CN113695737A - 动力电池密封钉焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动力电池密封钉焊接方法，首先确定出第一预设参数取值的单模连续激光器，然后采用与单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。采用第一预设功率取值的单模连续激光器，并结合摆动焊接头进行焊接，可以大大提高焊接效率，大大增强焊接过程中对间隙的适应性以及改善熔池形态。而且，单模连续激光器的芯径为上述激光器芯径取值，不仅可以使得焊接得到的熔池形态更均匀，而且可以使焊接过程中的热影响更低。
Description
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种动力电池密封钉焊接方法。
背景技术
随着动力电池制造行业的迅速扩张，对动力电池的生产效率和成本等提出了更高的要求。
密封钉焊接是指在动力电池内注入电解液之后利用密封钉将动力电池的注液孔进行密封的焊接操作，是动力电池生产的关键工序之一。其中，注液孔为直径3-12mm左右的圆形梯台，焊接前需装上与之匹配的密封钉，然后在注液孔以及密封钉之间形成间隙。现有技术中，动力电池的注液孔大多采用三轴运动平台搭载光束固定的激光焊接头进行焊接。
但是由于注液孔与密封钉之间的间隙非常窄小，导致三轴运动平台的长程运动优势并不能发挥出来，而且由于三轴运动平台质量大，在进行窄小间隙焊接时，速度非常慢，这将大大降低了焊接效率。同时，采用三轴运动平台还会增加设备成本。
发明内容
本发明提供一种动力电池密封钉焊接方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供一种动力电池密封钉焊接方法，包括：
确定第一预设参数取值的单模连续激光器，所述第一预设参数取值包括第一功率取值以及激光器芯径取值；
采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，之前还包括：
确定第二预设参数取值的清洗激光器，所述第二预设参数取值包括第二功率取值，所述第二功率取值小于所述第一功率取值；
采用所述清洗激光器，对所述动力电池的待焊接区域进行清洗。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，具体包括：
确定焊接轨迹，所述焊接轨迹包括焊接起始位置、焊接结束位置以及所述焊接起始位置与所述焊接结束位置之间的焊接路线；
基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述焊接起始位置以及所述焊接结束位置偏离所述焊接路线设置。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述焊接轨迹具体为“α”形焊接轨迹。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接，之前还包括：
确定所述摆动焊接头的第三预设参数取值，所述第三预设参数取值包括摆动半径取值和摆动频率取值；
基于所述焊接轨迹，采用所述第三预设参数取值的摆动焊接头射出的激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述摆动半径取值在0.10mm至0.50mm之间。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接时，还包括：
对所述注液孔与所述密封钉形成的焊接区域进行熔池形态测量以及温度检测；
基于熔池形态测量的结果以及温度检测的结果，对所述第一功率取值进行调整。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述激光器芯径取值小于或等于50μm。
根据本发明提供的一种动力电池密封钉焊接方法，所述第一功率取值在500W至2000W之间。
本发明提供的动力电池密封钉焊接方法，首先确定出第一预设参数取值的单模连续激光器，然后采用与单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。采用第一预设功率取值的单模连续激光器，并结合摆动焊接头进行焊接，可以大大提高焊接效率，大大增强焊接过程中对间隙的适应性以及改善熔池形态。而且，单模连续激光器的芯径为上述激光器芯径取值，可以使焊接得到的熔池形态更均匀，而且可以使焊接过程中的热影响更低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的动力电池密封钉焊接方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例中提供的一种动力电池密封钉焊接方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S1，确定第一预设参数取值的单模连续激光器，所述第一预设参数取值包括第一功率取值以及激光器芯径取值；
S2，采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。
具体地，本发明实施例中提供的一种动力电池密封钉焊接方法，可以适用于将动力电池的注液孔上焊接密封钉。动力电池的注液孔通常为圆形梯台，其直径通常为3-12mm。在焊接操作以及焊接准备工作之前，可以在注液孔上放置与之匹配的密封钉，然后形成对接的环形间隙，本发明实施例中的动力电池密封钉焊接，即是实现对环形间隙的焊接，使密封钉对注液孔进行密封。其中，环线间隙为焊接区域。
