[發明專利]激光焊接方法及裝置

在審

• 申請號: 202110423547.2
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113070573A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李翠;吳澤鋒;盧昆忠;閆大鵬;汪宣志;史記
• 申請（專利權）人: 武漢銳科光纖激光技術股份有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/08;B23K26/06
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 李新干

本發明公開了一種激光焊接方法及裝置，該方法包括以下步驟：利用夾具將待焊接件固定，所述待焊接件包括待焊接的接縫；以及利用激光器輸出點環光束，控制焊接頭對所述點環光束聚焦并沿預定的軌跡對所述接縫進行擺動焊接，通過利用所述點環光束進行擺動焊接，從而得到無附著無飛濺，無咬邊、無裂紋、氣孔少、結合面連接寬度大、成型好、質量高的焊縫，本發明具有重要的科學與工程意義，應用前景廣泛。

技術領域

本發明涉及激光焊接領域，具體涉及一種激光焊接方法及裝置。

背景技術

鋰電池是新能源車輛的核心部件之一，隨著全球新能源車輛的高速發展，對鋰電池的需求也日益旺盛。在鋰電池模組制造過程中，模組的端板和側板焊接是一道必不可少的工序，其質量優劣影響模組質量的好壞。激光焊接具有功率密度高、光束質量好、能量密度相對集中、壽命長、自動化程度高等優點，在動力電池制造業的鋁合金材料焊接中運用十分廣泛，因此常用來焊接模組的端板和側板。模組的端板和側板一般采用5系鋁合金和6系鋁合金進行組合焊接保證外框強度。然而這些材料在現有焊接工藝中面臨一些問題，其中，焊接裂紋是5系和6系鋁合金焊接主要難題之一；其次，非熔透焊接中容易產生大量冶金型和工藝型氣孔；另外，模組端板和側板焊接對焊縫強度要求比較高，難以保證疊焊接頭連接寬度達到2mm以上且無咬邊等缺陷的焊縫。

現有的焊接方法主要包括激光填絲焊接、雙光束激光焊接以及普通激光焊接。但是激光填絲焊接的工序復雜、控制困難、焊縫內部氣孔多，成本高；雙光束焊接雖然可以減少氣孔大小，但是并不能有效減少氣孔數量，尤其是激光焊接匙孔坍塌導致的小孔型氣孔；此外，普通激光焊接也存在氣孔多、焊接強度低以及附著飛濺的問題。

發明內容

本發明提供一種激光焊接方法及裝置，旨在改善現有的焊接方法容易產生附著飛濺、裂紋、氣孔以及咬邊等缺陷。

第一方面，本發明提供一種激光焊接方法，包括以下步驟：

S1.提供包括接縫的待焊件；以及

S2.利用激光器輸出點環光束，利用焊接頭控制所述點環光束沿預定的軌跡對所述接縫進行擺動焊接；

其中，所述點環光束包括環形光束和設置于所述環形光束中心的點形光束，以獲得無附著飛濺，無咬邊、無裂紋、氣孔少、結合面連接寬度大、成型好的焊縫。

在一些實施例中，所述激光器包括光纖激光器，所述焊接頭包括高速振鏡激光焊接頭。

在一些實施例中，所述S1中，所述待焊接件通過夾具固定。

在一些實施例中，所述S2中，所述預定的軌跡為周期性的圓形、正弦曲線形或8字形。

在一些實施例中，所述焊接頭擺動焊接的擺幅為1.5mm～2.2mm，其中

當所述預定的軌跡為圓形或8字形時，所述焊接頭的擺動焊接的速度為500mm/s～2000mm/s；或者

當所述預定的軌跡為正弦曲線形時，所述焊接頭的擺動焊接的頻率為300Hz～800Hz。

在一些實施例中，所述S2中，所述焊接頭在進行擺動焊接的同時，還以預定的速度沿所述接縫的延伸方向行進。

在一些實施例中，所述預定的速度為80mm/s～120mm/s。

在一些實施例中，所述待焊接件包括第一焊接壁和第二焊接壁，所述第一焊接壁和第二焊接壁之間形成所述待焊接的接縫。

在一些實施例中，所述S2中，所述第一焊接壁與水平面夾角為90°～100°，所述第一焊接壁與所述第二焊接壁的夾角為0°，所述點環光束與所述第二焊接壁的夾角為80°～100°，所述焊接頭在進行擺動焊接的同時，還沿所述接縫延伸的方向由上至下進行焊接，以通過在重力、氣孔張力和擺動等作用下，改善平焊時大熔深大擺幅擺動焊接，熔池向中心流動導致的咬邊缺陷。