CN114211118A - 基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池焊接技术领域，且公开了基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，包括底板，所述底板顶端的中部开设有滑槽，所述滑槽的上方对称设有支撑杆，所述支撑杆的一端转动连接有活动杆，所述活动杆的数量为两个，两个所述活动杆相对靠近的一端均开设有限位槽。该基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，通过在电池外壳焊接前，通过进行喷砂工艺对电池外壳表面进行喷砂并钝化使其表面形成粗糙的磨砂面可降低金属的镜面反射效果，降低激光焊接时的激光发射率，并在焊接前测量焊缝的大小，并调整焊接头的参数，选取焊接点进行预焊接，当得到合适焊接效果后再进行全面焊接，避免激光光斑大小和激光功率不合适造成的激光能源浪费。

Description

基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺
技术领域
本发明涉及电池焊接技术领域，具体为基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺。
背景技术
新能源电池又指动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。其主要区别于用于汽车发动机启动的启动电池。多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。新能源汽车主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组成。其中电机、电控及组装和传统汽车基本相同，差价的原因在于电池驱动系统。从新能源汽车的成本构成看，电池驱动系统占据了新能源汽车成本的30-45％，而动力锂电池又占据电池驱动系统约75-85％的成本构成。在新能源汽车的发展过程中，电池是制约新能源汽车能否快速发展的重要因素，目前新能源汽车所使用的一般为电池组，即多块磷酸铁锂电池和三元锂电池组合而成的电池组，在使用前一般需要对外壳进行焊接，才能进行使用，在焊接过程中一般都是利用激光焊接完成的，激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
在电池外壳的焊接过程中，一般需要确立焊缝后使用激光头对焊缝进行均匀焊接，在此焊接过程中，焊缝的宽度以及长度并不是固定不变的，而在实际操作时，焊接头的功率以及发射出的光斑大小则是固定的，这在面对焊缝大小与激光光斑大小相匹配时并无不妥，但当激光光斑大小和功率明显大于焊缝的大小时则会显著造成能源的浪费，同时由于电池外科一般为金属构成，而金属外壳具有一定的镜面反射效果，导致了在焊接过程中会有一部分激光被发射出去，造成一定程度上的浪费，不能做到较佳的利用激光能源来进行焊接，实用性较低。
为了保证电池外壳焊接的正常进行，一般会将电池外壳放置在焊接设备上，并将焊缝朝上，通过移动激光焊接头来对焊缝进行焊接，这种焊接方式虽较为成熟也方便操作，但面对焊缝为周向环绕在外壳上时，就显得较为笨拙，此时就需要频繁的转动电池外壳来调整合适的位置进行焊接，进而造成工作效率显著的下降。
电池外壳的焊接过程中，由于使用了激光焊接，焊接温度较高一般都是将电池外壳置于工作台上进行焊接的，但焊接时不可避免的会造成电池外壳的移动，而此时由于工作台自身并未设置针对电池的限位装置，导致电池外壳位移以此导致焊接时出现倾斜，轻则造成焊缝的不均匀，重则造成需要返工的现象，这在一些高端电池对工艺要求较高的场合就变得不再适用。
发明内容
本发明提供了基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，具备避免能源浪费和方便周向焊缝焊接以及避免焊缝不均的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，包括底板，所述底板顶端的中部开设有滑槽，所述滑槽的上方对称设有支撑杆，所述支撑杆的一端转动连接有活动杆，所述活动杆的数量为两个，两个所述活动杆相对靠近的一端均开设有限位槽，所述限位槽的内部对称活动安装有限位块，所述限位块的一端均固定安装有夹块，所述支撑杆的一端固定安装有固定座，所述固定座的顶端均固定安装有电机，所述电机输出轴的一端与活动杆的一端固定连接。
