CN111687534A - 一种激光焊接系统以及动力电池转接片焊接方法 - Google Patents

一种激光焊接系统以及动力电池转接片焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种激光焊接系统以及基于该激光焊接系统的动力电池转接片焊接方法，激光焊接系统包括：激光器：用于产生激光光束；第一反射镜片：用于反射来自于所述激光器的激光光束；第一电机：用于带动第一反射镜片转动；第二反射镜片：用于反射来自于所述第一反射镜片的激光光束；第二电机：用于带动第二反射镜片转动；所述第一电机与第二电机同时转动，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束用于焊接。以上激光焊接系统及其焊接方法焊接是“缝合”式的焊接，比起直接在焊接缝隙焊接的方式可以增加熔宽，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度。

Description

一种激光焊接系统以及动力电池转接片焊接方法
技术领域
本发明涉及一种激光焊接系统以及动力电池转接片焊接方法。
背景技术
传统的焊接轨迹为沿着焊接缝隙焊接，这种焊接方式焊接熔宽较小，过流面积较小，如图1、图2所述，如果要增加熔宽和过流面积，需要采用多条焊道并排焊接，此种方法由于在同一个地方（焊接缝隙）多次焊接，会导致焊接热影响区增加、爆点率提高、效率降低、温度过高，及其容易烧坏焊接的工件。这种弊端在精细部件的焊接影响更为明显，比如在动力电池转接片与顶盖的焊接，一方面，要求一定的焊接熔宽以及过流面积，以确保焊接强度，从而达到产品的质量要求，另一方面，由于部件比较小，对热量比较敏感，如果在一个地方排列重复焊接，则容易导致烧损顶盖密封圈塑料等问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种激光焊接系统以及动力电池转接片焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种激光焊接系统，包括：
激光器：用于产生激光光束；
第一反射镜片：用于反射来自于所述激光器的激光光束；
第一电机：用于带动第一反射镜片转动；
第二反射镜片：用于反射来自于所述第一反射镜片的激光光束；
第二电机：用于带动第二反射镜片转动；
所述第一电机与第二电机同时转动，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束用于焊接。
焊接的时候第一电机带动第一反射镜片转动，从激光器出来的光束随着第一反射镜片的转动缓慢偏转照射到第二反射镜片上，在第二反射镜片上的移动轨迹为直线移动，该直线移动的激光光束经过第二反射镜片反射后，以直线移动的轨迹照射在工件上，假设这个直线移动的轨迹和工件上待焊接的缝隙重合，而与此同时，第二电机也带动第二反射镜片摆动，经过第二反射镜片反射的激光光束同时在垂直上述直线移动的方向偏振，如此，经过两个运动的重合，最终激光是以待焊接的缝隙为中线，向两侧偏振焊接工件的，即这种焊接是“缝合”式的焊接，比起直接在焊接缝隙焊接的方式可以增加熔宽，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度；另外，只需要第一电机以及第二电机的工作即可以实现焊接，无需焊接头的移动，只通过激光光束的偏移既可以实现，工件和焊接头都是静止的，可以省去很多联动结构的设计，提高焊接精度和效率。
在一些实施方式中，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束的移动轨迹为方波形。第一电机与第二电机同时转动，通过控制第一电机和第二电机的速度或者步调协调，可以使得经所述第二反射镜片反射出来的激光光束移动轨迹为方波形。用方波形的轨迹缝合焊接缝隙，比起直接在焊接缝隙焊接的方式可以增加熔宽，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度；另外，只需要第一电机以及第二电机的工作即可以实现焊接，无需焊接头的移动，只通过激光光束的偏移既可以实现，工件和焊接头都是静止的，可以省去很多联动结构的设计，提高焊接精度和效率。
在一些实施方式中，还包括场镜，所述第二反射镜片反射出来的激光光束经过所述场镜后用于焊接。场镜的作用是用于聚焦，第二反射镜片反射出来的激光光束经过场镜的聚焦后照射工件焊接，使激光束更加集中，利用率更高，场镜可以使用聚焦镜片。
