CN107617820B - 动力电池防爆阀焊接组件及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池防爆阀焊接组件，其包括：平台；龙门架，其固定在所述平台上表面；振镜焊接组件，其连接在所述龙门架上；至少一个吹气装置，且每一所述吹气装置均用于形成一容纳待焊接动力电池防爆阀的密封吹气环境；所述振镜焊接组件产生的焊接激光穿过所述吹气装置后，将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上。其焊接速度快、保护气流量及压力均匀、保护气纯度高、焊缝表面平整光滑、熔深熔宽一致性高。

Description

动力电池防爆阀焊接组件及焊接方法

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种动力电池防爆阀焊接组件及焊接方法。

背景技术

动力电池指为纯电动汽车、插电混合动力汽车和电动自行车等设备提供动力来源的电池。目前动力电池大多采用铝壳封装的锂电池。防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体，当电池内部压力超过规定值时，防爆阀阀体破裂，避免电池爆裂。一般情况下，所述防爆阀是一种采用激光焊接连接的具有一定形状的两个铝质金属片。当内部压力升高到一定值时，铝片从设计的凹槽位置处破裂。为防止电池进一步膨胀造成爆炸，这道工序对激光焊接工艺要求极为严格。要求焊缝能够密封，并且密封的破坏压力要大于铝片凹槽位置的破坏压力。

现有技术中，大多采用三轴运动平台搭载准直聚焦焊接头来焊接动力电池防爆阀，其焊接速度大多在50～120mm/s。但由于三轴平台本身的运动单元质量过大，导致这种焊接方法的速度提升空间有限。其次，也有少量采用振镜焊接动力电池防爆阀的方案。但由于其采用敞口式侧吹的吹气装置，导致保护气流量及压力分布不均匀，得到的焊缝表面粗糙、不平整、生产良率不高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种动力电池防爆阀焊接组件及焊接方法，其焊接速度快、保护气流量及压力均匀、保护气纯度高、焊缝表面平整光滑、熔深熔宽一致性高。

本发明解决上述技术问题所提供的方案如下：

一方面，提供一种动力电池防爆阀焊接组件，其包括：

平台；

龙门架，其固定在所述平台上表面；

振镜焊接组件，其连接在所述龙门架上；

至少一个吹气装置，且每一所述吹气装置均用于形成一容纳待焊接动力电池防爆阀的密封吹气环境；

所述振镜焊接组件产生的焊接激光穿过所述吹气装置后，将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上。

优选的，所述龙门架包括：第一立柱、第二立柱以及连接所述第一立柱与第二立柱的横梁，所述第一立柱、第二立柱以及横梁围成可穿过的活动空间；所述横梁可上下移动，且所述振镜焊接组件设置在所述横梁上。

