CN113102878A - 一种焊接设备及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属焊接的技术领域，尤其涉及一种焊接设备及焊接工艺。其中，一种焊接设备，包括：焊枪，用于焊接两个部件；滚轧装置，用于挤压两个部件焊接后产生的熔池，以提高焊接强度。本申请提供的焊接设备通过增加滚轧装置，使滚轧装置挤压两个部件焊接后产生的熔池，促使熔池内部分区间晶粒的重结晶，并引入变形强化，从而提高激光焊接后熔池区域的强度，降低焊接后的两个部件在焊缝位置处开裂的风险。

Description

一种焊接设备及焊接工艺

技术领域

本申请涉及金属焊接的技术领域，尤其涉及一种焊接设备及焊接工艺。

背景技术

电池单体一般包括壳体和端盖组件，其中，壳体与端盖组件之间的连接采用激光焊接。

但用户在使用过程中发现，壳体和端盖组件之间的焊缝位置存在机械强度不足的问题，在电池单体使用过程中是薄弱点，容易开裂。

因此，如何增加壳体与端盖组件焊接位置的强度一直以来是行业内亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种焊接设备及焊接工艺，其能够增加两个部件焊接后的焊缝位置的强度，降低焊接后的壳体和端盖组件在焊缝位置处开裂的概率。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种焊接设备，包括：

焊枪，用于焊接两个部件；

滚轧装置，用于挤压两个部件焊接后产生的熔池，以提高焊接强度；

滚轧装置包括：主体部和滚轧件，滚轧件连接于主体部，主体部用于带动滚轧件沿焊接方向移动，以使滚轧件滚动挤压熔池，主体部内设有冷却腔，冷却腔用于容纳冷却介质。

通过采用上述技术方案，一方面，利用滚轧装置对熔池的挤压，使得熔池在凝固之前，其部分区间晶粒发生重结晶，从而增强焊缝区域的强度。另一方面，通过滚轧装置对熔池的挤压，能够减少熔池金属中如气泡等焊接缺陷的数量和大小，大大改善部件焊接后的耐疲劳性能。再一方面，还能够打散熔池附近原来的热应力场大小和分布，从而限制熔池附近大范围连续热应力不均导致的部件变形。通过滚轧件滚动挤压熔池，降低了滚轧件与熔池或部件表面的摩擦力，减小对熔池金属、部件表面或滚轧件的磨损，提高了部件之间的焊接质量和延长了滚轧件的使用寿命。通过在冷却腔内注入冷却介质，进一步带走主体部的热量，降低主体部的温度，使得主体部与熔池之间长时间保持较大的温差，加速熔池的温度向主体部的传导，从而加速熔池的降温。

在一些实施例中，滚轧件的外表面包括曲面，曲面用于挤压熔池。

通过采用上述技术方案，滚轧件通过圆滑的曲面与熔池或者部件接触，并平缓地挤压熔池，从而降低对熔池各处的挤压力不均衡导致的焊缝宽度不一的概率，以减小焊接后部件产生的变形，进一步提高了焊接质量。

在一些实施例中，滚轧件设置为滚珠，滚珠被配置为镶嵌于主体部且能够相对主体部转动，以挤压熔池。

通过采用上述技术方案，滚珠能在各个方向上转动，对于沿各个方向延伸的熔池都能够进行挤压，且能够在平面或非平面上进行挤压，适应性更强。

在一些实施例中，滚轧件设置为滚柱，滚柱的柱面用于挤压熔池。

通过采用上述技术方案，滚柱的转动方向更加固定，更适用于沿直线方向挤压熔池。

在一些实施例中，滚柱包括柱体和柱轴，柱轴沿柱体的中轴线贯穿设置于柱体，柱轴两端滑动连接于主体部，以带动柱体转动。

通过采用上述技术方案，通过柱轴带动柱体转动，从而调整滚柱的方向，使得滚柱的柱面能够与部件或熔池的不同位置接触以挤压熔池。

在一些实施例中，主体部设有轴槽，轴槽呈不封闭的环形，轴槽靠近圆心一侧设有开口，开口沿轴槽的周向延伸，柱轴经过轴槽的圆心，柱轴两端位于轴槽内，并能够沿轴槽滑动，以带动柱体转动。

通过采用上述技术方案，柱轴两端通过开口进入轴槽内，由于轴槽呈环形，因此，当柱轴的端部沿着轴槽滑动时，柱轴的整体呈现的运动是围绕轴槽的圆心转动，从而带动柱体转动，以改变柱体的方向。而环形的轴槽的不封闭部分可以用于柱轴装入轴槽内，以及用于柱体的柱面露出以挤压熔池。

