CN108044236A - 一种激光焊接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光焊接方法，包括：直线电机平台高速运动，在第一段焊接波形内，激光器在第一时间内的功率为零直线电机带动焊接头在预设焊接轨迹进行第一段圆形轨迹运动，即激光器从起始焊接段至第一焊接终点不出光；在第二段焊接波形内，激光器在第二时间内的功率升至100％且电机带动焊接头对电池密封钉进行第二段圆形轨迹焊接；第三段焊接波形内，激光器在第三时间内的功率直线渐变为零，激光器在第三时间内进行直线焊缝以进行收弧，直线焊缝从所述第一焊接终点至第二焊接终点。本发明为防止密封钉高速焊接时的断焊及虚焊现象，通过波形设置来控制焊缝重合段的长度，重合段的距离减少，则断焊及虚焊的概率大大降低，可有效解决断焊及虚焊的现象。

Description

一种激光焊接的方法
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及一种电池密封钉的激光焊接方法。
背景技术
新能源生产厂家在密封钉封口处的焊接光源一般采用脉冲激光器，为了保证密封性，焊接速度一般在5mm/s～8mm/s，效率较低，为了提高生产效率及产量，光纤连续激光器搭配直线电机驱动的焊接头将成为下一代的密封钉焊接配置。
光纤连续激光器作为焊接光源连续焊接密封钉时，相对于脉冲激光器焊接密封钉的焊缝外观更光滑、更光亮、更均匀、一致性更好，但是焊缝越光滑、越光亮的话，焊缝密闭处就会容易由于吸收率下降而存在断焊、虚焊的风险，这就会相应影响密封钉的生产良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止密封钉高速连续焊接时防止断焊及虚焊的激光焊方法。
本发明提供一种激光焊方法，包括如下步骤：第一步：设定第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形；第二步：在第一段焊接波形内，激光器在第一时间内的功率为零，电机带动焊接头在第一时间内且在预设焊接轨迹进行第一段圆形轨迹运动，即激光器从起始焊接段至第一焊接终点且不出光；第二步：在第二段焊接波形内，激光器在第二时间内的功率升至100％，电机带动焊接头对电池密封钉进行第二段圆形轨迹焊接，焊接轨迹从所述第一焊接终点至所述第一焊接终点；第三步：第三段焊接波形内，激光器在第三时间内的功率将直线渐变为零，焊接头第三时间内进行直线焊缝以进行密封及收弧，直线焊缝从所述第一焊接终点至第二焊接终点。
优选地，第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形采用软件控制系统设置的。
优选地，当焊接速度为60mm/s-100mm/s时，第一时间和第三时间均为20ms-30ms；第二时间为350ms-400ms。
优选地，当焊接速度为80mm/s时第一时间和第三时间均为30ms；第二时间为400ms。
第一时间和第三时间均小第二时间，且第二时间至少是第一时间和第二时间的10倍。
优选地，在激光焊接的过程中，焊接头处设有除尘管道。
优选地，在激光焊接前，对注液及塞入胶钉后的电池注液孔处进行激光清洗，注液孔塞入胶钉处不清洗。
本发明又提供一种激光焊接方法，包括如下步骤：
第一步：设定激光器焊接的第一离焦量和第二离焦量；
第二步：激光器以所述第一离焦量对电池密封钉进行圆形焊接，焊接轨迹为焊接起点至第一焊接起点；
第三步：激光器在第一焊接起点时，激光器焊接时缓慢减少所述第一离焦量、且至焊接终点时，激光器的离焦量为第二离焦量；第一离焦量至第二离焦量为线性缓降的方法，第二焊接终点和所述焊接起点重合。
优选地，在激光焊接的过程中，焊接头处设有除尘管道。
优选地，在激光焊接前，对注液及塞入胶钉后的电池注液孔处进行激光清洗，注液孔塞入胶钉处不清洗。
本发明为了防止密封钉高速焊接时的断焊及虚焊现象，通过波形设置来控制焊缝重合段的长度，重合段的距离减少的话则断焊及虚焊的概率大大降低，可有效解决断焊及虚焊的现象。
