CN114406511A - 电加热装置腔体总成的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了电加热装置腔体总成的焊接方法，其中，所述焊接方法包括：S1、焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体和盖体的外圈，以形成密闭腔室；S2、向所述密闭腔室通入第一保护气体至所述密闭腔室内达到预定压力；S3、焊接所述加热腔体和盖体的中部。通过在密闭腔室内提供预定压力的第一保护气体，可以从背部对熔池中的熔体提供托举作用，降低熔池烧穿几率，从而改善焊接质量。
Description
技术领域
本申请涉及电加热装置领域，更具体地说，涉及一种电加热装置腔体总成的焊接方法。
背景技术
电加热装置作为新能源汽车的热能来源，为乘员舱提供暖风、并为电池包等设备加热，是新能源汽车的核心部件之一，而其加热的稳定性是保障新能源汽车安全、舒适驾驶的基本要求。电加热装置的关键部件腔体总成(换热器本体)是由压铸铝合金制备而成，其主要分布两部分，一部分为加热腔体，其内部具有平行分布的流体槽道，另一部分为盖体，主要用于和其他电子部件连接。现有技术的瓶颈问题之一是压铸高硅铝合金加热腔体总成的制作，即加热腔体总成所用铝合金的加热腔体和盖板之间的连接问题。
采用压铸铝合金材料的电加热装置腔体总成采用激光焊接技术时，易产生气孔、凹陷以及烧穿等缺陷，极大影响电加热装置腔体总成的密封性能，给电加热器高压电器腔带来严重安全隐患。
因此，如何改善电加热装置腔体总成的焊接质量成为本领域需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提出了一种电加热装置腔体总成的焊接方法，以改善电加热装置腔体总成的焊接质量。
根据本申请，提出了一种电加热装置腔体总成的焊接方法，其中，所述焊接方法包括：S1、焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体和盖体的外圈，以形成密闭腔室；S2、向所述密闭腔室通入第一保护气体至所述密闭腔室内达到预定压力；S3、焊接所述加热腔体和盖体的中部。
可选地，在步骤S2中，向所述密闭腔室通入第一保护气体至所述密闭腔室内的压力达到并保持在0.1MPa-0.2MPa。
可选地，所述加热腔体包括介质进口和介质出口，在步骤S2中，封堵所述介质出口，通过所述介质进口引入所述第一保护气体并在达到设定压力时封闭所述密闭腔室。
可选地，在步骤S3中，监测所述密闭腔室内的压力并根据监测情况调节焊接操作。
可选地，通过进气管道从所述介质进口引入所述第一保护气体，在所述进气管道中设置压力监测元件和控制阀。
可选地，在步骤S1和S3中，采用激光焊接并沿固定路径进行焊接，所述固定路径包括深度为0.4mm-0.6mm、宽度为2mm-4mm的凹槽。
可选地，所述激光焊接的激光束与所述盖体表面呈30°-45°倾斜入射，所述激光焊接通过喷嘴喷射第二保护气体，所述喷嘴与所述激光束呈30°-60°夹角。
可选地，所述激光焊接的激光功率为1500W-2000W，焊接速度为1.5m/min-3m/min，激光离焦量为-2mm-+2mm；和/或，所述第一保护气体和第二保护气体各自为氮气或惰性气体。
可选地，在步骤S1中，通过焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体和盖体的外圈形成环形焊缝；在步骤S3中，焊接所述加热腔体和盖体的中部形成多个直线焊缝。
可选地，所述加热腔体和盖体为铸造铝合金件。
根据本申请的技术方案，通过在密闭腔室内提供预定压力的第一保护气体，可以从背部对熔池中的熔体提供托举作用，降低熔池烧穿几率，从而改善焊接质量。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1为使用根据本申请优选实施方式的焊接方法获得的电加热装置腔体总成的俯视图；
图2为显示图1的内部结构的局部剖视图；