优选的，所述限位槽的内部活动安装有螺纹杆，所述限位块的正面均固定安装有夹块，所述限位块的内部均开设有螺纹槽，所述螺纹杆与螺纹槽螺纹连接。
优选的，所述螺纹杆左右两端的螺纹方向相反且与之对应的限位块内部螺纹槽内部的螺纹方向相同。
优选的，所述支撑杆的底端均固定安装有滑块，所述支撑杆通过滑块与滑槽之间活动卡接，两个所述滑块之间均固定安装有位于滑槽内部的复位弹簧。
优选的，所述底板底端的四角位置上均固定安装有支撑腿，所述支撑腿的底端均固定安装有吸盘，所述底板底端的左右两侧均对称等距离开设有安装槽，所述安装槽的内部均活动安装有风扇。
优选的，所述底板的顶端固定安装有机架，所述机架顶端的中部开设有活动槽，所述活动槽的内部活动安装有活动块，所述活动块的底端固定安装有焊接头，所述活动块的一侧与外部直线传动装置连接。
基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，包含以下步骤：
S1：首先对电池外壳的表面进行清洁并烘干后送入喷砂车间进行处理；
S2：在喷砂车间内通过对电池外壳的表面使用喷料进行均匀表面喷砂，并对其进行打磨钝化后放入焊接装置的上方；
S3：对电池外壳进行限位固定，同时在焊接前使用测量工具测量焊缝的大小，并调整焊接头的参数，选取焊接点进行预焊接；
S4：当得到合适焊接效果后，通过启动焊接头并通过外部直线传动装置带动焊接头移动对电池外壳进行焊接；
S5：焊接后可启动安装槽内部的风扇对电池外壳进行快速降温，完成焊接。
优选的，所述喷料为二氧化硅颗粒或金刚砂颗粒，所述测量工具为激光测距仪，所述外部直线传动装置为直线推杆或液压气缸。
本发明具备以下有益效果：
1、该基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，通过在电池外壳焊接前，通过进行喷砂工艺对电池外壳表面进行喷砂并钝化使其表面形成粗糙的磨砂面可降低金属的镜面反射效果，降低激光焊接时的激光发射率，并在焊接前测量焊缝的大小，并调整焊接头的参数，选取焊接点进行预焊接，当得到合适焊接效果后再进行全面焊接，避免激光光斑大小和激光功率不合适造成的激光能源浪费。
2、该基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，通过在底板的顶端开设有安装槽，并在安装槽内部活动安装有支撑腿，而在支撑腿的一端则转动连接有活动杆，而活动杆的内部则活动安装有限位块，在对电池外壳进行焊接时，可通过将电池外壳的两端置于两个活动杆处，并将电池外壳两侧置于两个夹块之间，通过转动螺纹杆，此时由于螺纹杆左右两端的螺纹方向相同且与之对应限位块内部的螺纹槽螺纹方向相同，所以可以带动两个限位块和夹块相对靠近对电池外壳进行夹紧，在需要对周向焊缝进行焊接时，可启动两个支撑杆一端的电机即可带动活动杆相对支撑杆转动来带动电池转动，无需手动翻动电池外壳即可实现周向焊缝的焊接。
3、该基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，通过在支撑杆的底端固定有滑块，并通过滑块与滑槽之间活动卡接，在进行电池外壳的焊接前，可通过滑动支撑杆使得支撑杆相对滑槽位移，将电池置于两个活动杆之间时，位于滑槽内部的复位弹簧可提供弹力带动活动杆相对靠近对电池进行夹紧，阻止电池焊接时出现位移，避免造成焊缝不均匀，同时可启动安装槽内部的风扇对电池外壳进行快速降温，避免温度过高造成电池燃烧。
附图说明
图1为本发明焊接装置结构的示意图；
图2为本发明焊接装置底板结构的分解示意图；
图3为本发明焊接装置螺纹杆以及限位块结构的分解示意图；
图4为图2中A处结构的放大示意图。