在一些实施例中，柱轴两端设有用于固定柱轴转角的卡座，柱轴固定于卡座。

通过采用上述技术方案，当滚柱转动到合适角度之后，通过卡组固定柱轴，从而固定滚柱，使得滚柱沿固定的方向挤压熔池，在挤压熔池的过程中不会发生角度转动。

在一些实施例中，卡座位于轴槽内，沿轴槽的轴向上，开口的尺寸小于卡座的尺寸，以将卡座限定于轴槽内。

通过采用上述技术方案，将卡座限定于轴槽内，防止卡座从轴槽的开口掉落。

在一些实施例中，卡座上开设有贯通的螺孔，螺孔连接有螺丝，螺丝贯通螺孔并抵在轴槽的内壁以定位卡座。

通过采用上述技术方案，螺丝可随着卡座移动到轴槽的任意位置，并在该位置上通过抵在轴槽的内壁以定位卡座，从而方便将柱轴定位在任意角度，使之适应部件或熔池的位置和方向。

在一些实施例中，主体部和/或滚轧件的材料包括金属或陶瓷中的一种。

通过采用上述技术方案，金属和陶瓷具有较好的热传导性，能够在滚轧件挤压熔池的过程中带走部件表面的热量，使得滚轧件经过区域的熔池快速冷却，打散部件因为焊接高温和后续冷却造成的大面积残余应力场，并改善由残余应力场导致的部件平面度较差的问题；此外，金属和陶瓷在高温下具有较大的强度，能满足在挤压温度较高的焊接熔池时不会过快磨损失效，延长滚轧装置的使用寿命。

在一些实施例中，焊接设备还包括导向杆，滚轧装置滑动连接于导向杆。

通过采用上述技术方案，滚轧装置沿着导向杆移动，从而使得滚轧装置的移动方向更加确定，不容易出现偏差。

在一些实施例中，焊接设备还包括驱动机构，驱动机构用于驱动滚轧装置沿导向杆移动。

通过采用上述技术方案，通过驱动机构驱动滚轧装置移动，大大节省了人力，而且使得滚轧装置的移动速度更加便于调控。

在一些实施例中，驱动机构包括至少两个同步轮；同步带，同步带卷绕经过至少两个同步轮；滚轧装置连接于同步带，同步轮通过同步带带动滚轧装置在至少两个同步轮之间移动。

在一些实施例中，设备还包括夹持组件，夹持组件用于固定至少一个部件。

通过采用上述技术方案，夹持组件固定至少一个部件，防止其在焊接和滚压过程中晃动或移动，提高了焊接质量。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种焊接工艺，包括：

焊枪焊接两个部件；

滚轧装置挤压两个部件焊接后产生的熔池，以提高焊接后熔池的强度；

其中，滚轧装置包括：主体部和滚轧件，滚轧件连接于主体部，主体部用于带动滚轧件沿焊接方向移动，以使滚轧件滚动挤压熔池，主体部内设有冷却腔，冷却腔用于容纳冷却介质。

通过采用上述技术方案，利用滚轧装置对熔池的挤压，使得熔池在凝固之前，其部分区间晶粒发生重结晶，从而增强焊缝区域的强度。此外，通过滚轧装置对熔池的挤压，能够减少熔池金属中如气泡等焊接缺陷的数量和大小，大大改善部件焊接后的耐疲劳性能。更进一步的，还能够打散熔池附近原来的热应力场大小和分布，从而限制大范围连续热应力不均导致的部件变形。

在一些实施例中，滚轧装置沿焊枪移动方向移动，并与焊枪之间间隔距离A，用于冷却熔池，1.5mm≤A≤60mm。

通过采用上述技术方案，通过滚轧装置与熔池之间间隔的距离A，使得熔池金属从初始的熔融状态初步冷却为固态，但此时熔池金属还未完全冷却，因此温度还较高，金属塑性高，相应要求的加工力小，可以在较小的滚压力下完成焊接区的局部微观结构优化，减少焊接缺陷，改善焊接区域的力学强度和可靠性。

在一些实施例中，滚轧装置的移动速度与焊枪的移动速度相同。

通过采用上述技术方案，滚轧装置与焊枪之间始终保持相同的距离，使得熔池各个部位在基本相同的冷却状态下接受滚轧装置的挤压，最终形成的焊缝的宽度、强度和可靠性都较为稳定。