首先执行步骤S1，确定出第一预设参数取值的单模连续激光器，即选定焊接时采用的焊接激光器为单模连续激光器，然后确定该单模连续激光器的芯径，将该芯径的取值设置为激光器芯径取值，然后基于该激光器芯径取值选取单模连续激光器的功率，将该功率的取值设置为第一功率取值。其中，激光器芯径取值以及第一功率取值可以根据需求进行设定，本发明实施例中对此不作具体限定。例如，可以将第一功率取值设置在500W～2000W之间的范围，既可以防止虚焊、焊接不牢固，还可以避免烧伤导致穿孔；可以将激光器芯径取值设置在小于或等于50μm的范围。
除此之外，还可以对单模连续激光器的焊接速度进行设定，即确定的第一预设参数取值中还包括预设焊接速度取值，预设焊接速度可以包括摆动焊接头的摆动速度以及摆动焊接头的移动速度。相应地，预设焊接速度取值可以包括摆动速度取值和移动速度取值，摆动速度取值和移动速度取值均可以根据需要进行设定，例如可以将摆动焊接速度设定为大于等于100mm/s且小于等于400mm/s，既能够有效降低焊接热输入，从而降低爆点率，避免对焊接区域进行焊接得到焊缝上产生缺陷；同时，移动速度取值可以设定为大于等于50mm/s且小于等于200mm/s，可以保证在固定节拍下快速完成整个密封钉的焊接。
然后执行步骤S2。在此之前，可以先确定出与单模连续激光器连接的摆动焊接头，该摆动焊接头与注液孔和密封钉形成的焊接区域之间的距离，即摆动焊接头的焦距可以事先给定。摆动焊接头射出的激光的离焦量可以为0mm～2mm。当离焦量过大，作用在焊接区域上的功率密度过低达不到焊接的目的；当离焦量过小，作用在焊接区域上的功率密度过高容易熔化激光照射点处的焊接区域，破坏焊接区域的工件表面；因此将离焦量在0mm～2mm范围内，可以使焊缝表面光滑度更高。
在确定摆动焊接头之后，由于激光器与摆动焊接头连接，激光器产生的激光可以通过振动焊接头射出，因此可以采用摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。
本发明实施例中提供的一种动力电池密封钉焊接方法，首先确定出第一预设参数取值的单模连续激光器，然后采用与单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。采用第一预设功率取值的单模连续激光器，并结合摆动焊接头进行焊接，可以大大提高焊接效率，大大增强焊接过程中对间隙的适应性以及改善熔池形态。而且，单模连续激光器的芯径为上述激光器芯径取值，可以使焊接得到的熔池形态更均匀，而且可以使焊接过程中的热影响更低。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，之前还包括：
确定第二预设参数取值的清洗激光器，所述第二预设参数取值包括第二功率取值，所述第二功率取值小于所述第一功率取值；
采用所述清洗激光器，对所述动力电池的待焊接区域进行清洗。
具体地，本发明实施例中，在焊接操作之前，由于注液孔周围可能存在遗留的电解液，因此可以对待焊接区域进行清洗，以清洗掉注液孔周围可能存在的电解液。清洗可以采用清洗激光器实现，清洗激光器的功率为第二功率取值，该第二功率取值可以小于第一功率取值，如此可以降低清洗激光器的成本，而且可以避免清洗过程中因第二功率取值过大而损坏待焊接区域。本发明实施例中，待焊接区域可以是动力电池的注液孔周围的平面区域。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，具体包括：
确定焊接轨迹，所述焊接轨迹包括焊接起始位置、焊接结束位置以及所述焊接起始位置与所述焊接结束位置之间的焊接路线；
基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
具体地，本发明实施例中，在进行焊接操作时，首先可以确定出焊接轨迹，该焊接轨迹可以包括焊接起始位置、焊接结束位置以及焊接起始位置与焊接结束位置之间的焊接路线，该焊接路线即为摆动焊接头射出的激光在焊接区域上行程的光斑运动路径。该焊接轨迹即为摆动焊接头射出的激光的完整光斑运动路径。
确定焊接轨迹之后，可以先使摆动焊接头射出的激光照射焊接起始位置，开始实施焊接操作。然后控制摆动焊接头运动，以使射出的激光沿焊接路线进行运动，以实现焊接。最后摆动焊接头射出的激光运动至焊接结束位置时，摆动焊接头停止运动，至此焊接操作结束。在焊接起始位置，单模连续激光器的功率采取渐升模式，即起焊时激光器的功率由0逐渐增加到第一功率取值，在焊接结束位置，单模连续激光器的功率采取渐降模式，即收焊时单模连续激光器的功率由第一功率取值逐渐降低至0，上述过程均需要一定的时间。
本发明实施例中，需要先确定出焊接轨迹，然后根据焊接轨迹控制摆动焊接头的完整运动轨迹，可以保证焊接过程的规范化，使焊接操作顺利进行。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述焊接起始位置以及所述焊接结束位置偏离所述焊接路线设置。
具体地，本发明实施例中，为防止起焊和收焊时在焊接路线上停留的时间过长而导致熔深过大，进而形成焊缝孔洞缺陷，可以将焊接起始位置以及焊接结束位置偏离焊接路线设置，即将焊接起始位置以及焊接结束位置偏离注液孔与密封钉之间的环形间隙设置。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述焊接轨迹具体为“α”形焊接轨迹。
具体地，本发明实施例中，在将焊接起始位置以及焊接结束位置偏离焊接路线设置的基础上，可以在焊接路线上选取一焊接点，分别在该焊接点偏向于焊接路线外侧的两个方向分别设置焊接起始位置以及焊接结束位置。最后使得焊接轨迹构成“α”形，即焊接起始位置可以等效为“α”形的起始点，焊接结束位置可以等效为“α”形的结束点。如此可以使得焊接轨迹的规划更加简便。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接，之前还包括：