在一些实施方式中，所述激光器发出来的激光光束与经第一反射镜片反射后的激光光束在同一个平面上。
在一些实施方式中，所述第一反射镜片转轴与所述第二反射镜片转轴垂直。
保证了激光光束在投影在工件的移动轨迹为X、Y轴两方向的循环移动，最终通过协调控制他们的速度，得到方波轨迹，用方波的轨迹去将直线焊接缝隙缝起来。
本发明还提供了一种动力电池转接片焊接方法，包括以下步骤：
S10、将动力电池顶盖与转接片贴合形成需要焊接的缝隙；
S20、同时在X轴和Y轴方向偏振的激光光束沿着缝隙移动。
用横跨于缝隙的焊接轨迹缝合焊接缝隙，可以起到增加熔宽，无需重复焊接缝隙，满足焊接对热量的苛刻要求的同时也达到了焊接强度的要求。
在一些实施方式中，所述激光光束沿着缝隙方向移动的轨迹为方波形，其中，所述方波与缝隙干涉。方波形轨迹的得来，可以由X、Y方向的同时移动形成，规则的轨迹设计，可以降低设备成本。
在一些实施方式中，所述缝隙处于方波轨迹的中线。
使需要缝合的缝隙贯穿于方波中线，使焊接热量均匀。
在一些实施方式中，所述激光光束沿着缝隙方向移动的速度为：3m/min~30m/min。经过实际测试检验，该速度方位即可以防止速度过慢形成烧穿缺陷，又可以防止速度过快线能量过低形成未熔合缺陷
在一些实施方式中，所述激光光束功率为600~6000w。经过实际测试检验，该能量密度的激光光束即可以保证足够的功率满足焊接，又防止功率过大形成烧穿缺陷。
附图说明
图1为现有技术的焊缝轨迹示意图；
图2为图1所示焊缝轨迹的剖面示意图；
图3为本发明的激光焊接系统示意图；
图4为图3所示激光焊接系统的第一反射镜片工作示意图；
图5为图3所示激光焊接系统的第二反射镜片工作示意图；
图6为图3所示激光焊接系统焊接的焊缝轨迹示意图；
图7为图6所示焊缝轨迹的剖面示意图；
图8为图3所示激光焊接系统的焊接示意图；
图9为图3所示激光焊接系统的另一焊接示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参考图3~9，一种激光焊接系统，包括：
激光器：用于产生激光光束；
第一反射镜片：用于反射来自于所述激光器的激光光束；
第一电机：用于带动第一反射镜片转动；
第二反射镜片：用于反射来自于所述第一反射镜片的激光光束；
第二电机：用于带动第二反射镜片转动；
所述第一电机与第二电机同时转动，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束用于焊接。
如图4所示，第一电机用于带动第一反射镜片转动，如P方向，从而使第一反射镜片摆动，摆角为P1，随着第一反射镜片的摆动，被该第一反射镜片反射的激光光束反射角发生偏转，当该第一反射镜片反射的激光光束照射到（打到）第二反射镜片上的时候，激光光束落在第二反射镜片后为一条直线移动的轨迹a1（其移动速度由第一反射镜片转动速度决定，其移动长度由第二反射镜片的宽度决定，这可以根据焊缝长度设计），该直线移动的激光光束被反射到工件后，其移动方向为a，将待焊接缝隙和a重合即可以焊接；
如图5所示，第二电机用于带动第二反射镜片转动，如方向S所示，从而使第二反射镜片摆动，摆角为S1，随着第二反射镜片的摆动，被第二反射镜片反射的激光光束反射角发生偏转，当该第二反射镜片反射的激光光束照射到工件上的时候，激光光束轨迹为垂直于直线轨迹a1的直线b（直线b的长度由第二反射镜片摆动摆角决定）。
当以上第一电机和第二电机同时转动，其第一反射镜片的运动和第二反射镜片的运动重合，最终的焊接轨迹如图6、图8所示，焊缝剖面视图如图7；即，经过本发明的激光焊接系统两个运动的重合，最终激光是以待焊接的缝隙为中线，向两侧偏振焊接工件的，即这种焊接是“缝合”式的焊接，比起直接在焊接缝隙焊接的方式可以增加熔宽，参考图7，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度；另外，只需要第一电机以及第二电机的工作即可以实现焊接，无需焊接头的移动，只通过激光光束的偏移既可以实现，工件和焊接头都是静止的，可以省去很多联动结构的设计，提高焊接精度和效率。更具体地说第一电机与第二电机同时转动，通过控制第一电机和第二电机的速度或者步调协调，可以使得经所述第二反射镜片反射出来的激光光束移动轨迹为方波形。用方波形的轨迹缝合焊接缝隙，比起直接在焊接缝隙焊接的方式可以增加熔宽，最终可以减小热量影响的同时增加焊接强度；另外，只需要第一电机以及第二电机的工作即可以实现焊接，无需焊接头的移动，只通过激光光束的偏移既可以实现，工件和焊接头都是静止的，可以省去很多联动结构的设计，提高焊接精度和效率。
