CN112666262B - 用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头 - Google Patents

用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头，包括高频压电换能器、储水器和柔性膜；所述高频压电换能器通过螺口与所述储水器的连接端相连，所述柔性膜通过粘接方式与储水器的接触端相连。本发明实现了专用超声检测探头与激光焊缝表面的良好声学耦合，能够在焊缝中形成高频率、噪声小、与焊缝形状匹配的超声波检测声束。

Description

用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头
技术领域
本发明涉及无损检测装置技术领域，具体涉及一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头。
背景技术
锂离子动力电池广泛的应用于新能源电动汽车领域，其壳体一般采用3003系铝合金焊接而成。激光焊技术由于能量密度高、热影响区小、变形小、速度快精度高、易于自动化等特点，已应用于锂离子电池的铝壳封装。然而，由于铝合金对激光有较高的反射率，焊接参数波动可能导致焊缝变形、内部裂纹、气孔、熔深不足等焊接缺陷，将严重影响锂电池的使用性能和安全性能。
超声波无损检测技术是利用超声波在检测对象中的传播特性，在不损害被检对象使用性能的前提下，评估检测对象中的缺陷和不均匀性，并给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息的应用型工程技术，具有检测范围广、灵敏度高、穿透能力强、检测精度高、实用性强等优势。锂离子动力电池激光焊缝的超声波无损检测技术能够有效保障电池壳激光焊缝的完整性，已得到新能源电动车锂电池制造行业的广泛关注。锂电池激光焊缝具有壳体薄、焊缝表面存在余高、焊缝狭小的特点，常规超声波探头无法满足检测要求。因此，需设计专用探头以提高对此类焊缝无损检测能力，具体要求为：探头频率高、声束截面小、探头与焊缝应保持良好的声学耦合。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头，该探头可应用于实现焊缝与探头的良好声学耦合，其高频、形状可控的发射声束可有效保障对焊缝熔合状态的无损检测。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头，包括高频压电换能器、储水器和柔性膜；所述高频压电换能器通过螺口与所述储水器的连接端相连，所述柔性膜通过粘接方式与储水器的接触端相连。
优选的，所述高频压电换能器中心频率15MHz、频带宽度15MHz、晶片尺寸6mm、端部为M12×1圆形螺口的接触式超声发射接收换能器。
优选的，所述储水器壁厚3mm、内壁刻有深度2mm、槽间边缘间距0.5mm、端部角30°的环形消声槽。
优选的，所述储水器的接触端内壁尺寸为2×10mm，短边一端加工半径1mm的半圆形凹槽；所述储水器的连接端为M12×1圆形螺口，中部内外壁为从圆形至矩形的放样曲面。
优选的，所述柔性膜为丁腈薄膜，薄膜厚度t膜应满足：t膜＝4TC膜/C铝，其中，T为铝壳厚度、C膜为膜中纵波声速、C铝为铝壳中纵波声速。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明可应用于实现焊缝与探头的良好声学耦合，其高频、形状可控的发射声束可有效保障对焊缝熔合状态的无损检测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的三维结构图；
图2是本发明储水器的正剖视图；
图3是本发明储水器的俯视图；
图4是本发明储水器的侧视图。
图5是本发明检测过程示意图。
附图标注：100、高频压电换能器，200、储水器，201、消声槽，202、接触端，203、连接端，300、柔性膜。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明的具体实施例如图1-5所示，一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头，该专用探头有三部分组成，包括：高频压电换能器100、储水器200和柔性膜300。柔性膜300为丁腈薄膜，通过粘结剂封闭储水器的接触端202；往储水器200注满水后，高频压电换能器100的末端通过M12×1圆形螺口与储水器200的连接端203相连，使储水器200中形成封闭的水层。柔性薄膜300的厚度t膜应满足：t膜＝4TC膜/C铝，T为锂电池检测面铝壳厚度、C膜为丁腈薄膜300中的纵波声速、C铝为锂电池铝壳的纵波声速；满足上式，即可使柔性膜的多次反射在时域信号上与结构反射重合，避免柔性薄膜300多次反射对检测信号造成干扰。至此，高频压电换能器100发射的超声波可通过储水器200中的封闭水层后穿透柔性膜300进入激光焊缝中。
图2是一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的专用超声检测探头中储水器200结构的正视剖面图：储水器200中的消声槽201的槽深2mm、端部角度为30°、槽间边缘间距为0.5mm，能够有效的在形成内壁的超声波漫散射，降低储水器200内壁反射波对检测信号的影响。