图中：1、底板；2、安装槽；3、风扇；4、支撑腿；5、吸盘；6、滑槽；7、滑块；8、支撑杆；9、活动杆；10、固定座；11、电机；12、限位槽；13、螺纹杆；14、限位块；15、夹块；16、螺纹槽；17、机架；18、活动槽；19、活动块；20、焊接头；21、复位弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和3所示，基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，包括底板1，底板1顶端的中部开设有滑槽6，滑槽6的上方对称设有支撑杆8，支撑杆8的一端转动连接有活动杆9，活动杆9的数量为两个，两个活动杆9相对靠近的一端均开设有限位槽12，限位槽12的内部对称活动安装有限位块14，限位块14的一端均固定安装有夹块15，支撑杆8的一端固定安装有固定座10，固定座10的顶端均固定安装有电机11，电机11输出轴的一端与活动杆9的一端固定连接，限位槽12的内部活动安装有螺纹杆13，限位块14的正面均固定安装有夹块15，限位块14的内部均开设有螺纹槽16，螺纹杆13与螺纹槽16螺纹连接，螺纹杆13左右两端的螺纹方向相反且与之对应的限位块14内部螺纹槽16内部的螺纹方向相同，通过将电池外壳的两端置于两个活动杆9处，并将电池外壳两侧置于两个夹块15之间，通过转动螺纹杆13，此时由于螺纹杆13左右两端的螺纹方向相同且与之对应限位块14内部的螺纹槽16螺纹方向相同，所以可以带动两个限位块14和夹块15相对靠近对电池外壳进行夹紧，在需要对周向焊缝进行焊接时，可启动两个支撑杆8一端的电机11即可带动活动杆9相对支撑杆8转动来带动电池转动，无需手动翻动电池外壳即可实现周向焊缝的焊接。
如图2和图4所示，支撑杆8的底端均固定安装有滑块7，支撑杆8通过滑块7与滑槽6之间活动卡接，两个滑块7之间均固定安装有位于滑槽6内部的复位弹簧21，通过滑动支撑杆8使得支撑杆8相对滑槽6位移，将电池置于两个活动杆9之间时，位于滑槽6内部的复位弹簧21可提供弹力带动活动杆9相对靠近对电池进行夹紧，阻止电池焊接时出现位移，避免造成焊缝不均匀。
如图1所示，底板1底端的四角位置上均固定安装有支撑腿4，支撑腿4的底端均固定安装有吸盘5，底板1底端的左右两侧均对称等距离开设有安装槽2，安装槽2的内部均活动安装有风扇3，焊接后可启动安装槽2内部的风扇3对电池外壳进行快速降温，避免温度过高造成电池燃烧。
如图2所示，底板1的顶端固定安装有机架17，机架17顶端的中部开设有活动槽18，活动槽18的内部活动安装有活动块19，活动块19的底端固定安装有焊接头20，活动块19的一侧与外部直线传动装置连接，焊接头20为激光焊接头且可在活动块19的带动下相对活动槽18位移。
基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，包含以下步骤：
S1：首先对电池外壳的表面进行清洁并烘干后送入喷砂车间进行处理；
S2：在喷砂车间内通过对电池外壳的表面使用喷料进行均匀表面喷砂，并对其进行打磨钝化后放入焊接装置的上方；
S3：对电池外壳进行限位固定，同时在焊接前使用测量工具测量焊缝的大小，并调整焊接头20的参数，选取焊接点进行预焊接；
S4：当得到合适焊接效果后，通过启动焊接头20并通过外部直线传动装置带动焊接头20移动对电池外壳进行焊接；
S5：焊接后可启动安装槽2内部的风扇3对电池外壳进行快速降温，完成焊接，喷料为二氧化硅颗粒或金刚砂颗粒，测量工具为激光测距仪，外部直线传动装置为直线推杆或液压气缸，通过进行喷砂工艺对电池外壳表面进行喷砂并钝化使其表面形成粗糙的磨砂面可降低金属的镜面反射效果，降低激光焊接时的激光发射率，并在焊接前测量焊缝的大小，并调整焊接头20的参数，选取焊接点进行预焊接，当得到合适焊接效果后再进行全面焊接，避免激光光斑大小和激光功率不合适造成的激光能源浪费。