附图说明
图1是密封钉焊接轨迹示意图；
图2是密封钉焊接时的功率-时间波形曲线；
图3是密封钉焊接时的离焦量-时间变化曲线；
图4是通过出光波形控制焊缝重合段长度来防虚焊示意图。
具体实施方式
本发明激光焊接方法，具体为一种动力电池密封钉高速激光焊接防虚焊及断焊的方法，尤其涉及动力电池密封钉光纤激光器连续生产。
图1所示为电池密封钉焊接轨迹示意图，现有一般焊接方法为：首先，激光以圆形从电池密封钉100的焊接起始点A按照图1所示F方向至焊接起始点A结束，然后从焊接起始点A到焊接终止点B对电池密封钉100进行密封。
本发明在现有焊接方法上进行改进，采用本发明激光焊接方法，防止密封钉高速连续焊接时防止断焊及虚焊的方法，在实际生产中可以尽大的提高密封钉的焊接良率。
实施例一：
通过软件控制系统设置焊接波形，例如对于80mm/s的焊接速度时，可设置波形来控制重合段的距离。第一段焊接波形设置30ms的时间内功率为零，直线电机平台运动密封钉焊接轨迹距离约2mm长度内激光器不出光焊接。第二段焊接波形5ms内功率升至100％进行密封钉焊接，即控制焊接密封钉的起始出光位置；通过直线电机平台运行圆形轨迹和直线焊缝组合，直线焊缝运行到起始点时才会出光密封，保证焊接的密封性。
由于重合段距离较少(如图4所示的L为减少的距离)就避免了起始端就焊接而导致焊缝过于光亮而吸收率大幅降低导致密封钉虚焊不密封的风险，具体波形如图2所示，通过波形控制后焊缝重合段距离减少，即通过激光功率波形来控制，焊接前几十毫秒激光器不出光即功率为零，即焊接轨迹第一段圆形焊缝开始一段距离不出光焊接，通过第二段直线轨迹出光焊接来保证密封性，即可保证焊接起始位置重复焊接的距离，如图4所示；
具体步骤如下：
第一步：设定第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形；
第二步：在第一段焊接波形内，激光器在第一时间内的功率为零，电机带动焊接头在第一时间内且在预设焊接轨迹进行第一段圆形轨迹运动，即激光器从起始焊接段A至第一焊接终点B1且不出光，图4所示的L为第一段圆形轨迹；
第三步：第三段焊接波形内，激光器在第三时间内的功率将直线渐变为零，焊接头第三时间内进行直线焊缝以进行密封及收弧，直线焊缝从所述第一焊接终点B1至第二焊接终点B2。
其中，所述第一步在焊接前几十毫秒(第一时间)激光器不出光即功率为零，即焊接轨迹第一段圆形焊缝开始一段距离不出光焊接，通过第二段直线轨迹出光焊接，以此保证密封性，即可保证焊接起始位置重复焊接的距离。
其中，电机为直线电机。
第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形均采用软件控制系统设置的，通过波形设置来控制焊缝重合段的长度，重合段的距离减少的话则断焊及虚焊的概率大大降低。
当焊接速度为60mm/s至100mm/s时，第一时间和第三时间均为20ms-30ms；第二时间为350ms-400ms。当焊接速度为80mm/s时第一时间和第三时间均为30ms；第二时间为400ms。
第二时间大于第一时间，且第二时间至少是第一第二时间的10倍。
第一功率不大于100W，整个焊接过程为高速连续进行，只是对焊接不同位置出的出光功率进行控制，预设焊接起始段不焊接轨迹距离约2mm左右。
实施例二：
通过软件及PLC来控制焊缝密闭后半段的离焦量(激光焦点离作用物质间的距离)，例如：焊接离焦量为+2mm，通过PLC来控制焊接头所在的轴高度进而控制离焦量，起始焊接位置处离焦量为+2mm，焊接轨迹再次运行至起始点前2mm左右处时，PLC给出信号控制焊接头所在的Z轴离焦量开始下降，焊接轨迹结束点的离焦量为+1.7mm，离焦量采用线性缓降方式可避免由于离焦量瞬间改变导致的焊缝不连贯及飞溅等缺陷，通过减少离焦量来提高密封重合段的激光功率密度进而可避免虚焊及断焊的现象；
具体步骤如下：
第一步：设定激光器焊接的第一离焦量和第二离焦量；