图3为显示通过进气管道引入第一保护气体的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
本申请提供一种电加热装置腔体总成的焊接方法，其中，所述焊接方法包括：S1、焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体10和盖体20的外圈，以形成密闭腔室30；S2、向所述密闭腔室30通入第一保护气体至所述密闭腔室30内达到预定压力；S3、焊接所述加热腔体10和盖体20的中部。
通过在密闭腔室30内提供预定压力的第一保护气体，可以从背部对熔池中的熔体提供托举作用，降低熔池烧穿几率，从而改善焊接质量。具体的，在步骤S3中，焊接加热腔体10和盖体20时，加热腔体10和盖体20的一部分吸收热量熔化为液态的熔体，第一保护气体能够快速冷却熔体并通过预定压力抵抗熔体的重力(即托举熔体)，防止或减缓因熔体的宽度超过加热腔体10在熔体下方部分的宽度而向侧方溢出的趋势。
其中，提供的第一保护气体，需在密闭腔室30内保持预定压力，以确保对熔体提供有效的托举作用。为提供对熔体的托举作用并避免对密闭腔室30的损坏，预定压力可以根据实际情况(例如加热腔体10和盖体20的尺寸、材质)设置在适当范围。优选地，在步骤S2中，向所述密闭腔室30通入第一保护气体至所述密闭腔室30内的压力达到并保持在0.1MPa-0.2MPa。
本申请中，可以采用适当方式将第一保护气体提供到密闭腔室30中并使第一保护气体在密闭腔室30内形成持续的预定压力。具体的，如图1所示，所述加热腔体10包括介质进口11和介质出口12(介质进口11和介质出口12在电加热装置腔体总成组装完成后用作换热介质的入口和出口，二者均与密闭腔室30连通)，在步骤S2中，封堵介质出口12(可以在整个焊接过程中封堵介质出口12，以便步骤S1的焊接和后续的测试)，通过所述介质进口11引入所述第一保护气体并在达到设定压力时封闭所述密闭腔室30。
其中，优选地，可以监测密闭腔室30内的压力。通过监测密闭腔室30内的压力，一方面可以用于监测步骤S3的焊接，另一方面可以确定步骤S2中停止提供第一保护气体的时机。
在步骤S3中，可以监测所述密闭腔室30内的压力并根据监测情况调节焊接操作。通过监测密闭腔室30内的压力，可以及时掌握焊接情况并作出相应的操作调整。例如，当密闭腔室30内的压力下降，当下降程度较低，则需要继续提供第一保护气体以使密闭腔室30内的压力上升到预定压力，以确保对熔体提供有效的托举作用；当下降程度较大，说明在加热腔体10和盖体20之间存在焊接缺陷造成密闭腔室30漏气，从而能够提醒操作人员检查焊缝质量并进行适当处理。
此外，可以理解的，为在密闭腔室30内形成持续压力，应当在密闭腔室30内达到预定压力时，适时地封闭密闭腔室30，以停止向密闭腔室30继续提供第一保护气体。为此，可以在向密闭腔室30提供第一保护气体的同时监测密闭腔室30内的压力。
为实现对密闭腔室30内的压力监测，可以采用适当的方式。为便于设置，优选地，通过进气管道201从所述介质进口11引入所述第一保护气体，在所述进气管道201中设置压力监测元件和控制阀。由于通过进气管道从介质进口11引入第一保护气体，因而进气管道201与密闭腔室30连通，通过监测进气管道201内的压力即为监测密闭腔室30内的压力。
在步骤S2中，向密闭腔室30内提供第一保护气体时，通过进气管道201从介质进口11引入第一保护气体(进气管道可以连接外部气源)。通过使控制阀开启，即可向密闭腔室30内提供第一保护气体。此外，通过控制阀截断进气管道201的供气，即可完成对密闭腔室30的封闭(介质出口12一直为封闭状态)。
具体的，如图3所示，在焊接时，将加热腔体10和盖体20定位到具有密封垫101的工装300上，使得密封垫101密封介质进口11。密封垫101具有与介质进口11连通的通孔，工装300设置有连接进气管道201的插孔和连接密封垫101的通孔与所述插孔的连接孔，进气管道201提供的第一保护气体可以经由插孔、连接孔、通孔进入介质进口11。
当加热腔体10和盖体20焊接完成后，通过将施加在腔体总成上的压力卸载，相当于同时移除了压力监测元件和控制阀，无需在密闭腔室30内设置额外的监控装置。