确定所述摆动焊接头的第三预设参数取值，所述第三预设参数取值包括摆动半径取值和摆动频率取值；
基于所述焊接轨迹，采用所述第三预设参数取值的摆动焊接头射出的激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
具体地，本发明实施例中在进行焊接之前，还可以确定出摆动焊接头的第三预设参数取值，第三预设参数取值包括摆动半径取值，摆动半径取值可以根据需要进行设置，如此即可使摆动焊接头射出的激光的光斑可以覆盖环形间隙的每一间隙位置，顺利实现对窄环形间隙进行焊接。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述摆动半径取值在0.10mm至0.50mm之间。
具体地，本发明实施例中的摆动半径取值可以在0.10mm至0.50mm之间进行选取，如此可以适用于不同宽度的环形间隙。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述摆动频率取值在50Hz-250Hz之间。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的动力电池密封钉焊接方法，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接时，还包括：
对所述注液孔与所述密封钉形成的焊接区域进行熔池形态测量以及温度检测；
基于熔池形态测量的结果以及温度检测的结果，对所述第一功率取值进行调整。
具体地，在焊接时，还可以对焊接区域进行温度检测以及熔池形态测量，温度检测可以通过红外测温仪、半导体测温传感器或热电偶等测温元件实时进行，本发明实施例中对此不作具体限定。测温元件可以设置在焊接区域周围进行测温。熔池形态测量可以通过LDD激光焊接全过程监测系统进行测量，也可以通过其他系统或设备实现。本发明实施例中，熔池形态可以包括熔池深度和熔池外观，熔池深度可以实时测量，熔池外观可以在下一工序使用视觉间接测量。
然后，根据熔池形态测量的结果以及温度检测的结果，温度检测的结果即焊接区域的实时温度，熔池形态测量的结果可以包括熔池深度以及宽度等熔池形态，对第一功率取值进行调整，以使该实时温度以及实时熔池形态满足指定要求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，包括：
确定第一预设参数取值的单模连续激光器，所述第一预设参数取值包括第一功率取值以及激光器芯径取值；
采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接。
2.根据权利要求1所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，之前还包括：
确定第二预设参数取值的清洗激光器，所述第二预设参数取值包括第二功率取值，所述第二功率取值小于所述第一功率取值；
采用所述清洗激光器，对所述动力电池的待焊接区域进行清洗。
3.根据权利要求1所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接，具体包括：
确定焊接轨迹，所述焊接轨迹包括焊接起始位置、焊接结束位置以及所述焊接起始位置与所述焊接结束位置之间的焊接路线；
基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
4.根据权利要求3所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述焊接起始位置以及所述焊接结束位置偏离所述焊接路线设置。
5.根据权利要求4所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述焊接轨迹具体为“α”形焊接轨迹。
6.根据权利要求3所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述基于所述焊接轨迹，采用所述激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接，之前还包括：
确定所述摆动焊接头的第三预设参数取值，所述第三预设参数取值包括摆动半径取值和摆动频率取值；
基于所述焊接轨迹，采用所述第三预设参数取值的摆动焊接头射出的激光，对所述注液孔与所述密封钉进行焊接。
7.根据权利要求6所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述摆动半径取值在0.10mm至0.50mm之间。
8.根据权利要求1所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述采用与所述单模连续激光器连接的摆动焊接头射出的激光，对动力电池的注液孔与密封钉进行焊接时，还包括：
对所述注液孔与所述密封钉形成的焊接区域进行熔池形态测量以及温度检测；
基于熔池形态测量的结果以及温度检测的结果，对所述第一功率取值进行调整。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述激光器芯径取值小于或等于50μm。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池密封钉焊接方法，其特征在于，所述第一功率取值在500W至2000W之间。
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