优选的，所述动力电池防爆阀焊接组件还包括：

至少一个料盘，其用于承载至少一个所述动力电池盖板以及每一所述动力电池盖板上的至少一个待焊接动力电池防爆阀；

运动组件，其穿过所述活动空间设置，且可沿穿过所述活动空间的方向移动，用于承载并输送所述料盘至预定位置，使得所述待焊接动力电池防爆阀位于所述吹气装置的正下方。

优选的，所述动力电池防爆阀焊接组件还包括：

抽气孔，其设置在所述料盘上，且与所述待焊接动力电池防爆阀所在的位置对应；

以及抽气组件，其连通所述抽气孔，用于通过抽气在所述待焊接动力电池防爆阀所在的位置处形成负压。

优选的，所述吹气装置包括：

上部，所述上部顶端安装有可供所述焊接激光穿过的透光镜片，所述上部内部形成有供焊接激光穿过第一空心部；

下部，所述下部与所述上部密封连接，且所述下部内部形成有与所述第一空心部连通的、且用于容纳所述待焊接动力电池防爆阀的第二空心部；

保护气进气组件，其设置在所述上部，与所述第一空心部、第二空心部连通，用于输入保护气；

以及保护气抽气组件，其设置在所述下部，与所述第一空心部、第二空心部连通，用于抽出保护气。

优选的，所述第二空心部为锥面结构。

优选的，所述吹气装置还包括：

横向支架，其用于安装所述上部和下部密封连接形成的整体；

以及升降气缸，其连接所述横向支架，用于调节所述横向支架的高度。

另一方面，还提供一种动力电池防爆阀焊接方法，其包括如下步骤：

S1、在平台上设置龙门架以及运动组件，在所述龙门架的横梁上安装所述振镜焊接组件，且在所述运动组件上方安装吹气装置；

S2、通过所述运动组件将所述料盘输送至所述吹气装置下方，调节所述吹气装置高度，使所述吹气装置的下部的下端面与动力电池盖板贴合，以及使待焊接动力电池防爆阀位于所述吹气装置的下部的第二空心部内；

S3、通过所述吹气装置的保护气进气组件输入保护气，同时通过所述吹气装置的保护气抽气组件抽出保护气，形成密封的吹气环境；

S4、输入和抽出保护气1-3s后，所述振镜焊接组件产生焊接激光，且所述焊接激光穿过所述吹气装置后将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上。

优选的，还包括如下步骤：

S5、待完成前一料盘中的待焊接动力电池防爆阀的焊接后，升高所述吹气装置，将所述前一料盘移开；

S6、重复步骤S2-S4，继续完成下一料盘中待焊接动力电池防爆阀的焊接。

本发明技术方案所带来的效果：

本发明焊接速度快、保护气流量及压力均匀、保护气纯度高、焊缝表面平整光滑、熔深熔宽一致性高。

附图说明

图1是实施例一中动力电池防爆阀焊接组件的结构图；

图2是实施例一中吹气装置的结构图；

图3是实施例一中吹气装置的剖视图；

图4是实施例一中料盘、动力电池盖板以及待焊接动力电池防爆阀的结构图；

图5是实施例一中料盘、动力电池盖板以及待焊接动力电池防爆阀的剖视图；

图6是实施例一中料盘、动力电池盖板、待焊接动力电池防爆阀与吹起装置的装配图；

图7是实施例一中料盘、动力电池盖板、待焊接动力电池防爆阀与吹起装置的装配剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1所示，本发明的动力电池防爆阀焊接组件包括：

平台1，其可由大理石等硬质材料制成，形状具体可以为1000*1000*100mm的长方体结构；

龙门架2，其固定在所述平台1上表面；本实施例中，所述龙门架2具体包括：第一立柱21、第二立柱22以及连接所述第一立柱21与第二立柱22的横梁23，所述第一立柱21、第二立柱22以及横梁23围成可穿过的活动空间P；所述横梁23可上下移动，高度可调，本实施例中，所述横梁23底部距离所述平台1上表面的高度为400-1000mm(优选为800mm)；

振镜焊接组件3，其连接在所述龙门架2上，更为具体的，所述振镜焊接组件3连接在所述横梁23中部；本实施例中，所述振镜焊接组件3的扫描范围为220*180mm，所述振镜焊接组件3底部距离焊接平面高度为300～600mm(优选为500mm)，此外，所述振镜焊接组件3中包括光纤激光器以及振镜，产生的光斑尺寸300μm～600μm，所述光纤激光器的光纤芯径为100～200μm，准直镜焦距为150mm，聚焦镜焦距为460mm，激光功率为2000W～3000W，离焦量+1～+5mm；

至少一个吹气装置6，且每一所述吹气装置6均用于形成一容纳待焊接动力电池防爆阀7-3(如图4-5所述)的密封吹气环境；

具体的，如图2-3所示，所述吹气装置6包括：

上部6-2，所述上部6-2顶端安装有可供所述焊接激光穿过、且到达焊接平面的透光镜片6-3，所述上部6-2内部形成有供焊接激光穿过第一空心部S1；

下部6-1，所述下部6-2与所述上部6-2密封连接(如所述下部6-2与所述上部6-2通过卡接、套接等可拆卸地连接方式进行连接)，且所述下部6-1内部形成有与所述第一空心部S1连通的、且用于容纳所述待焊接动力电池防爆阀7-3的第二空心部S2；本实施例中，所述第二空心部S2可为锥面结构，且所述锥面结构的锥度为10°～45°(优选为30°)，用于压缩保护气和避开激光；

