CN113714636B - 一种多层极耳激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种多层极耳激光焊接方法，涉及极耳焊接方法技术领域；包括以下步骤：令多层极耳与待焊件贴合；对多层极耳与所述待焊件以第一焊接参数进行激光焊接，形成主焊缝；在主焊缝的边缘以第二焊接参数进行激光焊接，形成重熔焊缝，且所述重熔焊缝覆盖所述主焊缝的边缘；其中，所述第一焊接参数和第二焊接参数均包括激光发射功率和激光焊接速度；所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数的激光发射功率之比小于1；所述第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数的激光焊接速度之比小于1；采用本申请提供的技术方案解决了现有的多层极耳激光焊接方法工序复杂、生产效率低、生产成本高、产品无法进一步实现小型化的技术问题之一。

Description

一种多层极耳激光焊接方法
技术领域
本申请涉及极耳焊接方法技术领域，尤其涉及一种多层极耳激光焊接方法。
背景技术
目前多层极耳与顶盖的焊接一般采用转接片来连接多层极耳与端盖的正负极耳，其中转接片与多层极耳之间采用超声波焊接，转接片与端盖的正负极耳之间采用激光焊接。
该方法需要同时用到超声波焊接与激光焊接，焊接过程复杂；同时，需要用转接片进行连接，提升了生产成本，转接片占用产品空间令产品整体体积无法实现进一步小型化，另外，产品的功率密度也无法实现进一步提升。
发明内容
本申请目的在于提供一种多层极耳激光焊接方法，采用本申请提供的技术方案解决了现有的多层极耳激光焊接方法工序复杂、生产效率低、生产成本高、产品无法进一步实现小型化的技术问题之一。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种多层极耳激光焊接方法，包括以下步骤：
令多层极耳与待焊件贴合；
对所述多层极耳与所述待焊件以第一焊接参数进行激光焊接，形成主焊缝：
在所述主焊缝的边缘以第二焊接参数进行激光焊接，形成重熔焊缝，且所述重熔焊缝覆盖所述主焊缝的边缘；
其中，所述第一焊接参数和第二焊接参数均包括激光发射功率和激光焊接速度，且所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数的激光发射功率之比小于1；所述第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数的激光焊接速度之比小于1。
优选的，在焊接之前，还包括以下步骤：
获取当前多层极耳的层数；
根据当前多层极耳的层数设置所述第一焊接参数。
优选的，在焊接之前，还包括以下步骤：对所述多层极耳进行收拢压紧。
优选的，在焊接之前，还包括以下步骤：对所述多层极耳进行超声波预焊。
优选的，所述主焊缝和所述重熔焊缝的形成可由连续焊接形成或间隔焊接形成。
优选的，所述主焊缝至少包括一条焊道，且所述主焊缝的焊道数量与所述极耳的尺寸适配。
优选的，当所述多层极耳的层数为0-25层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为200W-400W，激光焊接速度为450mm/s-600mm/s。
优选的，当所述多层极耳的层数为26-50层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为450W-750W，激光焊接速度为300mm/s-450mm/s。
优选的，当所述多层极耳的层数为51-75层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为900W-1300W，激光焊接速度为200mm/s-350mm/s。
优选的，当所述多层极耳的层数为76-100层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为1700W-2000W，激光焊接速度为150mm/s-300mm/s。
优选的，所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数激光发射功率之比为0.6-0.8。
优选的，所述第二焊接参数的激光焊接速度与所述第一焊接参数激光焊接速度之比为0.4-0.6。
优选的，所述重熔焊缝的中线与其所覆盖的所述主焊缝的边缘之间的距离不大于0.5mm。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
(1)节约工序，提升产效率；传统的多层极耳激光焊接方法需要同时用到超声波焊接与激光焊接，而本申请提供的技术方案省去了多层极耳与转接片之间的超声波焊接工序，从而有效提升整体的生产效率；
(2)节约材料，降低成本；本申请提供的技术方案无需使用转接片，多层极耳与端盖之间的正负极可直接进行激光焊接，从而节约了转接片这一配件，降低产品的成本；
(3)节约空间，利于产品小型化；传统方案中的由于需要用到转接片，转接片的存在占据一定空间，本方案在省去转接片这一配件的情况下，将这部分空间解放，从而可进一步控制产品体积；
