[发明专利]一种激光焊接薄板铝材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接方法，尤其涉及一种激光焊接薄板铝材的方法。

背景技术

近年来由于电子、电器行业的蓬勃发展，数码产品的日新月异，随之而来对于电池性能的要求也越来越高，尤其在电池安全性方面，目前电池安全性能的高低已经成为衡量电池性能好坏的一个重要标准。电池中的安全帽正是保证电池安全工作的部件之一，一个性能良好的电池安全帽不仅要在危险情况下及时断开回路、防止电池爆炸、漏液，还要在正常使用时保持低阻态、抵御外力的冲击和扭曲，保证供电的稳定性。正是由于电池安全帽在电池中的作用极为重要，使得焊接电池安全帽的生产和质量检验流程变得十分苛刻，常规焊接方式根本无法满足其要求。

激光焊接作为一种新型的加工工艺具有速度快、深度大、变形小、焊点精美、非接触式焊接等优势，使其非常适合于电池安全帽的焊接。现有的激光焊接方法采用一次性焊接方式，即在焊接位置上仅释放一次激光。为了一次性达到焊接深度和强度，传统的焊接工艺只能采用大能量焊接，使上下两层铝材一次性熔化，融合并在背面形成背痕，由于电池安全帽板材较薄仅为0.09mm，对焊接时能量的稳定性十分敏感，当焊接过程有多种外界因素干扰时很难控制焊接的稳定性，加之大能量容易产生飞溅，使母材缺失造成更严重的影响，焊接效果自然不好。现有技术需采用离焦方式焊接、焊接位置处光斑也相应很大，能量不稳定。目前焊接电池安全帽一般采用点焊2至4个点的方式加工，由于电池安全帽上下两板的铝材厚度较薄(一般上板0.09mm，下板0.12mm)，并且影响焊接效果的因素众多，如：上下两板的贴合度、夹具定位精度、有无保护气体等，想要准确控制生产中各个环节的精度和一致性较为困难，同时也会增加生产的连带成本，所以用传统激光焊接方式生产的成品电池安全帽其背痕一致性较差、断开拉力测试强度及扭曲测试强度值参差不齐、相差悬殊、难以控制。现有技术的不足之处总结如下：背痕一致性较差且面积过大，由于其只采用两个点焊接，具体表现为：其中一个点成型很明显，另一个却未成型，经常有类似击穿现象发生，使其无法降低成品电池从背痕处漏液、漏气可能性。无法控制断开压力值，其产品允许的断开压力值范围为6至9bar，其成品的断开压力值成无规律的分布在允许范围内且超出范围现象严重，经常由于生产出的某一批次成品安全帽不能通过最后的抽检而全部报废。扭力测试值大小不一。在无保户气体存在的条件下生产，其良率很低，因成品率低而导致产品生产成本很高。

而背痕一致性、断开压力值、扭力值等指标正是衡量电池安全帽质量及稳定性的主要标准，所以一直以来，寻找一个优良的焊接工艺方法，使之能够生产出稳定可靠的电池安全帽产品成为世界范围内生产商的共同难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种焊接效果好的激光焊接薄板铝材的方法。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种激光焊接薄板铝材的方法，将薄板铝材的焊接平面放置在聚焦镜的焦距处，并在所述薄板铝材的焊接位置处以一定频率进行至少三激光释放，以达到要求的焊接深度和背痕强度。

所述激光焊接薄板铝材的方法具体包括如下步骤：第一步：根据所述薄板铝材确定焊接位置处的光斑大小，并根据D1＝D2*f1/f2选择相应的光纤、准直镜和聚焦镜，其中D1是光斑的直径，D2是光纤的直径、f1是聚焦镜的焦距，f2是准直镜的焦距；第二步：寻找所述聚焦镜的焦点，并将所述薄板铝材的焊接平面放置在所述焦点处；第三步：选择适当的焊接频率、单次焊接能量、总焊接次数对所述薄板铝材进行焊接。

所述第二步中寻找所述聚焦镜的焦点的具体方法如下：

21)、连续出光并同时调整所述聚焦镜到焊接平面的高度，观察火焰高度直至火焰高度最高处停止，记录此时聚焦镜到焊接平面的高度h1；22)、选取合适的能量，以h1为中心按一定步距改变聚焦镜到焊接平面的高度，并进行焊接，保存焊接样品并记录相应高度；23)、检测对应于中间高度的多个焊接样品的背痕及焊点，背痕成形最明显、且焊点面积最小的焊接样品所对应的高度即为聚焦镜的焦点。

所述步骤21)中激光的出光频率为1-2Hz，所述步骤22)中的步距为0.05mm。

所述第一步中的光斑不大于0.5mm。