保护气进气组件6-4，其可有多个，环绕设置在所述上部6-2上，并与所述第一空心部S1、第二空心部S2连通，用于输入保护气；

以及保护气抽气组件6-5，其同样可有多个，环绕设置在所述下部6-1上，与所述第一空心部S1、第二空心部S2连通，用于抽出保护气，由此在焊缝周围形成一个均匀稳定的负压带，用于将焊接时产生的烟尘和等离子体等及时吸走，以保持激光能量的稳定，从而使得焊缝表面平整，熔深熔宽一致性高；

横向支架6-6，如图1所示，其用于安装所述上部6-2和下部6-1密封连接形成的整体；

以及升降气缸5，其连接所述横向支架6-6，用于调节所述横向支架6-6的高度，进而调节所述吹气装置3的高度；

所述振镜焊接组件3产生的焊接激光穿过所述吹气装置6后，将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上。

进一步的，如图1，4-5所示，所述动力电池防爆阀焊接组件还包括：

至少一个料盘7-1，其用于承载至少一个所述动力电池盖板7-2以及每一所述动力电池盖板7-2上的至少一个待焊接动力电池防爆阀7-3；

运动组件4，其穿过所述活动空间P设置，且可沿穿过所述活动空间P的方向移动(其移动距离为0-1000mm)，用于承载并输送所述料盘7至预定位置，使得所述待焊接动力电池防爆阀7-3位于所述吹气装置6的正下方；

此外，其设置在所述料盘7的背部还设置有与所述待焊接动力电池防爆阀7-3所在的位置对应的抽气孔7-4；

以及抽气组件(未示出)，其连通所述抽气孔7-4，用于通过抽气在所述待焊接动力电池防爆阀7-3所在的位置处形成负压，由此通过吸附作用将所述待焊接动力电池防爆阀7-3紧贴在所述动力电池盖板7-2上，进一步保证焊缝表面平整光滑。

如图6-7所示，通过上述输气和抽气过程，使得位于所述待焊接动力电池防爆阀7-3正上方的吹气装置6的下部6-1紧紧贴合在动力电池盖板7-2上，形成一个密封的吹气环境，从而防止空气进入，提高焊缝表面的光亮度，进一步的，保护气输入流量与保护气抽出流量相同，均为30～50L/min(优选为40L/min)，由此保证形成的密封吹气环境均匀。

实施例二：

本实施例提供一种动力电池防爆阀焊接方法，其包括如下步骤：

S1、在平台上设置龙门架以及运动组件，在所述龙门架的横梁上安装所述振镜焊接组件，且在所述运动组件上方安装吹气装置；并且在焊接前进行预点焊，同时设置能量渐进和渐出波形；

S2、通过所述运动组件将所述料盘输送至所述吹气装置下方，调节所述吹气装置高度，使所述吹气装置的下部的下端面与动力电池盖板贴合，以及使待焊接动力电池防爆阀位于所述吹气装置的下部的第二空心部内；

S3、通过所述吹气装置的保护气进气组件输入保护气，同时通过所述吹气装置的保护气抽气组件抽出保护气，形成密封的吹气环境；

S4、输入和抽出保护气1-3s(优选2s)后，所述振镜焊接组件产生焊接激光，且所述焊接激光穿过所述吹气装置后将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上；本实施例中，所述焊接速度为200-400mm/s(优选为300mm/s)，焊接4个待焊接动力电池防爆阀仅需1.3s；