(4)提升产品功率密度；减少转接片后，多层极耳与端盖的正负极可直接连接，在传输过程中损耗更小，从而提升产品的功率密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请其中一实施例的焊接轨迹示意图；
图2是本申请其中一实施例的焊缝示意图；
图3是未进行重熔焊接的极耳连续焊接的形貌结果图；
图4是进行重熔焊接后的极耳连续焊接的形貌结果图；
图5是未进行重熔焊接的极耳间隔焊接的形貌结果图；
图6是进行重熔焊接后的极耳间隔焊接的形貌结果图；
图7是本申请中各举例中极耳断裂率的检测结果图。
其中：10、主焊缝；20、重熔焊缝。
具体实施方式
以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
为能进一步了解本申请的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例
目前多层极耳与顶盖的焊接一般采用转接片来连接多层极耳与端盖的正负极耳，其中转接片与多层极耳之间采用超声波焊接，转接片与端盖的正负极耳之间采用激光焊接；
该方法需要同时用到超声波焊接与激光焊接，焊接过程复杂；同时，需要用转接片进行连接，提升了生产成本，转接片占用产品空间令产品整体体积无法实现进一步小型化，另外，产品的功率密度也无法实现进一步提升；
为了解决上述技术问题之一，本实施例提供以下技术方案：
具体的包括以下步骤，令多层极耳与待焊件贴合；
对多层极耳与待焊件以第一焊接参数进行激光焊接，形成主焊缝；
在上述方案中，本申请去除转接片，直接将多层极耳与待焊件进行激光焊接，其中待焊件可为端盖上的正极或负极；本申请提供的技术方案省去了多层极耳与转接片之间的超声波焊接工序，有效的提升了整体的生产效率；由于无需使用转接片，多层极耳与端盖之间的正负极可直接进行激光焊接，从而节约了转接片这一配件，降低产品的成本，节约材料；另外，在省去转接片这一配件的情况下，将原有转接片所需空间解放，从而可进一步控制产品体积；与此同时，减少转接片后，多层极耳与端盖的正负极可直接连接，在传输过程中损耗更小，从而提升产品的功率密度。
然而在实现多层极耳的焊接时，无论是采用传统的转接片连接方式还是本申请中直接采用激光焊接多层极耳与端盖的正负极，均会出现部分极耳断裂现象；特别是由铝材料制成的极耳，由于其自身材料质地较脆，以及激光焊接局部高温的作用，导致在焊缝边缘部分极易出现极耳断裂现象，具体可参见图2或图4；断裂后的极耳在工作时容易造成局部过热的问题，最终影响到产品的质量。
为了解决上述技术问题，本实施例提供以下技术方案：
具体的，在主焊缝的边缘以第二焊接参数进行激光焊接，形成重熔焊缝，且重熔焊缝覆盖主焊缝的边缘；
其中，所述第一焊接参数和第二焊接参数均包括激光发射功率和激光焊接速度，且所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数的激光发射功率之比小于1；所述第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数的激光焊接速度之比小于1；
在上述方案中，本申请提供的焊接方法可大致分为主焊缝的焊接以及重熔焊缝的焊接；在完成主焊缝的焊接后，在主焊缝的基础上，于主焊缝的焊接边缘再次进行焊接，形成重熔焊缝，从而可将主焊缝边缘处断裂的极耳进行重熔，令断裂的极耳在高温作用下重新熔于一体，从而有效减小断裂现象；较主焊缝的焊接而言，实现重熔焊缝的焊接速度更快，激光发射功率也更低，主要原因在于主焊缝的焊接以充分保证多层极耳能与待焊件实现充分焊接为前提，故其激光发射功率较大，焊接速度较慢，而重熔焊缝其主要目的在于实现主焊缝边缘处断裂极耳的重熔，故其无需达到主焊缝相同的激光发射功率，同时其作用于焊接位上的时间也可更短。
进一步的，主焊缝的形成并不指代其仅为一次焊接完成，具体请参见图1，在实际应用中，可根据实际中所需焊缝的宽度，来选择最终以几条焊道来实现主焊缝的形成；
进一步的，主焊缝至少包括一条焊道，且主焊缝的焊道数量与极耳的尺寸适配；
如在一些实施方式中，激光焊接一次焊接宽度在2.5mm以内，若超过了2.5mm则会对焊接质量造成影响；而本申请采用上述方案来解决上述问题，在保证激光焊接在其合理焊接行程范围内又能实现其超程的焊接；具体如下：
若需要实现6mm的主焊缝，而当前激光焊接的最高焊接行程又仅限在2.5mm以内时，则在实际应用时，可通过三条焊道来共同完成主焊缝的焊接，如图1中所示，三条焊道之间具有部分重叠，而三条焊道最终呈现出的焊缝即为6mm，满足焊接需求；本申请提供方法可根据实际中极耳的宽度尺寸来决定形成主焊缝时采用的焊道数量，令实际焊接时具备操作灵活性以及使用时的高兼容性。。
进一步的，请参见图1或图2，重熔焊缝的中线与其所覆盖的主焊缝的边缘之间的距离不大于0.5mm；
其中需要说明的是，在理想状态下，主焊缝的边缘可理解为一条直线，而上述重熔焊缝的中线可理解为平行于边缘的的直线，且该直线位于重熔焊缝的中间，即其焊接区域的中间位置。
进一步的，为了进一步提升焊接质量，本实施例提供以下技术方案：
具体的，在焊接之间，还包括以下步骤：对多层极耳进行收拢压紧；