更优地，还包括场镜，所述第二反射镜片反射出来的激光光束经过所述场镜后用于焊接。
更优地，所述激光器发出来的激光光束与经第一反射镜片反射后的激光光束在同一个平面上，可以是水平面，参考图3，这样可以便于激光器、第一电机和第二电机的位置关系设计，简化方案，降低成本提高效率。
更优地，所述第一反射镜片转轴与所述第二反射镜片转轴垂直，参考图3，这样可以便于第一电机和第二电机的位置关系设计，简化方案，降低成本提高效率。同时，也保证了激光光束在投影在工件的移动轨迹为X（假设X方向为待焊接缝隙的方向）、Y（假设Y方向为偏振方向）轴两方向的循环移动，最终通过协调控制他们的速度，得到方波轨迹，用方波的轨迹去将直线焊接缝隙缝起来。
基于上述系统，本发明还提供了一种动力电池转接片焊接方法，包括以下步骤：
S10、将动力电池顶盖与转接片贴合形成需要焊接的缝隙；
S20、同时在X轴和Y轴方向偏振的激光光束沿着缝隙移动。
以上，可以采用单束激光，在单束激光进给（假设X轴方向的移动）的同时，使该单束光在垂直于进给方向上（Y轴）循环移动，用横跨于缝隙的焊接轨迹缝合焊接缝隙，可以起到增加熔宽，无需重复焊接缝隙，满足焊接对热量的苛刻要求的同时也达到了焊接强度的要求。
更优地，所述激光光束沿着缝隙方向移动的轨迹为方波形，其中，所述方波与缝隙干涉，如图9所示，列举了4条缝隙和轨迹的干涉关系。方波形轨迹的得来，可以由X、Y方向的同时移动形成，规则的轨迹设计，可以降低设备成本。
更优地，所述缝隙处于方波轨迹的中线。使需要缝合的缝隙贯穿于方波中线，参考图8，使焊接热量均匀。
更优地，所述激光光束沿着缝隙方向移动的速度为：3m/min~30m/min。经过实际测试检验，该速度方位即可以防止速度过慢形成烧穿缺陷，又可以防止速度过快线能量过低形成未熔合缺陷
更优地，所述激光光束功率为600~6000w。经过实际测试检验，该能量密度的激光光束即可以保证足够的功率满足焊接，又防止功率过大形成烧穿缺陷。
图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括：
激光器：用于产生激光光束；
第一反射镜片：用于反射来自于所述激光器的激光光束；
第一电机：用于带动第一反射镜片转动；
第二反射镜片：用于反射来自于所述第一反射镜片的激光光束；
第二电机：用于带动第二反射镜片转动；
所述第一电机与第二电机同时转动，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束用于焊接。
2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，经所述第二反射镜片反射出来的激光光束的移动轨迹为方波形。
3.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，还包括场镜，所述第二反射镜片反射出来的激光光束经过所述场镜后用于焊接。
4.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光器发出来的激光光束与经第一反射镜片反射后的激光光束在同一个平面上。
5.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述第一反射镜片的转轴与所述第二反射镜片的转轴垂直。
6.一种动力电池转接片焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将动力电池顶盖与转接片贴合形成需要焊接的缝隙；
S20、使同时在X轴和Y轴方向偏振的激光光束沿着缝隙移动。
7.根据权利要求6所述的动力电池转接片焊接方法，其特征在于，所述激光光束沿着缝隙方向移动的轨迹为方波形，其中，所述方波与缝隙干涉。
8.根据权利要求7所述的动力电池转接片焊接方法，其特征在于，所述缝隙处于方波轨迹的中线。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的动力电池转接片焊接方法，其特征在于，所述激光光束沿着缝隙方向移动的速度为：3m/min~30m/min。
10.根据权利要求6~8中任一项所述的动力电池转接片焊接方法，其特征在于，所述激光光束功率为600~6000w。
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