S5、待完成前一料盘中的待焊接动力电池防爆阀的焊接后，升高所述吹气装置，将所述前一料盘移开；

S6、重复步骤S2-S4，继续完成下一料盘中待焊接动力电池防爆阀的焊接。

综上所述，本发明采用运动组件自动、无间断传送料盘，因此其焊接速度快、保护气流量及压力均匀、保护气纯度高，可在焊接平面处形成密封的吹气环境，从而保证焊缝表面平整光滑、熔深熔宽一致性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动力电池防爆阀焊接组件，其特征在于，包括：

平台；

龙门架，其固定在所述平台上表面；

振镜焊接组件，其连接在所述龙门架上；

至少一个吹气装置，且每一所述吹气装置均用于形成一容纳待焊接动力电池防爆阀的密封吹气环境；

所述振镜焊接组件产生的焊接激光穿过所述吹气装置后，将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上；

所述龙门架包括：第一立柱、第二立柱以及连接所述第一立柱与第二立柱的横梁，所述第一立柱、第二立柱以及横梁围成可穿过的活动空间；所述横梁可上下移动，且所述振镜焊接组件设置在所述横梁上；

所述动力电池防爆阀焊接组件还包括：

至少一个料盘，其用于承载至少一个所述动力电池盖板以及每一所述动力电池盖板上的至少一个待焊接动力电池防爆阀；

运动组件，其穿过所述活动空间设置，且可沿穿过所述活动空间的方向移动，用于承载并输送所述料盘至预定位置，使得所述待焊接动力电池防爆阀位于所述吹气装置的正下方。

2.如权利要求1所述的动力电池防爆阀焊接组件，其特征在于，所述动力电池防爆阀焊接组件还包括：

抽气孔，其设置在所述料盘上，且与所述待焊接动力电池防爆阀所在的位置对应；

以及抽气组件，其连通所述抽气孔，用于通过抽气在所述待焊接动力电池防爆阀所在的位置处形成负压。

3.如权利要求1所述的动力电池防爆阀焊接组件，其特征在于，所述吹气装置包括：

上部，所述上部顶端安装有可供所述焊接激光穿过的透光镜片，所述上部内部形成有供焊接激光穿过第一空心部；

下部，所述下部与所述上部密封连接，且所述下部内部形成有与所述第一空心部连通的、且用于容纳所述待焊接动力电池防爆阀的第二空心部；

保护气进气组件，其设置在所述上部，与所述第一空心部、第二空心部连通，用于输入保护气；

以及保护气抽气组件，其设置在所述下部，与所述第一空心部、第二空心部连通，用于抽出保护气。

4.如权利要求3所述的动力电池防爆阀焊接组件，其特征在于，所述第二空心部为锥面结构。

5.如权利要求3所述的动力电池防爆阀焊接组件，其特征在于，所述吹气装置还包括：

横向支架，其用于安装所述上部和下部密封连接形成的整体；

以及升降气缸，其连接所述横向支架，用于调节所述横向支架的高度。

6.一种基于权利要求1～5任一项所述的动力电池防爆阀焊接组件的动力电池防爆阀焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在平台上设置龙门架以及运动组件，在所述龙门架的横梁上安装所述振镜焊接组件，且在所述运动组件上方安装吹气装置；

S2、通过所述运动组件将所述料盘输送至所述吹气装置下方，调节所述吹气装置高度，使所述吹气装置的下部的下端面与动力电池盖板贴合，以及使待焊接动力电池防爆阀位于所述吹气装置的下部的第二空心部内；

S3、通过所述吹气装置的保护气进气组件输入保护气，同时通过所述吹气装置的保护气抽气组件抽出保护气，形成密封的吹气环境；

S4、输入和抽出保护气1-3s后，所述振镜焊接组件产生焊接激光，且所述焊接激光穿过所述吹气装置后将所述密封的吹气环境中的待焊接动力电池防爆阀焊接到动力电池盖板上。

7.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5、待完成前一料盘中的待焊接动力电池防爆阀的焊接后，升高所述吹气装置，将所述前一料盘移开；

S6、重复步骤S2-S4，继续完成下一料盘中待焊接动力电池防爆阀的焊接。