本申请实施例提供的焊接设备通过增加滚轧装置，使滚轧装置挤压两个部件焊接后产生的熔池，促使熔池内部分区间晶粒的重结晶，并引入变形强化，从而提高激光焊接后熔池区域的强度，降低焊接后的两个部件在焊缝位置处开裂的概率。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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它的附图。

图1为电池单体的结构示意图；

图2为滚轧装置的使用状态示意图；

图3为滚轧装置相对熔池的位置示意图；

图4为本申请一实施例的焊接设备的整体结构示意图；

图5为本申请一实施例中滚压装置的结构示意图；

图6为图5中A-A面的剖视示意图；

图7为本申请另一实施例中滚压装置的结构示意图；

图8为图7中B-B面的剖视示意图；

图9为图7中C处的放大示意图；

图10为本申请一实施例中卡座的结构示意图；

图11为本申请一实施例中的焊接工艺流程图。

图中，10、电池单体；101、壳体；102、端盖组件；1、焊枪；2、熔池；3、滚轧装置；31、主体部；311、冷却腔；32、滚轧件；321、滚珠；322、滚柱；3221、柱体；3222、柱轴；3223、空腔；3224、轴槽；3225、开口；3226、卡座；3227、螺孔；3228、螺丝； 4、导向杆；5、驱动机构；51、同步轮；52、同步带；6、位置调节机构；61、直线滑台；7、固定架；8、夹持组件；81、夹持臂。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的焊接设备的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组）。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。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申请中的具体含义。

如图1所示，电池单体10包括壳体101和端盖组件102，其中，壳体101与端盖组件102之间的连接一般采用激光焊接，激光焊接之后的电池单体10在使用过程中，壳体101与端盖组件102之间的焊缝处容易发生开裂。

发明人经过研究发现，这是由于在进行连续激光焊接时，一般会在待焊接的两个部件之间形成不连贯的金属熔融区金相组织，该金相组织的热稳定性较差，在不进行外部干涉的情况下，如果自然冷却，则会导致焊缝处及其热影响区的机械强度不足，在焊接后的组合部件的循环使用过程中是薄弱点，容易开裂；此外，焊缝金属不可避免的存在孔洞等微小缺陷，从而降低了焊缝处的耐疲劳性能，在长期使用过程中容易发生开裂。

有鉴于此，本申请提供了一种焊接设备和焊接方法，其通过在焊接设备上增加滚轧装置3，使滚轧装置3挤压两个部件焊接后产生的熔池2，促使熔池2内部分区间晶粒的重结晶，并引入变形强化，从而提高熔池2内金属凝固后的焊缝位置的强度，降低焊接后的壳体101和端盖组件102在焊缝位置处开裂的概率。

需要强调的是，待焊接的两个部件可以是任意一种形状的金属部件，壳体101和端盖组件102只是其中一种形式的部件。可以理解的是，两个部件之间的熔池2的形状和延伸方向可以是任意一种，本申请中的焊接设备和焊接方法对其同样适用。

如图2所示，为本申请实施例公开的一种焊接设备使用状态的示意图，焊接设备包括焊枪1和滚轧装置3。

其中，焊枪1用于焊接两个金属部件，以下附图中涉及到两个部件的，均以电池单体10的壳体101和端盖组件102举例说明。焊枪1沿着两个部件之间的缝隙经过，并利用高温使缝隙处的金属熔化，在两个部件之间形成熔池2，熔池2内的金属起初温度较高，具有流动性，随着时间的推移，熔融状态的金属逐渐冷却凝固形成焊缝，并将熔池2两侧的金属部件连接起来。

滚轧装置3用于在熔池2内的金属完全冷却凝固之前挤压该熔池2，例如，如图3所示，滚轧装置3可以与熔池2接触而直接挤压熔池2，也可以与熔池2两侧的部件接触而挤压熔池2。

需要强调的是，当滚轧装置3与熔池2两侧的部件接触而挤压熔池2时，滚轧装置3与部件的接触位置距离熔池2的边界0-5毫米，从而更好地将挤压力传递到熔池2区域，以加强熔池2凝固后的强度。

本申请实施例通过滚轧装置3对熔池2的挤压，使得熔池金属在凝固之前，滚轧装置3在熔池2内引入变形强化，熔池2的部分区间晶粒发生重结晶，改善焊接熔融区的微观组织，从而增强焊缝区域的强度。

此外，通过滚轧装置3对熔池2的挤压，能够减少熔池金属中如气泡等焊接缺陷的数量和大小，相比不设置滚轧装置3的情况，本申请中的焊接设备能够大大改善焊接后的部件在使用过程中焊缝处的耐疲劳性能。

