[发明专利]一种金属双极板去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置

说明书

本发明公开了一种金属双极板去应力密封焊接方法，包括如下加工步骤：S1.定位装夹；S2.激光焊接；先在焊接轨道内完成位于焊接轨道中部位置的第一次高速激光焊接，再在焊接轨道内完成位于焊接轨道边缘位置的第二、三次高速激光焊接；本发明所涉及的一种金属双极板去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置，包括焊接底座，焊接底座的上方可拆卸的铺装有焊接压板，焊接压板上布设有焊接轨道，焊接轨道的下方设有电磁感应加热器，焊接轨道的下方设有冷却通道。该去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置使完成高速激光焊接后的金属双极板应力形变极小，焊接质量高，整体功能完善，实用性强。

技术领域

本发明涉及燃料电池制造技术领域，更具体地说，它涉及一种金属双极板去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置。

背景技术

燃料电池是一项非常有前景的能源技术，与现有的传统能量转化技术相比，燃料电池具有许多优点，包括更高的能量转化效率、污染物零排放、无运动部件工作安静等。燃料电池有多种类型，本专利聚焦在质子交换膜燃料电池领域。虽然质子交换膜燃料电池具有诸多优点，但也存在一些亟待解决的问题。

在质子交换膜燃料电池中，双极板是核心部件，在整个燃料电池电堆重量和成本中中占了相当大的比重，发挥的主要作用如下：1.为电堆起结构支撑作用；2.为参与反应的氢气、空气及冷却电堆的冷却液三种介质提供流通通道，同时又将三种介质隔离开；3.导电作用，将各个单电池串联成一个整堆。

常见的质子交换膜燃料电池双极板材料有石墨板和金属板，对于金属双极板，常用板料厚度0.1mm左右的不锈钢板或钛板来制作。常用的工艺为：每一块双极板由一片阳极板和一块阴极板通过激光焊接形成金属双极板。

金属双极板生产过程中，两片单板焊接成一块双极板的焊接工艺是关键工艺，做好该项工艺需要选择合适的激光焊接机，同时必须保证两片板所焊部位必须紧密贴合在一起。而要保证两片板的紧密贴合，有两个关键因素：1.两片单板必须平整；2.焊接夹具要能将两片板压紧。单板的平整需要严控冲压工序和单板检测来保证；焊接夹具要压紧两片单板，需要夹具有较大的夹紧力和与单板良好的贴合性。

现有技术中一般采用压板、卡扣等方式对金属双极板进行物理接触式压紧，如此一来，在进行焊接操作时，由于金属双极板与被装夹的焊接底座间无法实现快速传热，导致沿焊接轨道作一次性焊接成型后，应力集中于金属双极板，待冷却至常温后的金属双极板存在明显的焊接形变，影响后续燃料电池的生产制造，整体效果不佳。据此，本发明提出了一种金属双极板去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种金属双极板去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置，该去应力密封焊接方法及焊接应力控制装置使完成高速激光焊接后的金属双极板应力形变极小，焊接质量高。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：本发明所涉及的一种金属双极板去应力密封焊接方法，包括如下加工步骤：

S1.定位装夹；将待焊接的金属双极板铺装在焊接底座和焊接压板之间，并使预设的焊接轨道暴露在外；

S2.激光焊接；先在焊接轨道内完成第一次高速激光焊接，第一次高速激光焊接沿焊接轨道的长度方向作移动且位于焊接轨道的中部位置，再在焊接轨道内完成第二次高速激光焊接，第二次高速激光焊接沿焊接轨道的长度方向作移动且位于焊接轨道的边缘位置，最后在焊接轨道内完成第三次高速激光焊接，第三次高速激光焊接沿焊接轨道的长度方向作移动且位于焊接轨道的边缘位置，并且第二次高速激光焊接轨迹设在第一次高速激光焊接轨迹的一侧、第三次高速激光焊接轨迹设在第一次高速激光焊接轨迹的另一侧。

本发明进一步设置为：在步骤S2中，所述第一次高速激光焊接的移动起始端靠近第二次高速激光焊接的移动终止端、靠近第三次高速激光焊接的移动起始端；所述第一次高速激光焊接的移动终止端靠近第二次高速激光焊接的移动起始端、靠近第三次高速激光焊接的移动终止端。