在上述方案中，可通过压紧设备对多层极耳进行收拢压紧，令多层极耳的各层极耳之间实现紧密贴合，再进行激光焊接，如此即可减小后续焊接后出现气孔的概率，从而提升产品质量。
具体的，在焊接之前，还包括以下步骤：对多层极耳进行超声波预焊；
在上述方案中，通过对多层极耳进行超声波预焊，可实现多层极耳的极耳之间实现初步的贴合状态，为后续与待焊件之间的焊接提供稳定的基础；
需要说明的是，上述所述的超声波预焊其目的在于实现多层极耳状态的稳定，避免多层极耳内部存在间隙导致后续激光焊接时出现气孔的现象；而前述所述的多层极耳与转接片之间的焊接则不同，其为实现转接片与多层极耳之间的焊接。
进一步的，在上述方案中，在焊接前进行的步骤包括对多层极耳进行收拢压紧以及对多层极耳进行超声波预焊；需要说明的是，在实际应用时，可直接对多层极耳进行收拢压紧后进行激光焊接，在保证足够的压紧效果的前提下直接进行激光焊接，可有效确保后续的焊接效果；也可在实现多层极耳压紧后对多层极耳进行超声波预焊，即超声波焊接，多层极耳在进行超声波焊接后内部结构具有一定的连接稳定性，如此令多层极耳自身结构具有一定稳态后，后续在焊接时再对其进行进一步压紧焊接，可进一步保证焊接效果，此时则可降低对多层极耳于焊接时的压紧要求的情况下，也保证多层极耳内部各层之间的紧密贴合。
具体的，在焊接前，还包括以下步骤：
获取当前多层极耳的层数；
根据当前多层极耳的层数设置第一焊接参数；
在上述方案中，在实现不同层数极耳的焊接时，所采用的焊接参数也存在差异，故本申请提供的多层极耳激光焊接方法在设定第一焊接参数时，通过所焊接极耳的层数对应设置第一焊接参数，进一步设定第二焊接参数。
进一步的，主焊缝和重熔焊缝的形成可由连续焊接形成或间隔焊接形成；其中，连续焊接即激光的发射是连续的，激光连接打在极耳上，形成连贯的焊接轨迹；间隔焊接也可理解为点焊，即激光打在极耳上的焊接轨迹是不连续的，激光间断式的打在极耳上，具体应用方式根据实际情况进行选择。
具体的，当多层极耳的层数为0-25层时，第一焊接参数的激光发射功率为200W-400W，激光焊接速度为450mm/s-600mm/s。
具体的，当所述多层极耳的层数为26-50层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为450W-750W，激光焊接速度为300mm/s-450mm/s。
具体的，当所述多层极耳的层数为51-75层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为900W-1300W，激光焊接速度为200mm/s-350mm/s。
具体的，当所述多层极耳的层数为76-100层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为1700W-2000W，激光焊接速度为150mm/s-300mm/s。
具体的，第二焊接参数的激光发射功率与第一焊接参数的激光发射功率之比为0.6-0.8。
具体的，第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数激光焊接速度之比为0.4-0.6。
以下将以具体实施例进行进一步说明：
其中，以下各举例中主焊缝均由三条焊道形成；
例1：
当多层极耳层数为15层时，其中第一焊接参数中的激光发射功率为300W，激光焊接速度为550mm/s；第二焊接参数中的激光发射功率为180W，激光焊接速度为1100mm/s；分别以连续焊接和间隔焊接的方式进行焊接。
例2：当
当多层极耳层数为30层时，其中第一焊接参数中的激光发射功率为500W，激光焊接速度为450mm/s；第二焊接参数中的激光发射功率为360W，激光焊接速度为1000mm/s；分别以连续焊接和间隔焊接的方式进行焊接。
例3：
当多层极耳层数为60层时，其中第一焊接参数中的激光发射功率为1100W，激光焊接速度为250mm/s；第二焊接参数中的激光发射功率为700W，激光焊接速度为480mm/s；分别以连续焊接和间隔焊接的方式进行焊接；
例4：
当多层极耳层数为85层时，其中第一焊接参数中的激光发射功率为1800W，激光焊接速度为180mm/s；第二焊接参数中的激光发射功率为1100W，激光焊接速度为300mm/s；分别以连续焊接和间隔焊接的方式进行焊接；
最终检测极耳断裂率，具体数据结果如图7所示；
其中，由图7中可看出，增加了重熔焊接后的极耳断裂率较为增加重熔焊接的极耳断裂率得到了明显下降，基本都控制在15％左右，其中例2采用连续焊接并加上重熔焊接的情况下，极耳断裂率控制在了12％，其极耳形态的具体可参见图4；
其中，以例2的焊后金相结果做进一步说明，具体可参见图3-6；图3采用连续焊接，且未进行重熔焊接，即仅进行了主焊缝的焊接的效果图；图4为采用连续焊接加重熔焊接后的效果图；图5采用间隔焊接，且未进行重熔焊接，即仅进行了主焊缝的焊接的效果图；图6为采用间隔焊接并加重熔焊接后的效果图；
将图3与图4进行比较，图5与图6进行比较，可轻易看出，在图3中，多层极耳的断裂程度大且明显，而在图4中，仅看出有细微的断裂，极耳的大部分区域呈现出完整的形态，极耳断裂率在15％以下，可证明在采用了本实施例提供的多层极耳的焊接方法后，焊缝的成型效果更好，焊缝两侧的断裂倾向大大降低。