更进一步的，由于焊接过程中，熔池金属的温度较高，熔池2的附近一般会有不均匀的热应力场分布，在熔池2完全冷却前引入滚轧装置3对熔池2进行挤压，能够打散原来的热应力场大小和分布，从而限制大范围连续热应力场不均导致的部件变形。

如图2所示，在本申请一实施例中，焊接设备还包括夹持组件8，夹持组件8用于固定至少一个部件，例如，夹持组件8用于夹持电池单体10的壳体101，当然，在本申请另外一些实施例中，也可以设置另一组夹持组件8用于夹持端盖组件102。此外，夹持组件8的形式可以有多种，只要能够确保其所夹持的部件在焊枪1焊接时和滚轧装置3挤压时固定不动即可，例如，图2中的夹持组件8包括两根夹持臂81，两根夹持臂81分别从壳体101的两侧夹持壳体101，以确保壳体101在焊接过程中以及滚轧装置3挤压过程中保持不动。

如图2和图4所示，在一实施例中，焊接设备还包括导向杆 4，滚轧装置3滑动连接于导向杆 4。在焊接两个部件时，可以将两个部件固定到部件之间的缝隙与导向杆 4平行的位置，在焊接过程中，当滚轧装置3沿着导向杆 4移动时，能够保证滚轧装置3始终沿着平行于熔池2的方向移动，并在移动过程中与熔池2之间保持相同的距离，从而确保施加在熔池2的挤压力相同，降低对熔池2各处的挤压力不均衡导致的焊缝宽度不一的概率，减小焊接后的部件产生的形变，进一步提高了焊接质量。

如图4所示，在一实施例中，焊接设备还包括驱动机构5，驱动机构5用于驱动滚轧装置3沿导向杆 4移动，从而使滚轧装置3沿着熔池2的延伸方向挤压熔池2。

如图4所示，在一实施例中，驱动机构5包括同步轮51和同步带52，其中，同步轮51至少设置有两个，同步带52卷绕经过至少两个同步轮51，滚轧装置3连接于同步带52，例如，滚轧装置3可以通过螺钉连接或者粘接的方式连接在同步带52上，同步轮51通过同步带52带动滚轧装置3在其中两个同步轮51之间移动。图4中以两个同步轮51为例进行示意性说明，可以理解的是，当同步轮51的数量大于两个时，可以根据焊接设备上焊接工位的数量和位置合理布置同步轮51，并使同步带52卷绕经过多个同步轮51，带动滚轧装置3在其中的两个同步轮51之间移动，以使滚轧装置3沿着同步带52的传送方向移动，对熔池2进行挤压。

可以理解的是，当焊接设备既包括导向杆 4又包括驱动机构5时，导向杆 4与至少两个同步轮51之间的一段同步带52平行，以使驱动机构5驱动滚轧装置3移动的方向与导向杆 4的延伸方向一致。

在本申请实施例中，同步轮51可以由钢、铝合金、铸铁或黄铜等一种或多种金属材料制成，以减小同步轮51的磨损和变形；同步带52可以由氯丁橡胶、PU材质、聚氨酯或泡棉等中的一种材料或者多种材料制成，其中可以复合纤维或钢丝，也可以不进行复合，本申请实施例对此不做限制。

在本申请一实施例中，同步带52的一侧设置有带齿，同步轮51外部设置有啮合齿，同步带52上的带齿能够与同步轮51外部的啮合齿相啮合，以使传动比更加精确，防止同步带52与同步轮51之间打滑。

在本申请另一实施例中，驱动机构5包括至少两个链轮和卷绕于至少两个链轮上的链条，滚轧装置3连接于链条上，链轮通过链条带动滚轧装置3在两个链轮之间移动。

或者，在本申请又一实施例中，驱动机构5被配置为丝杠螺母机构，其包括螺母和螺杆，滚轧装置3与螺母连接，通过螺杆的转动带动螺母和滚轧装置3沿着螺杆长度方向移动。

如图4所示，在本申请一实施例中，焊接装置还包括位置调节机构6，位置调节机构6至少在两个方向上调节滚轧装置3的位置，在图4所示实施例中，位置调节机构6包括直线滑台61，直线滑台61为十字直线滑台或三轴直线滑台，从而在两个方向上或三个方向上调节滚轧装置3的空间位置，以使滚轧装置3位于熔池2附近，并能够沿熔池2延伸方向移动以对熔池2进行挤压。

