[发明专利]一种动力电池低能耗激光焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种动力电池低能耗激光焊接工艺。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，通过使用激光束将两件工件熔合在一起。常规的激光焊接系统通过发射致密的光子束来产生精确的结合，该光子束熔化工件的靶向区域，使得两件工件熔合在一起成为一个单元。

随着新能源技术的发展，动力电池在汽车等领域逐渐得到较为广泛的应用，单一动力电池的电压、电流及电量是非常有限的，因此需要将金属件焊接在多个动力电池的金属壳体上，使多个动力电池串接。为保证焊接精度和高良率，其焊接工艺主要采用激光焊接工艺。在现有技术中，动力电池的激光焊接工艺是将金属件置于动力电池的金属壳体上后，直接进行激光焊接，其具有如下缺失：其一、金属件表面往往过于光滑，激光射在金属件表面后，有40%～60%的激光会被反射出来，不仅浪费激光能量，而且反射出来的激光易对激光焊接设备造成损坏；其二、为迅速溶化金属件的焊接区域，并使金属件与动力电池金属壳体焊接在一起，需要高功率的激光焊接头，其功率通常达到4500W～6000W，其能耗高、价格高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是根据上述现有技术的不足，提供一种激光反射量少、激光焊接头功率较低的动力电池低能耗激光焊接工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动力电池低能耗激光焊接工艺，用于将金属件焊接在若干动力电池的金属壳体上，使若干动力电池串接，包括以下工艺步骤：

a.对金属件焊接区域的表面用激光打标机进行打毛处理；

b.将金属件置于动力电池的金属壳体上，调节好激光焊接头的激光光束焦点位置；

c.激光焊接头工作，对金属件焊接区域表面发射激光，进行激光焊接，并实时对激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气；

d.金属件焊接在动力电池的金属壳体上，完成激光焊接。

作为对本发明的进一步阐述：

所述金属件的材料为紫铜，所述动力电池壳体的材料为金属铝。

步骤a中，经过激光打标机打毛处理后的表面粗糙度为Rz3～Rz4。

步骤b中，所述金属件焊接区域的表面设置于激光焊接头负离焦0.5～5mm的范围内，优选为3mm～4mm的范围内。

所述激光焊接头的功率为1800W～2000W，所述助燃氧气的喷射流速为10L/min～30L/min。

本发明的有益效果是：其一、由于在焊接之前，先对金属件焊接区域的表面用激光打标机进行打毛处理，因此，金属件表面能大幅减少对激光光束的反射，其反射量只有5%～10%，不仅节约激光能量，而且能降低反射出来的激光对光辉焊接设备的损坏；其二、由于在激光焊接头工作时，实时对激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气，使焊接处的金属表层与氧气燃烧，因而放出大量热量，提高了激光焊接速度，大幅降低了激光焊接头的价格和能耗。

附图说明

图1为金属件打毛处理之前和打毛处理之后的截面示意图。

图2为将金属件焊接在动力电池壳体上的激光焊接示意图。

图3为图2中A部分的局部放大图。

图中：1.金属件；11.毛面层；2.金属壳体；3.激光焊接头。

具体实施方式

下面对本发明的焊接工艺步骤作进一步详细说明。

参照图1和图2，本发明为一种动力电池低能耗激光焊接工艺，用于将金属件1焊接在若干动力电池的金属壳体2上，使若干动力电池串接，包括以下工艺步骤：

a.对金属件1焊接区域的表面用激光打标机（图中未示出）进行打毛处理，请参照图1，在金属件1表面出现一层毛面层11；

b.将金属件1置于动力电池的金属壳体2上，调节好激光焊接头的激光光束焦点位置；

c.激光焊接头3工作，对金属件焊接区域表面发射激光，进行激光焊接，并实时对激光焊接头3的焊接处喷射助燃氧气；

d.金属件焊接在动力电池的金属壳体上，完成激光焊接。

所述金属件的材料为紫铜，所述动力电池壳体的材料为金属铝。

步骤a中，经过激光打标机打毛处理后的表面粗糙度为Rz3～Rz4，即粗糙毛面的各粗糙轮廓线之间的间距在3μm～4μm之间。

步骤b中，所述金属件焊接区域的表面设置于激光焊接头3负离焦0.5～5mm的范围内，优选为3mm～4mm的范围内。参照图2和图3，激光焊接头3向下发射激光，具有焦点a，在焦点a上方为正离焦，在焦点a下方为负离焦。经实验证明，在负离焦0.5～5mm的范围内，具有稳定的激光光斑，焊接效果最佳。