S3中激光焊接的功率密度為(1～5)×107W/cm2。
優(yōu)選地，所述步驟S3中激光焊接的掃描速度為100-1000mm/s。
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