为了使位置调节装置在调节滚轧装置3的位置时，驱动机构5和导向杆 4相对滚轧装置3的位置不变，焊接装置还包括固定架7，驱动机构5、导向杆 4和滚轧装置3均连接在固定架7上，通过位置调节机构6驱动固定架7移动，从而带动驱动机构5、导向杆 4和滚轧装置3同时移动以改变其空间位置，以使驱动机构5能够在滚轧装置3移动的任意位置驱动滚轧装置3沿导向杆 4移动。

如图5所示，在本申请一实施例中，滚轧装置3包括主体部31和滚轧件32，滚轧件32连接于主体部31，主体部31用于带动滚轧件32沿熔池2方向移动，以使滚轧件32滚动挤压熔池2。本实施例中的滚轧件32挤压熔池2的方式同样可以是，滚轧件32与熔池金属接触而直接挤压熔池2，也可以是滚轧件32与熔池2两侧的部件接触而挤压熔池2。

本实施例中，通过滚轧件32对熔池2进行滚动挤压，相比于滚轧件32对熔池2的滑动挤压，滚动挤压的方案降低了滚轧件32与熔池2或部件表面的摩擦力，减小对熔池金属、部件表面或滚轧件32的磨损，尤其在熔池金属及其热影响区的部件温度较高、硬度较低的情况下，其表面极容易因为外部的摩擦而被破坏，通过滚轧件32对熔池2的滚动挤压，则可以减小这种不必要的破坏，提高部件之间的焊接质量和延长滚轧件32的使用寿命。

在本申请一实施例中，滚轧件32的外表面包括曲面，滚轧件32利用该圆滑的曲面与熔池2或者部件接触，并平缓地挤压熔池2，从而降低对熔池2各处的挤压力不均衡导致的焊缝宽度不一的概率，或者减小焊接后部件产生的形变，进一步提高了焊接质量。

以下举例说明滚轧件32的几种不同的实施方式。

如图5、图6所示，在一实施例中，滚轧件32被配置为滚珠321，滚珠321被配置为镶嵌于主体部31且能够相对主体部31转动，以挤压熔池2。

需要强调的是，在本申请实施例中，滚珠321的形状一般为球形，以确保主体部31在沿熔池2延伸方向移动的过程中，滚珠321在部件表面或熔池2表层的摩擦力下，能够在任意方向上转动。

当然，在另外一些实施例中，滚珠321的形状也可以是椭球形，滚珠321只要能够在移动过程中沿一个方向转动，并能够沿直线方向对熔池2进行挤压即可。

如图7、图8所示，在另一实施例中，滚轧件32设置为滚柱322，滚柱322的柱面用于挤压熔池2。

如图7所示，在一实施例中，滚柱322包括柱体3221和柱轴3222，柱轴3222沿柱体3221的中轴线贯穿设置于柱体3221，柱轴3222两端穿出柱体3221并滑动连接于主体部31，并能相对主体部31滑动以带动柱体3221转动，通过柱体3221的转动来调整柱体3221相对于部件的方向，以使柱体3221与熔池2接触，或者与熔池2附近的部件接触以在适当的位置挤压熔池2。

此外，柱体3221还能够绕柱轴3222旋转，在主体部31带动滚柱322沿着熔池2延伸方向移动的过程中，柱体3221的圆柱面受到摩擦力而绕柱轴3222旋转，从而使柱体3221相对于熔池2或部件滚动，以减小柱体3221与熔池2或部件之间的摩擦力，进而减小对柱体3221表面、熔池2或部件表面的破坏。

如图7、图8所示，在一实施例中，主体部31设有空腔3223，空腔3223用于容纳滚柱322，空腔3223的腔壁上开设有轴槽3224，轴槽3224呈不封闭的环形，环形的轴槽3224的不封闭部分用于使柱轴3222装入轴槽3224内，以及用于柱体3221的柱面露出空腔3223以挤压熔池2。轴槽3224靠近圆心一侧设有贯通轴槽3224内、外部的开口3225，开口3225沿轴槽3224的周向延伸，柱轴3222经过轴槽3224的圆心，柱轴3222两端位于轴槽3224内，并能够沿轴槽3224滑动，由于轴槽3224呈环形，因此，当柱轴3222的端部沿着轴槽3224滑动时，柱轴3222的整体呈现的运动是围绕轴槽3224的圆心转动，从而带动柱体3221转动，以改变柱体3221的方向，使得柱体3221与熔池2接触，或者与熔池2附近的部件的不同位置接触以挤压熔池2。