进一步的，在实际应用中，提升激光发射功率可在一定程度上提升激光的焊接效率，从而提升产品的生产效率，然而由于存在前述所述的在高功率作用下，极耳容易断裂的问题，激光的焊接效率也受到一定的制约；
本实施例提供的多层极耳激光焊接方法可在一定程度上解决上述技术问题，由于多层极耳的断裂率在一定范围内是可被接受的，故在使用本申请提供的技术方案后，在一定的焊接功率下降低了极耳的断裂率，令其与可接受的极耳断裂率拉开一定差距，而此时则可以加大激光发射功率，如此即使会提升一定的极耳断裂率，但最终的结果也在可接受范围内，从而可提升产品的生产效率。
综上所述，本申请提供的多层极耳的焊接方法焊缝成型较好，无过焊、虚焊、炸点等缺陷，焊缝金相气孔较少；同时，令焊缝两侧极耳断裂的倾向大大降低，提升多层极耳的焊接质量。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅是对本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本申请技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种多层极耳激光焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
令多层极耳与待焊件贴合；
对所述多层极耳与所述待焊件以第一焊接参数进行激光焊接，形成主焊缝：
在所述主焊缝的边缘以第二焊接参数进行激光焊接，形成重熔焊缝，且所述重熔焊缝覆盖所述主焊缝的边缘；
其中，所述第一焊接参数和第二焊接参数均包括激光发射功率和激光焊接速度；所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数的激光发射功率之比小于1；所述第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数的激光焊接速度之比小于1。
2.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：在焊接之前，还包括以下步骤：
获取当前多层极耳的层数；
根据当前多层极耳的层数设置所述第一焊接参数。
3.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：在焊接之前，还包括以下步骤：对所述多层极耳进行收拢压紧。
4.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：在焊接之前，还包括以下步骤：对所述多层极耳进行超声波预焊。
5.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：所述主焊缝和所述重熔焊缝的形成可由连续焊接形成或间隔焊接形成。
6.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：所述主焊缝至少包括一条焊道，且所述主焊缝的焊道数量与所述极耳的尺寸适配。
7.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：当所述多层极耳的层数为0-25层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为200W-400W，激光焊接速度为450mm/s-600mm/s。
8.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：当所述多层极耳的层数为26-50层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为450W-750W，激光焊接速度为300mm/s-450mm/s。
9.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：当所述多层极耳的层数为51-75层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为900W-1300W，激光焊接速度为200mm/s-350mm/s。
10.根据权利要求1所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：当所述多层极耳的层数为76-100层时，所述第一焊接参数的激光发射功率为1700W-2000W，激光焊接速度为150mm/s-300mm/s。
11.根据权利要求1-10任一项所述多层极耳激光焊接方法，其特征在于：所述第二焊接参数的激光发射功率与所述第一焊接参数激光发射功率之比为0.6-0.8。
12.根据权利要求1-10任一项所述多层极耳激光焊接方法，其特征在于：所述第一焊接参数的激光焊接速度与所述第二焊接参数激光焊接速度之比为0.4-0.6。
13.根据权利要求1-10任一项所述的多层极耳激光焊接方法，其特征在于：所述重熔焊缝的中线与其所覆盖的所述主焊缝的边缘之间的距离不大于0.5mm。
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