[發(fā)明專利]一種超薄板異種金屬焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210657716.3
• 申請(qǐng)日: 2022-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN114986001A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜偉哲;蘇坤;黃婷;肖榮詩(shī)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K31/02
• 分類號(hào): B23K31/02;B23K26/60;B23K26/073
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張建利

本發(fā)明提供一種超薄板異種金屬焊接方法，包括以下步驟：使用清洗劑對(duì)第一待焊工件和第二待焊工件進(jìn)行超聲清洗預(yù)定時(shí)間；將所述第一待焊工件和所述第二待焊工件裝配在焊接夾具上；控制環(huán)形激光設(shè)備將輸出的激光束投射于所述第一待焊工件的上表面形成混合光斑，并控制所述混合光斑按照具有預(yù)定螺旋線直徑和預(yù)定螺距的螺旋線路徑對(duì)預(yù)定焊接點(diǎn)依次進(jìn)行點(diǎn)焊。通過采用環(huán)形激光設(shè)備按照螺旋線路徑對(duì)預(yù)定焊接點(diǎn)依次進(jìn)行點(diǎn)焊，并通過控制熱輸入來控制銅的熔化量，達(dá)到減少金屬間化合物的目的。由于環(huán)形激光設(shè)備輸出的光斑為混合光斑，所以在中心處為熔化焊接頭，在螺旋間隔內(nèi)為熔釬焊接頭，大大提高了加工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超薄板異種金屬焊接方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有能量比較高、使用壽命長(zhǎng)、額定電壓高、具備高功率承受力、重量輕、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)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(dòng)力電源為鋰離子電池(磷鐵酸鋰電池、三元鋰電池)。目前新能源汽車動(dòng)力源主要采用的是動(dòng)力電池PACK，動(dòng)力電池包是由大量的電芯連接而成，對(duì)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。電池極耳與電池極耳的連接，以及極耳與BUSBAR的連接都是鋁銅的異種金屬連接。由于鋁與銅兩種金屬的熱物理性能相差較大，例如熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等，所以焊接后容易出現(xiàn)焊接缺陷。在熔化過程中，液態(tài)金屬鋁與液態(tài)金屬銅相互擴(kuò)散會(huì)產(chǎn)生多種硬、脆、電阻大的金屬間化合物，力學(xué)性能和電學(xué)性能較差。

激光具有聚焦光斑尺寸微小、光束可達(dá)性好、熱輸入精確可控的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于精密制造業(yè)。目前，應(yīng)用于超薄鋁銅板異種焊接的方法主要為激光縫焊，其中包括激光熔化焊接、激光熔釬焊接。激光熔化焊接采用鋁上銅下的搭接模式，使光束聚焦在鋁板的上表面。激光熔化鋁和部分銅形成焊縫。而激光熔釬焊接，使用振鏡掃描系統(tǒng)使得聚焦光束在激光行進(jìn)方向上形成相疊加的圓形軌跡，在這個(gè)過程中鋁發(fā)生熔化而銅不熔化。

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，接頭中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都在30％左右、不可避免地產(chǎn)生金屬間化合物。接頭的靜載荷強(qiáng)度會(huì)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(shí)接頭靜載荷強(qiáng)度下降尤為嚴(yán)重。激光熔釬焊的掃描路徑呈圓形疊加狀，在加工過程中加工效率低，接頭強(qiáng)度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種超薄板異種金屬焊接方法，用以解決現(xiàn)有的激光焊接技術(shù)存在金屬間化合物多，焊點(diǎn)強(qiáng)度低焊接效率低以及焊點(diǎn)電阻大的問題。

本發(fā)明提供一種超薄板異種金屬焊接方法，包括以下步驟：

步驟100，使用清洗劑對(duì)第一待焊工件和第二待焊工件進(jìn)行超聲清洗預(yù)定時(shí)間；

步驟200，將所述第一待焊工件和所述第二待焊工件裝配在焊接夾具上，其中，所述第一待焊工件位于所述第二待焊工件的上部；

步驟300，控制環(huán)形激光設(shè)備將輸出的激光束投射于所述第一待焊工件的上表面形成混合光斑，并控制所述混合光斑按照具有預(yù)定螺旋線直徑和預(yù)定螺距的螺旋線路徑對(duì)預(yù)定焊接點(diǎn)依次進(jìn)行點(diǎn)焊。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超薄板異種金屬焊接方法，在執(zhí)行所述步驟300的同時(shí)還執(zhí)行以下步驟：

采用旁軸保護(hù)的方式對(duì)處于焊接的所述預(yù)定焊接點(diǎn)施加保護(hù)氣體。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超薄板異種金屬焊接方法，在執(zhí)行所述步驟200之前還執(zhí)行以下步驟：

使用壓縮空氣將所述第一待焊工件和所述第二待焊工件表面的清洗劑吹干。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超薄板異種金屬焊接方法，所述第一待焊工件為鋁板，所述第二待焊工件為銅板，所述第二待焊工件表面鍍有鎳層。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超薄板異種金屬焊接方法，所述鎳層的厚度為2-5μm。