柱体3221的方向调整好之后，在使用时，可以通过使柱体3221的柱面与部件表面或者熔池2接触，并沿着熔池2方向滚动以挤压熔池2，当柱体3221经过的表面为平面时，由于柱体3221受力方向不变，因此，滚柱322的方向不变，柱面对熔池2的挤压方向也基本不变，所以熔池2受力稳定，熔池2凝固形成的焊缝各处的质量稳定。

但是，当柱体3221经过的表面为非平面时，滚柱322在沿着熔池2滚动的过程中，柱面的受力方向会发生变化，导致滚柱322发生旋转，滚柱322的柱面对熔池2的挤压力方向也会相应发生改变，影响到最终形成的焊缝的质量，因此，此种情况下，需要在滚柱322的方向调整好之后对其进行定位，以防止滚柱322在挤压熔池2的过程中发生转动。

为解决上述问题，如图9所示，在一实施例中，柱轴3222两端设置有用于固定柱轴3222转角的卡座3226，柱轴3222固定于卡座3226，通过将卡座3226固定于轴槽3224的不同位置，而使卡座3226将柱轴3222的端部固定于轴槽3224的该位置，从而防止柱轴3222转动，进而防止柱体3221转动，实现对滚柱322的转角的定位。其中，卡座3226可以被固定在轴槽3224外，也可以被定位在轴槽3224内。

例如，如图9所示，在一实施例中，卡座3226位于轴槽3224内，在轴槽3224的轴向上，开口3225的尺寸小于卡座3226的尺寸，从而将卡座3226限定于轴槽3224内，防止卡座3226从轴槽3224的开口3225掉落。

如图9、图10所示，卡座3226与轴槽3224之间的固定方式为：卡座3226上开设有贯通的螺孔3227，螺孔3227连接有螺丝3228，螺丝3228贯通螺孔3227并抵在轴槽3224的内壁以定位卡座3226，其中，螺丝3228可以设置有一个或多个。

当需要调整滚柱322的角度时，松动螺丝3228，使螺丝3228的端部脱离轴槽3224的内壁，然后使柱轴3222的端部沿着轴槽3224移动以转动滚柱322，卡座3226跟随柱轴3222的端部在轴槽3224内移动，当滚柱322转动到合适的角度之后，拧紧螺丝3228，通过螺丝3228的端部抵在轴槽3224的内壁以定位卡座3226，从而将柱轴3222定位在该角度，柱轴3222的调整和固定操作方便。

由于焊接过程中，熔池金属的温度较高，熔池2的附近一般会有不均匀的热应力场分布，连续的热应力场不均容易导致部件变形，尤其容易导致像电池单体10的壳体101等薄壁部件产生形变。虽然在滚压过程中，滚轧件32的温度一般会低于熔池2附近的温度，使得在滚压过程中，熔池2的热量可以向滚轧件32传导，起到一定的降低熔池2附近的温度的作用，但是，随着滚压路径的增长和滚压时间的增加，滚轧件32与熔池2的温差会逐渐减小，热传递效率降低，滚轧件32能够打散熔池2附近的热应力场的作用下降。

为解决上述问题，在本申请一实施例中，滚轧件32的材料选择导热性较好的材料，例如，滚轧件32的材料包括金属或陶瓷中的一种，通过该设置，使得从熔池2传递到滚轧件32表面的热量快速传递到滚轧件32内部，以减缓滚轧件32表面的温度升高速度，使得滚轧件32能够持续带走熔池2附近的热量，打散熔池2附近的热应力场，改善焊接后的部件的变形。另外，滚轧件32的材料选择高温下强度较好的材料，以减缓持续挤压高温熔池对滚轧件32的磨损。

在本申请另一实施例中，主体部31的材料也可以选择导热性较好的材料，例如，主体部31的材料包括金属或陶瓷中的一种，通过该设置，使得滚轧件32从熔池2附近带走的热量能够传递到主体部31，从而减缓滚轧件32表面的温度的升高速度，使得滚轧件32能够持续更长时间的带走熔池2附近的热量，打散熔池2附近的热应力场，改善焊接后的部件的变形。可以理解的是，滚轧件32和主体部31的材料可以相同也可以不同。

需要注意的是，由于滚轧件32直接用于挤压熔池2，而熔池2的温度较高，因此，在一实施例中，滚轧件32的熔点大于熔池金属的熔点，以防止滚轧件32在挤压熔池2的过程中变形和熔化。

此外，在本申请一实施例中，滚轧件32的表面硬度要大于部件的硬度，例如，滚轧件32的整体的硬度大于部件的硬度，或者，滚轧件32的表面设置有用于增大滚轧件32表面硬度的涂层，例如，涂层材料为碳化硅、氮化硅等，从而防止滚轧件32表面受热和受压后出现不平整。

