[发明专利]激光焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种激光焊接方法及装置，该方法包括以下步骤：利用夹具将待焊接件固定，所述待焊接件包括待焊接的接缝；以及利用激光器输出点环光束，控制焊接头对所述点环光束聚焦并沿预定的轨迹对所述接缝进行摆动焊接，通过利用所述点环光束进行摆动焊接，从而得到无附着无飞溅，无咬边、无裂纹、气孔少、结合面连接宽度大、成型好、质量高的焊缝，本发明具有重要的科学与工程意义，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种激光焊接方法及装置。

背景技术

锂电池是新能源车辆的核心部件之一，随着全球新能源车辆的高速发展，对锂电池的需求也日益旺盛。在锂电池模组制造过程中，模组的端板和侧板焊接是一道必不可少的工序，其质量优劣影响模组质量的好坏。激光焊接具有功率密度高、光束质量好、能量密度相对集中、寿命长、自动化程度高等优点，在动力电池制造业的铝合金材料焊接中运用十分广泛，因此常用来焊接模组的端板和侧板。模组的端板和侧板一般采用5系铝合金和6系铝合金进行组合焊接保证外框强度。然而这些材料在现有焊接工艺中面临一些问题，其中，焊接裂纹是5系和6系铝合金焊接主要难题之一；其次，非熔透焊接中容易产生大量冶金型和工艺型气孔；另外，模组端板和侧板焊接对焊缝强度要求比较高，难以保证叠焊接头连接宽度达到2mm以上且无咬边等缺陷的焊缝。

现有的焊接方法主要包括激光填丝焊接、双光束激光焊接以及普通激光焊接。但是激光填丝焊接的工序复杂、控制困难、焊缝内部气孔多，成本高；双光束焊接虽然可以减少气孔大小，但是并不能有效减少气孔数量，尤其是激光焊接匙孔坍塌导致的小孔型气孔；此外，普通激光焊接也存在气孔多、焊接强度低以及附着飞溅的问题。

发明内容

本发明提供一种激光焊接方法及装置，旨在改善现有的焊接方法容易产生附着飞溅、裂纹、气孔以及咬边等缺陷。

第一方面，本发明提供一种激光焊接方法，包括以下步骤：

S1.提供包括接缝的待焊件；以及

S2.利用激光器输出点环光束，利用焊接头控制所述点环光束沿预定的轨迹对所述接缝进行摆动焊接；

其中，所述点环光束包括环形光束和设置于所述环形光束中心的点形光束，以获得无附着飞溅，无咬边、无裂纹、气孔少、结合面连接宽度大、成型好的焊缝。

在一些实施例中，所述激光器包括光纤激光器，所述焊接头包括高速振镜激光焊接头。

在一些实施例中，所述S1中，所述待焊接件通过夹具固定。

在一些实施例中，所述S2中，所述预定的轨迹为周期性的圆形、正弦曲线形或8字形。

在一些实施例中，所述焊接头摆动焊接的摆幅为1.5mm～2.2mm，其中

当所述预定的轨迹为圆形或8字形时，所述焊接头的摆动焊接的速度为500mm/s～2000mm/s；或者

当所述预定的轨迹为正弦曲线形时，所述焊接头的摆动焊接的频率为300Hz～800Hz。

在一些实施例中，所述S2中，所述焊接头在进行摆动焊接的同时，还以预定的速度沿所述接缝的延伸方向行进。

在一些实施例中，所述预定的速度为80mm/s～120mm/s。

在一些实施例中，所述待焊接件包括第一焊接壁和第二焊接壁，所述第一焊接壁和第二焊接壁之间形成所述待焊接的接缝。

在一些实施例中，所述S2中，所述第一焊接壁与水平面夹角为90°～100°，所述第一焊接壁与所述第二焊接壁的夹角为0°，所述点环光束与所述第二焊接壁的夹角为80°～100°，所述焊接头在进行摆动焊接的同时，还沿所述接缝延伸的方向由上至下进行焊接，以通过在重力、气孔张力和摆动等作用下，改善平焊时大熔深大摆幅摆动焊接，熔池向中心流动导致的咬边缺陷。