一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于動(dòng)力電池外殼焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，環(huán)境的污染以及石油危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重，汽車(chē)技術(shù)正經(jīng)歷著燃料多元化、動(dòng)力電氣化等重大技術(shù)變革。具有高效節(jié)能、低排放或零排放優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)汽車(chē)是解決環(huán)境危機(jī)以及石油危機(jī)的必然選擇，因此受到世界各國(guó)的高度重視。而新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)的最大瓶頸是車(chē)載動(dòng)力電池。動(dòng)力電池的壽命、安全性等對(duì)新能源汽車(chē)的性能起到至關(guān)重要的作用，動(dòng)力電池的外殼是動(dòng)力電池至關(guān)重要的一個(gè)部件，起到封裝的作用。
[0003]動(dòng)力電池外殼傳統(tǒng)的焊接方法主要有Nd: YAG激光和光纖激光。Nd: YAG激光由于是以單點(diǎn)脈沖的形式出光焊接，對(duì)于連續(xù)焊接的效率效果很難保證，而且功率一般比較低，很難滿(mǎn)足Imm以上鋁合金動(dòng)力電池外殼焊接要求。光纖激光具有功率密度高、光束質(zhì)量好、能量密度相對(duì)集中、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛用于動(dòng)力電池外殼焊接應(yīng)用，但是價(jià)格較昂貴一次性投入較大，并且動(dòng)力電池外殼焊接一般需要的焊縫寬度比較大，才能彌補(bǔ)縫隙公差的影響，取得密封性好的效果，而光纖激光的聚焦光斑一般較小，為了得到較大的焊縫寬度，需要的離焦量比較大(激光聚焦焦點(diǎn)離焊縫的距離)，這在無(wú)形中浪費(fèi)了激光能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本高以及資源浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法，采用半導(dǎo)體激光器進(jìn)行焊接，所述方法包括:
[0006]步驟I，根據(jù)動(dòng)力電池外殼的焊縫寬度需求確定焊接處的聚焦光斑大小需求，根據(jù)所述聚焦光斑大小需求選擇所述半導(dǎo)體激光器的光纖芯徑、聚焦鏡焦距和準(zhǔn)直鏡焦距的參數(shù)；
[0007]步驟2，將激光焊接頭傾斜使激光束與動(dòng)力電池外殼表平面保持一定角度；
[0008]步驟3，確定焊接過(guò)程中聚焦鏡的焦點(diǎn)位置及聚焦鏡與動(dòng)力電池外殼的距離；
[0009]步驟4，確定半導(dǎo)體激光器的激光功率和焊接速度對(duì)動(dòng)力電池外殼進(jìn)行焊接。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法的有益效果包括:
[0011]采用半導(dǎo)體激光器焊接動(dòng)力電池外殼，半導(dǎo)體激光器的聚焦光斑本身比較大，在不需要大離焦量的情況下就可以得到較大的焊縫，彌補(bǔ)工件本身的縫隙，有效節(jié)約了激光能量;半導(dǎo)體激光能量連續(xù)輸出方式，對(duì)動(dòng)力電池外殼進(jìn)行連續(xù)的封口焊接，這種焊接方式不同于傳統(tǒng)的Nd: YAG激光的脈沖焊接方法，連續(xù)焊接的方式會(huì)讓產(chǎn)生的熔池均勻穩(wěn)定向前推進(jìn)，焊縫光滑均勻一致，焊縫中心及焊縫邊緣均熔化充分，不會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋及焊接材料收縮的情況，可以保證焊縫無(wú)缺陷;半導(dǎo)體激光器由于波長(zhǎng)較短，動(dòng)力電池材料對(duì)半導(dǎo)體激光的吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)光纖激光的吸收率，極大減少了動(dòng)力電池外殼(鋁合金)材料對(duì)半導(dǎo)體激光的反射率，這時(shí)激光的能量利用率高，所以在相同功率下，焊接速度更快;半導(dǎo)體激光器成本比光纖激光器一般便宜40%，可以很好的降低生產(chǎn)企業(yè)的一次性投入成本。