工作原理，该基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，首先对电池外壳的表面进行清洁并烘干后送入喷砂车间进行处理，在喷砂车间内通过对电池外壳的表面使用二氧化硅颗粒或金刚砂颗粒进行均匀表面喷砂，并对其进行打磨钝化后放入焊接装置的上方，通过将电池外壳的两端置于两个活动杆9处，并将电池外壳两侧置于两个夹块15之间，通过转动螺纹杆13，此时由于螺纹杆13左右两端的螺纹方向相同且与之对应限位块14内部的螺纹槽16螺纹方向相同，所以可以带动两个限位块14和夹块15相对靠近对电池外壳进行夹紧，且通过滑动支撑杆8使得支撑杆8相对滑槽6位移，将电池置于两个活动杆9之间时，位于滑槽6内部的复位弹簧21可提供弹力带动活动杆9相对靠近对电池进行夹紧，在需要对周向焊缝进行焊接时，可启动两个支撑杆8一端的电机11即可带动活动杆9相对支撑杆8转动来带动电池转动，无需手动翻动电池外壳即可实现周向焊缝的焊接，同时在焊接前测量焊缝的大小，并调整焊接头20的参数，选取焊接点进行预焊接，当得到合适焊接效果后再进行全面焊接，焊接后可启动安装槽2内部的风扇3对电池外壳进行快速降温，避免温度过高造成电池燃烧。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)顶端的中部开设有滑槽(6)，所述滑槽(6)的上方对称设有支撑杆(8)，所述支撑杆(8)的一端转动连接有活动杆(9)，所述活动杆(9)的数量为两个，两个所述活动杆(9)相对靠近的一端均开设有限位槽(12)，所述限位槽(12)的内部对称活动安装有限位块(14)，所述限位块(14)的一端均固定安装有夹块(15)，所述支撑杆(8)的一端固定安装有固定座(10)，所述固定座(10)的顶端均固定安装有电机(11)，所述电机(11)输出轴的一端与活动杆(9)的一端固定连接。
2.根据权利要求1所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，其特征在于：所述限位槽(12)的内部活动安装有螺纹杆(13)，所述限位块(14)的正面均固定安装有夹块(15)，所述限位块(14)的内部均开设有螺纹槽(16)，所述螺纹杆(13)与螺纹槽(16)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，其特征在于：所述螺纹杆(13)左右两端的螺纹方向相反且与之对应的限位块(14)内部螺纹槽(16)内部的螺纹方向相同。
4.根据权利要求1所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，其特征在于：所述支撑杆(8)的底端均固定安装有滑块(7)，所述支撑杆(8)通过滑块(7)与滑槽(6)之间活动卡接，两个所述滑块(7)之间均固定安装有位于滑槽(6)内部的复位弹簧(21)。
5.根据权利要求1所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，其特征在于：所述底板(1)底端的四角位置上均固定安装有支撑腿(4)，所述支撑腿(4)的底端均固定安装有吸盘(5)，所述底板(1)底端的左右两侧均对称等距离开设有安装槽(2)，所述安装槽(2)的内部均活动安装有风扇(3)。
6.根据权利要求1所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接装置，其特征在于：所述底板(1)的顶端固定安装有机架(17)，所述机架(17)顶端的中部开设有活动槽(18)，所述活动槽(18)的内部活动安装有活动块(19)，所述活动块(19)的底端固定安装有焊接头(20)，所述活动块(19)的一侧与外部直线传动装置连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，其特征在于：包含以下步骤：
S1：首先对电池外壳的表面进行清洁并烘干后送入喷砂车间进行处理；
S2：在喷砂车间内通过对电池外壳的表面使用喷料进行均匀表面喷砂，并对其进行打磨钝化后放入焊接装置的上方；
S3：对电池外壳进行限位固定，同时在焊接前使用测量工具测量焊缝的大小，并调整焊接头(20)的参数，选取焊接点进行预焊接；
S4：当得到合适焊接效果后，通过启动焊接头(20)并通过外部直线传动装置带动焊接头(20)移动对电池外壳进行焊接；
S5：焊接后可启动安装槽(2)内部的风扇(3)对电池外壳进行快速降温，完成焊接。
8.根据权利要求7所述的基于激光技术在新能源电池复合焊接工艺，其特征在于：所述喷料为二氧化硅颗粒或金刚砂颗粒，所述测量工具为激光测距仪，所述外部直线传动装置为直线推杆或液压气缸。
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