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激光焊接能量密度高、焊接變形小、熱影響區(qū)小,可以有效地提高制件精度,焊縫光滑無雜質(zhì)、均勻致密、無需附加的打磨工作;其次,激光焊接可精確控制,聚焦光點(diǎn)小,高精度定位,配合機(jī)械手臂易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,提高焊接效率,減少工時(shí),降低成本;另外,激光焊接薄板材或細(xì)徑線材時(shí),不會(huì)像電弧焊接那樣容易受到回熔的困擾。
電池的結(jié)構(gòu)通常包含多種材料,如鋼、鋁、銅、鎳等,這些金屬可能被制成電極、導(dǎo)線,或是外殼;因此,無論是一種材料之間或是多種材料之間的焊接,均對(duì)焊接工藝提出了較高要求。激光焊接的工藝優(yōu)勢就在于可以焊接的材質(zhì)種類廣泛,能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料之間的焊接。
電池PACK激光焊接工藝難點(diǎn)
動(dòng)力電池電芯的制造由于遵循“輕便”原則,通常會(huì)采用較“輕”的鋁材質(zhì),而且還要做得更“薄”,一般殼、蓋、底的厚度基本都要求達(dá)到1.0mm以下,目前一些主流廠家的基本材料厚度均在0.8mm左右。據(jù)統(tǒng)計(jì),鋁合金材料的電池殼體占整個(gè)動(dòng)力電池的90%以上。
鋁材焊接的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)激光束的高初始反射率及其本身的高導(dǎo)熱性,使得鋁合金在未熔化前對(duì)激光的吸收率低,由于鋁的電離能低,焊接過程中光致等離子體不易于擴(kuò)散,使得焊接穩(wěn)定性差。另外,焊接過程中合金元素的燒損,使鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能下降。由于焊接過程中氣孔敏感性高,焊接時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問題缺陷,其中主要的是氣孔和熱裂紋。鋁合金的激光焊接過程中產(chǎn)生的氣孔主要有兩類:氫氣孔和匙孔破滅產(chǎn)生的氣孔。由于激光焊接的冷卻速度太快,氫氣孔問題更加嚴(yán)重,并且在激光焊接中還多了一類由于小孔的塌陷而產(chǎn)生的孔洞。
熱裂紋問題。鋁合金屬于典型的共晶型合金,焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋,包括焊縫結(jié)晶裂紋和HAZ液化裂紋,由于焊縫區(qū)成分偏析會(huì)發(fā)生共晶偏析而出現(xiàn)晶界熔化,在應(yīng)力作用下會(huì)在晶界處形成液化裂紋,降低焊接接頭的性能。
炸火(也稱飛濺)問題。引起炸火的因素很多,如材料的清潔度、材料本身的純度、材料自身的特性等,而起決定性作用的則是激光器的穩(wěn)定性。殼體表面凸起、氣孔、內(nèi)部氣泡,究其原因,主要是光纖芯徑過小或者激光能量設(shè)置過高所致。