第二步：激光器以所述第一离焦量对电池密封钉进行圆形焊接，焊接轨迹为焊接起点至第一焊接起点；
第三步：激光器在第一焊接起点时，激光器焊接时缓慢减少所述第一离焦量、且至焊接终点时，激光器的离焦量为第二离焦量；第一离焦量至第二离焦量为线性缓降的方法，第二焊接终点和所述焊接起点重合。
密封钉高速焊接时的第一离焦量为+2mm，通过工控机控制控制，在焊缝密闭处前2mm处通过控制第二离焦量为+1.7mm，可有效解决断焊及虚焊的现象。
上述第一实施例和第二实施例，均需对注液及塞入胶钉后的电池注液孔处进行激光清洗，注液孔塞入胶钉处不清洗，通过激光清洗来提高焊接位置粗糙度进而提高材料的激光吸收率；均需在焊接头直吹处加装除尘管道，高速焊接时，可以除尽烟尘，防止烟尘对激光光束的吸收而导致的断焊及虚焊的现象。
本发明发明通过几种措施的配合来解决密封钉高速连续焊接时存在的断焊及虚焊问题，可以极大的提高密封钉的良率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：设定第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形；
第二步：在第一段焊接波形内，激光器在第一时间内的功率为零，电机带动焊接头在第一时间内且在预设焊接轨迹进行第一段圆形轨迹运动，即激光器从起始焊接段至第一焊接终点且不出光；
第二步：在第二段焊接波形内，激光器在第二时间内的功率升至100％，电机带动焊接头对电池密封钉进行第二段圆形轨迹焊接，焊接轨迹从所述第一焊接终点至所述第一焊接终点；
第三步：第三段焊接波形内，激光器在第三时间内的功率将直线渐变为零，焊接头第三时间内进行直线焊缝以进行密封及收弧，直线焊缝从所述第一焊接终点至第二焊接终点。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：第一段焊接波形、第二段焊接波形和第三段焊接波形采用软件控制系统设置的。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：当焊接速度为60mm/s-100mm/s时，第一时间和第三时间均为20ms-30ms；第二时间为350ms-400ms。
4.根据权利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于：当焊接速度为80mm/s时第一时间和第三时间均为30ms；第二时间为400ms。
5.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：第一时间和第三时间均小第二时间，且第二时间至少是第一时间和第二时间的10倍。
6.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在激光焊接的过程中，焊接头处设有除尘管道。
7.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于：在激光焊接前，对注液及塞入胶钉后的电池注液孔处进行激光清洗，注液孔塞入胶钉处不清洗。
8.一种激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：设定激光器焊接的第一离焦量和第二离焦量；
第二步：激光器以所述第一离焦量对电池密封钉进行圆形焊接，焊接轨迹为焊接起点至第一焊接起点；
第三步：激光器在第一焊接起点时，激光器焊接时缓慢减少所述第一离焦量、且至焊接终点时，激光器的离焦量为第二离焦量；第一离焦量至第二离焦量为线性缓降的方法，第二焊接终点和所述焊接起点重合。
9.根据权利要求8所述的激光焊接方法，其特征在于：在激光焊接的过程中，焊接头处设有除尘管道。
10.根据权利要求8所述的激光焊接方法，其特征在于：在激光焊接前，对注液及塞入胶钉后的电池注液孔处进行激光清洗，注液孔塞入胶钉处不清洗。
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