但是半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量一般較差，光束質(zhì)量一般超過(guò)了80mm.mrad無(wú)法在鋁合金焊接過(guò)程中形成有效熔池。本發(fā)明采用兩組相同的90°棱鏡，棱線相互錯(cuò)開(kāi)一定值，第一組棱鏡將光束在快軸方向切成η段并錯(cuò)開(kāi)，第二組棱鏡對(duì)光束進(jìn)行重新排列，形成聚焦光束后對(duì)外輸出，使得激光光束質(zhì)量達(dá)到30mm.mrad。在這種情況下，半導(dǎo)體激光對(duì)鋁合金材料焊接成為可能，本專(zhuān)利采用最新研制的半導(dǎo)體激光器(光束質(zhì)量30mm.mrad)進(jìn)一步對(duì)招合金動(dòng)力電池外殼進(jìn)行焊接工藝實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明提供一種動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法，采用半導(dǎo)體激光器進(jìn)行焊接，半導(dǎo)體激光器具有高功率輸出、高亮度和光束整形的特點(diǎn)。如圖1所示為本發(fā)明提供的動(dòng)力電池外殼的激光焊接方法的流程圖，該方法包括以下步驟:
[0017]步驟I，根據(jù)動(dòng)力電池外殼的焊縫寬度需求確定焊接處的聚焦光斑大小需求，根據(jù)聚焦光斑大小需求選擇半導(dǎo)體激光器的光纖芯徑、聚焦鏡焦距和準(zhǔn)直鏡焦距的參數(shù)。
[0018]步驟2，將激光焊接頭傾斜使激光束與動(dòng)力電池外殼表平面保持一定角度。
[0019]因?yàn)閯?dòng)力電池為鋁合金材料，對(duì)激光反射率較高，如果激光垂直入射到動(dòng)力電池外殼表面上，很容易損壞光纖，因此采用傾斜一定角度進(jìn)行焊接。
[0020]步驟3，確定焊接過(guò)程中聚焦鏡的焦點(diǎn)位置及聚焦鏡與動(dòng)力電池外殼的距離。
[0021 ]步驟4，確定半導(dǎo)體激光器的激光功率和焊接速度對(duì)動(dòng)力電池外殼進(jìn)行焊接。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例，采用半導(dǎo)體激光器焊接動(dòng)力電池外殼，半導(dǎo)體激光器的聚焦光斑本身比較大，在不需要大離焦量的情況下就可以得到較大的焊縫，彌補(bǔ)工件本身的縫隙，有效節(jié)約了激光能量;半導(dǎo)體激光能量連續(xù)輸出方式，對(duì)動(dòng)力電池外殼進(jìn)行連續(xù)的封口焊接，這種焊接方式不同于傳統(tǒng)的Nd: YAG激光的脈沖焊接方法，連續(xù)焊接的方式會(huì)讓產(chǎn)生的熔池均勻穩(wěn)定向前推進(jìn)，焊縫光滑均勻一致，焊縫中心及焊縫邊緣均熔化充分，不會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋及焊接材料收縮的情況，可以保證焊縫無(wú)缺陷;半導(dǎo)體激光器由于波長(zhǎng)較短，動(dòng)力電池材料對(duì)半導(dǎo)體激光的吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)光纖激光的吸收率，極大減少了動(dòng)力電池外殼(鋁合金)材料對(duì)半導(dǎo)體激光的反射率，這時(shí)激光的能量利用率高，所以在相同功率下，焊接速度更快;半導(dǎo)體激光器成本比光纖激光器一般便宜40%，可以很好的降低生產(chǎn)企業(yè)的一次性投入成本。
[0023]實(shí)施例一
[0024]本發(fā)明提供的