图3是本发明一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的专用超声检测探头中储水器的正视剖面图，显示：储水器200与工件相接触的接触端202的内壁尺寸：2×10mm，储水器200与高频压电换能器100的连接端203为M12×1圆形螺口。接触端202的内部尺寸可控制发射声束以此尺寸覆盖于焊缝上。
图4是本发明一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的专用超声检测探头中储水器的侧视图，显示：在接触端202短边加工半径1mm的半圆形凹槽，该凹槽配合柔性膜300能够避免焊缝余高对声学耦合性能的不利影响，使专用探头与检测对象达到良好稳定的声学耦合。
图5是本发明用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的专用超声检测探头的检测过程示意图。专用超声检测探头垂直置于锂电池壳体表面，安装了柔性膜300的储水器接触端202可实现与激光焊缝表面良好的声学耦合。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于锂电池外壳激光焊缝超声波无损检测的超声检测探头，其特征在于：包括高频压电换能器（100）、储水器（200）和柔性膜（300）；所述高频压电换能器（100）通过螺口与所述储水器（200）的连接端（203）相连，所述柔性膜（300）通过粘接方式与储水器（200）的接触端（202）相连，所述高频压电换能器（100）中心频率15 MHz、频带宽度15 MHz、晶片尺寸6 mm、端部为M12×1圆形螺口的接触式超声发射接收换能器；所述柔性膜（300）为丁腈薄膜，薄膜厚度t 膜应满足：，其中，T为铝壳厚度、C 膜为膜中纵波声速、C 铝为铝壳中纵波声速；所述储水器（200）壁厚3 mm、内壁刻有深度2 mm、槽间边缘间距0.5 mm、端部角30°的环形消声槽（201）；所述储水器（200）的接触端（202）内壁尺寸为2×10 mm，短边一端加工半径1 mm的半圆形凹槽；所述储水器（200）的连接端（203）为M12×1圆形螺口，中部内外壁为从圆形至矩形的放样曲面。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113588799B (zh) * 2021-06-22 2024-03-15 南昌航空大学 用于锂电池环形电极激光焊缝超声波无损检测的柔性超声聚焦检测探头
CN117929531A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 中恒智能工业设备（深圳）有限公司 一种电池焊缝超声检测系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1357841A (en) * 1972-03-13 1974-06-26 British Steel Corp Ultrasonic testing
CN101339164A (zh) * 2008-08-22 2009-01-07 成都飞机工业（集团）有限责任公司 超声波无损检测聚焦探头装置
CN108181380A (zh) * 2018-01-16 2018-06-19 东莞新奥燃气有限公司 一种天然气高压管道的腐蚀检测装置和方法
CN110279434A (zh) * 2019-06-19 2019-09-27 天津大学 一种多模式机械旋转式多频血管内超声成像探头
CN212060062U (zh) * 2020-05-15 2020-12-01 北京弋宸时代科技有限公司 一种用于飞机复合材料原位检测的超声聚焦探头

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2982160A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Edison Welding Institute, Inc. Phased array system for inspection of laser welds

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1357841A (en) * 1972-03-13 1974-06-26 British Steel Corp Ultrasonic testing
CN101339164A (zh) * 2008-08-22 2009-01-07 成都飞机工业（集团）有限责任公司 超声波无损检测聚焦探头装置
CN108181380A (zh) * 2018-01-16 2018-06-19 东莞新奥燃气有限公司 一种天然气高压管道的腐蚀检测装置和方法
CN110279434A (zh) * 2019-06-19 2019-09-27 天津大学 一种多模式机械旋转式多频血管内超声成像探头
CN212060062U (zh) * 2020-05-15 2020-12-01 北京弋宸时代科技有限公司 一种用于飞机复合材料原位检测的超声聚焦探头

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