如图5、图6和图7所示，在一些实施例中，为了使滚轧装置3能够在更长时间的挤压熔池2的过程中，与熔池2附近发生热交换，带走熔池2附近的热量，主体部31内设有冷却腔311，冷却腔311用于容纳冷却介质，在挤压熔池2的过程中，熔池2附近的热量传递给滚轧件32，滚轧件32再将热量传递给主体部31，主体部31将热量传递给冷却腔311内的冷却介质，从而降低滚轧件32表面温度升高的速度，使得滚轧件32能够持续更长时间的带走熔池2附近的热量，打散熔池2附近的热应力场，改善焊接后的部件的变形。

在一实施例中，冷却介质为冷空气，此时，冷却腔311为不封闭的腔室，冷却腔311具有进气口和出气口，冷空气从进气口进入冷却腔311，带走主体部31的热量，再从出气口流出，从而降低滚轧装置3的温度，从而在滚轧装置3挤压熔池2的整个过程中，都能使滚轧件32保持较低的温度以带走熔池2附近的热量，打散熔池2附近的热应力场，更好地改善焊接后的部件的变形。

在一实施例中，冷却介质为冷却液，冷却液可以是一次性装入冷却腔311之后不更换的。滚轧装置3在使用状态时，冷却液用于储存热量；滚轧装置3在不使用状态时，冷却液自然冷却，用于在下一次使用时吸收热量。

在另一实施例中，冷却液可以流动的，即冷却腔311设有进液口和出液口，进液口用于连接进液管，出液口用于连接出液管，在滚轧装置3使用过程中，进液管通过进液口向冷却腔311内注入冷却液，同时，出液管通过出液口带走冷却腔311内温度升高后的冷却液，使得冷却腔311内的冷却液始终处于温度较低的状态，加快主体部31与冷却液之间的热传递，从而在滚轧装置3挤压熔池2的整个过程中，都能使滚轧件32保持较低的温度以带走熔池2附近的热量，打散熔池2附近的热应力场，更好地改善焊接后的部件的变形。

综上所述，上述实施例描述的焊接设备通过增加滚轧装置3，使滚轧装置3挤压两个部件焊接后产生的熔池2，促使熔池2内部分区间晶粒的重结晶，并引入变形强化，从而提高激光焊接后熔池2区域的强度，降低焊接后的两个部件在焊缝位置处开裂的概率。

如图11所示，本申请另一实施例提供了一种焊接工艺，包括：

S1:焊枪1焊接两个部件；

S2:滚轧装置3挤压两个部件焊接后产生的熔池2，以提高焊接后熔池2的强度。其中，滚轧装置3滑动连接于导向杆4，并沿导向杆4移动。

在一些实施例中，滚轧装置3沿焊枪1的移动方向移动，并与焊枪1之间间隔距离A，1.5mm≤A≤60mm，以焊枪作用在部件表面的受热区域的中心点为第一点，以滚轧装置与部件或熔池表面接触区域的中心点作为第二点，A的长度是指第一点和第二点之间的连线的长度，例如，在一实施例中，第一点为激光焊接时落在部件表面的光斑的中心点，第二点为滚珠与部件或熔池表面接触的圆形区域的中心点。 在此范围内，A的长度根据熔池金属的冷却速度、焊枪1的移动速度以及环境温度而定，确保在焊枪1移动经过距离A之后，距离焊枪1距离为A处的熔池金属由融状态初步冷却为固态，但仍处于较高的温度，因此金属塑性高，相应要求的加工力小，可以在较小的挤压力下使其变形强化，完成焊接区的局部微观结构优化，减少焊接缺陷，改善焊接区域的力学强度和可靠性。

在一些实施例中，滚轧装置3的移动速度与焊枪1的移动速度相同，从而使得滚轧装置3与焊枪1之间始终保持相同的距离，进而使得熔池2各个部位在基本相同的冷却状态下接受滚轧装置3的挤压，最终形成的焊缝的强度和可靠性都较为稳定。

综上所述，上述实施例描述的焊接方法通过在焊接两个部件之后增加滚轧装置3挤压熔池2的步骤，促使熔池2内部分区间晶粒在完全冷却成型之前进行重结晶，并引入变形强化，从而提高激光焊接后熔池2区域的强度，降低焊接后的两个部件在焊缝位置处开裂的概率。

本申请上述各保护主题以及各实施例中的特征之间可以相互借鉴，在结构允许的情况下，本领域技术人员也可对不同实施例中的技术特征灵活组合，以形成更多的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种焊接设备，其特征在于，包括：