此外，可以采用适当的方式封堵介质出口12。优选地，可以通过焊接工装的密封件封堵介质出口12。在焊接结束后，可以通过将工件从焊接工装取下而解除密封，以便释放密闭腔室30内的第一保护气体。
另外，为便于控制，可以通过控制模块对控制阀、阀门进行相应控制。压力监测元件可以与控制模块电连接，使得控制模块能够根据压力监测元件的反馈对控制阀、阀门进行相应的控制。
本申请中，可以采用适当的焊接方式完成步骤S1和S3中的焊接。例如，在步骤S1和S3中，可以采用激光焊接并沿固定路径进行焊接，所述固定路径包括凹槽，以确保焊缝的位置精确。凹槽的深度可以根据所需焊穿的工件厚度以及设定的熔深来确定，针对本申请的加热腔体10、盖体20而言，凹槽的深度为0.4mm-0.6mm、宽度为2mm-4mm。
根据加热腔体10、盖体20的材质、厚度、焊接位置以及所需形成的焊缝宽度、强度等，激光焊接可以采用适当的参数。优选地，所述激光焊接的激光束与所述盖体20表面呈30°-45°倾斜入射，所述激光焊接通过喷嘴喷射第二保护气体，所述喷嘴与所述激光束呈30°-60°夹角。此外，所述激光焊接的激光功率可以为1500W-2000W，焊接速度可以为1.5m/min-3m/min，激光离焦量可以为-2mm-+2mm，以确保所需获得的焊缝的熔深和熔宽。
本申请中，第一保护气体和第二保护气体可以为相同或不同的保护气体，优选为相同的保护气体，以便通过相同的外部气源供给。例如，第一保护气体和第二保护气体可以均为氮气或惰性气体(例如氩气)。
在步骤S1中，可以焊接加热腔体10和盖体20的外圈形成所需的焊缝形式。为简化操作，优选地，在步骤S1中，通过焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体10和盖体20的外圈形成环形焊缝40，也就是形成一个完整的环形焊缝40。其中，环形焊缝40指焊缝形成完整的一个封闭环形，具体可以是规则的封闭环或者任意不规则的封闭环。
在步骤S3中，可以焊接加热腔体10和盖体20的中部形成所需的焊缝形式。为便于焊接且在加热腔体10和盖体20的中部较大区域形成稳定的连接，如图1和图2所示，所示，可以焊接所述加热腔体10和盖体20的中部形成多个直线焊缝50。根据加热腔体10和盖体20的中部焊接范围，可以设定直线焊缝50的数量、间距。优选地，直线焊缝50的数量为6-8个，直线焊缝50的中心距为15mm-35mm。
本申请中，加热腔体10内具有水道结构，并且加热腔体10设有进水管(限定介质进口11)、出水管(限定介质出口12)等，为便于制作，加热腔体10可以采用铸造成型。盖体20结构相对简单，也可以采用铸造等方式成型。为此，加热腔体10、盖体20可以采用适当的适于铸造的材质，以在便于铸造成型的同时满足相应的功能以及力学性能要求。优选地，所述加热腔体10和盖体20为铸造铝合金件。
下面通过实施例和对比例说明本申请的方法的优点。
对比例
首先通过激光焊接连接加热腔体10和盖体20的外圈，然后激光焊接连接加热腔体10和盖体20的中部形成7个直线焊缝。
焊接成品率为60％以下，加热腔体10和盖体20存在凹陷过多或焊穿等缺陷。
实施例1
使用本申请的方法焊接加热腔体10和盖体20，其中：在步骤S2中，向所述密闭腔室30通入第一保护气体至所述密闭腔室30内的压力达到并保持在0.1MPa；激光焊接的激光束与盖体20表面呈40°倾斜入射，喷嘴与所述激光束呈50°夹角；激光功率为1500W，焊接速度为1.5m/min，激光离焦量为-1mm；直线焊缝50的数量为7个，直线焊缝50的中心距为25mm。
焊接成品率为95％，加热腔体10和盖体20未出现凹陷过多或焊穿等缺陷。
实施例2
使用实施例1的方法焊接加热腔体10和盖体20，其中：在步骤S2中，向所述密闭腔室30通入第一保护气体至所述密闭腔室30内的压力达到并保持在0.15MPa；激光焊接的激光束与盖体20表面呈30°倾斜入射，喷嘴与所述激光束呈30°夹角；激光功率为1800W，焊接速度为2m/min，激光离焦量为-2mm；直线焊缝50的数量为6个，直线焊缝50的中心距为15mm。