焊枪(1)，用于焊接两个部件；

滚轧装置(3)，用于挤压所述两个部件焊接后产生的熔池(2)，以提高焊接强度；

所述滚轧装置(3)包括：主体部(31)和滚轧件(32)，所述滚轧件(32)连接于所述主体部(31)，所述主体部(31)用于带动所述滚轧件(32)沿焊接方向移动，以使所述滚轧件(32)滚动挤压所述熔池(2)；所述主体部(31)内设有冷却腔(311)，所述冷却腔(311)用于容纳冷却介质。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述滚轧件(32)的外表面包括曲面，所述曲面用于挤压所述熔池(2)。

3.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述滚轧件(32)设置为滚珠(321)，所述滚珠(321)被配置为镶嵌于所述主体部(31)且能够相对所述主体部(31)转动，以挤压所述熔池(2)。

4.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述滚轧件(32)设置为滚柱(322)，所述滚柱(322)的柱面用于挤压所述熔池(2)。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述滚柱(322)包括柱体(3221)和柱轴(3222)，所述柱轴(3222)沿所述柱体(3221)的中轴线贯穿设置于所述柱体(3221)，所述柱轴(3222)两端滑动连接于所述主体部(31)，以带动所述柱体(3221)转动。

6.根据权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，所述主体部(31)设有轴槽(3224)，所述轴槽(3224)呈不封闭的环形，所述轴槽(3224)靠近圆心一侧设有开口(3225)，所述开口(3225)沿所述轴槽(3224)的周向延伸，所述柱轴(3222)经过所述轴槽(3224)的圆心，所述柱轴(3222)两端位于所述轴槽(3224)内，并能够沿所述轴槽(3224)滑动，以带动所述柱体(3221)转动。

7.根据权利要求6所述的焊接设备，其特征在于，所述柱轴(3222)两端设有用于定位所述柱轴(3222)转角的卡座(3226)，所述柱轴(3222)固定于所述卡座(3226)。

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述卡座(3226)位于所述轴槽(3224)内，沿所述轴槽(3224)的轴向上，所述开口(3225)的尺寸小于所述卡座(3226)的尺寸，以将所述卡座(3226)限定于所述轴槽(3224)内。

9.根据权利要求8所述的焊接设备，其特征在于，所述卡座(3226)上开设有贯通的螺孔(3227)，所述螺孔(3227)连接有螺丝(3228)，所述螺丝(3228)贯通所述螺孔(3227)并抵在所述轴槽(3224)的内壁以定位所述卡座(3226)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的焊接设备，其特征在于，所述主体部(31)和/或所述滚轧件(32)的材料包括金属或陶瓷中的一种。

11.根据权利要求1-9任一项所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备还包括导向杆( 4)，所述滚轧装置(3)滑动连接于所述导向杆( 4)。

12.根据权利要求11所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备还包括驱动机构(5)，所述驱动机构(5)用于驱动所述滚轧装置(3)沿所述导向杆( 4)移动。

13.根据权利要求12所述的焊接设备，其特征在于，所述驱动机构(5)包括：

至少两个同步轮(51)；

同步带(52)，所述同步带(52)卷绕经过至少两个所述同步轮(51)；

所述滚轧装置(3)连接于所述同步带(52)，所述同步轮(51)通过所述同步带(52)带动所述滚轧装置(3)在其中两个所述同步轮(51)之间移动。

14.根据权利要求1-9任一项所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备还包括夹持组件(8)，所述夹持组件(8)用于固定至少一个所述部件。

15.一种焊接工艺，其特征在于，包括：

焊枪(1)焊接两个部件；

滚轧装置(3)挤压所述两个部件焊接后产生的熔池(2)，以提高焊接后熔池(2)的强度；

其中，所述滚轧装置(3)包括：主体部(31)和滚轧件(32)，所述滚轧件(32)连接于所述主体部(31)，所述主体部(31)用于带动所述滚轧件(32)沿焊接方向移动，以使所述滚轧件(32)滚动挤压所述熔池(2)；所述主体部(31)内设有冷却腔(311)，所述冷却腔(311)用于容纳冷却介质。

16.根据权利要求15所述的焊接工艺，其特征在于，所述滚轧装置(3)沿所述焊枪(1)移动方向移动，并与所述焊枪(1)之间间隔距离A，用于冷却熔池(2)，1.5mm≤A≤60mm。

17.根据权利要求16所述的焊接工艺，其特征在于，所述滚轧装置(3)的移动速度与所述焊枪(1)的移动速度相同。

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