焊接成品率为95％，加热腔体10和盖体20未出现凹陷过多或焊穿等缺陷。
实施例3
使用实施例1的方法焊接加热腔体10和盖体20，其中：在步骤S2中，向所述密闭腔室30通入第一保护气体至所述密闭腔室30内的压力达到并保持在0.2MPa；激光焊接的激光束与盖体20表面呈45°倾斜入射，喷嘴与所述激光束呈60°夹角；激光功率为2000W，焊接速度为2.5m/min，激光离焦量为+2mm；直线焊缝50的数量为5个，直线焊缝50的中心距为35mm。
焊接成品率为95％，加热腔体10和盖体20未出现凹陷过多或焊穿等缺陷。
由此可见，本申请的方法能够改善加热腔体10和盖体20的焊接连接，显著提高成品率。
以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
S1、焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体(10)和盖体(20)的外圈，以形成密闭腔室(30)；
S2、向所述密闭腔室(30)通入第一保护气体至所述密闭腔室(30)内达到预定压力；
S3、焊接所述加热腔体(10)和盖体(20)的中部。
2.根据权利要求1所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，在步骤S2中，向所述密闭腔室(30)通入第一保护气体至所述密闭腔室(30)内的压力达到并保持在0.1MPa-0.2MPa。
3.根据权利要求1所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，所述加热腔体(10)包括介质进口(11)和介质出口(12)，其中，在步骤S2中，封堵所述介质出口(12)，通过所述介质进口(11)引入所述第一保护气体并在达到设定压力时封闭所述密闭腔室(30)。
4.根据权利要求3所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，在步骤S3中，监测所述密闭腔室(30)内的压力并根据监测情况调节焊接操作。
5.根据权利要求4所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，通过进气管道(201)从所述介质进口(11)引入所述第一保护气体，在所述进气管道(201)中设置压力监测元件和控制阀。
6.根据权利要求1所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，在步骤S1和S3中，采用激光焊接并沿固定路径进行焊接，所述固定路径包括深度为0.4mm-0.6mm、宽度为2mm-4mm的凹槽。
7.根据权利要求6所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，所述激光焊接的激光束与所述盖体(20)表面呈30°-45°倾斜入射，所述激光焊接通过喷嘴喷射第二保护气体，所述喷嘴与所述激光束呈30°-60°夹角。
8.根据权利要求6或7所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于：
所述激光焊接的激光功率为1500W-2000W，焊接速度为1.5m/min-3m/min，激光离焦量为-2mm-+2mm；和/或，
所述第一保护气体和第二保护气体各自为氮气或惰性气体。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，在步骤S1中，通过焊接所述电加热装置腔体总成的加热腔体(10)和盖体(20)的外圈形成环形焊缝(40)；在步骤S3中，焊接所述加热腔体(10)和盖体(20)的中部形成多个直线焊缝(50)。
10.根据权利要求1-7中任意一项所述的电加热装置腔体总成的焊接方法，其特征在于，所述加热腔体(10)和盖体(20)为铸造铝合金件。
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