CN117259950A - 超声波滚焊方法和超声波滚焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声波滚焊方法和超声波滚焊装置。该超声波滚焊方法包括：在焊接区域涂敷助焊剂；在焊接区域进行超声波滚焊。本申请的超声波滚焊方法，能够有效解决当前的复合集流体超声波滚焊粘连金属的问题。

Description

超声波滚焊方法和超声波滚焊装置

技术领域

本发明涉及超声波滚焊技术领域，具体而言，涉及一种超声波滚焊方法和超声波滚焊装置。

背景技术

在能源危机和环境污染问题的压力下，安全、环保、节能已成为当今汽车发展的主题，新能源汽车因其节能、环保无污染的优势，受到交通、能源部门的高度重视和大力扶持。其中动力电池作为电动汽车的动力来源，是电动汽车的关键部件。近年来动力电池价格昂贵，续航里程短，一直是行业发展的制约点，为此需要降低成本及提升能量密度。减少其中非活性物质的质量占比是方向之一，因此面密度较低且安全性能优越的复合集流体的应用势在必行。

复合集流体由中间的聚合物层与两侧的金属镀层组成，由于聚合物层不导电，因此聚合物层两侧无法导通，需要先将金属箔材焊接在复合集流体的两侧，作为复合集流体的极耳。当前采用的方法为通过超声波滚焊的方式将金属箔材焊接在复合集流体的两侧。在超声波滚焊的过程中焊轮焊齿在焊接完成后的脱模过程中，由于加工精度的差异以及焊齿与材料的应力的关系会存在焊轮粘连金属的现象，造成焊印不平整、焊印拉扯、粘料断带以及焊轮粘连金属等情况，影响极片焊接品质，造成后续电芯电性能差异、焊轮粘连金属清洁困难等问题。

因此解决当前复合集流体超声波滚焊粘连金属的问题迫在眉睫。

发明内容

鉴于此，本说明书提供了一种超声波滚焊方法和超声波滚焊装置，能够有效解决当前的复合集流体超声波滚焊粘连金属的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种超声波滚焊方法，包括：

在焊接区域涂敷助焊剂；

在焊接区域进行超声波滚焊。

进一步地，在焊接区域涂敷助焊剂的步骤包括：

在第一焊轮的焊接区域涂敷助焊剂；

在第二焊轮的焊接区域涂敷助焊剂。

进一步地，助焊剂通过喷涂或者涂抹的方式涂敷在焊接区域。

进一步地，助焊剂按照预设频率间隔涂敷或者连续涂敷在焊接区域。

进一步地，助焊剂为水、低固含量免清洗助焊剂、水溶性助焊剂中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种超声波滚焊装置，包括：

焊轮组，包括相对设置的第一焊轮和第二焊轮；

助焊剂涂敷装置，被构造为向第一焊轮和第二焊轮的焊接区域涂敷助焊剂；

助焊剂罐，助焊剂涂敷装置与助焊剂罐连接，并由助焊剂罐供应助焊剂；

控制器，控制助焊剂涂敷装置向第一焊轮和第二焊轮的焊接区域涂敷助焊剂。

进一步地，助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴和控制阀，助焊剂喷嘴连接至助焊剂罐，控制阀控制助焊剂喷嘴的助焊剂供应量，助焊剂喷嘴被构造为向第一焊轮和第二焊轮的焊接区域喷涂助焊剂。

进一步地，助焊剂喷嘴为两个，其中一个助焊剂喷嘴朝向第一焊轮的焊接区域，另一个助焊剂喷嘴朝向第二焊轮的焊接区域，每个助焊剂喷嘴上均设置有控制阀。

进一步地，助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴、控制阀和涂抹单元，助焊剂喷嘴连接至助焊剂罐，控制阀控制助焊剂喷嘴的助焊剂供应量，助焊剂喷嘴朝向涂抹单元，涂抹单元朝向焊轮组。

进一步地，涂抹单元包括伸缩机构和吸液件，吸液件设置在伸缩机构朝向焊轮组的伸缩端，并在伸缩机构的伸出作用下与焊轮组的焊接区域接触。

本申请的超声波滚焊方法，包括：在焊接区域涂敷助焊剂；在焊接区域进行超声波滚焊。该超声波滚焊方法在进行超声波滚焊过程中，打破超声波滚焊不使用助焊剂的常规认知，在超声波滚焊过程中增加助焊剂，利用助焊剂辅助超声波滚焊降低焊轮焊接完成后的脱模应力，从而改善超声波滚焊过程中的焊轮粘料问题，解决了焊轮粘连金属带来的极片电性能差异以及焊轮粘连金属的清洁保养困难的问题，有效解决了当前的复合集流体超声波滚焊粘连金属的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的超声波滚焊方法流程图；

图2为本发明第一实施例的超声波滚焊装置的结构示意图；

图3为本发明第二实施例的超声波滚焊装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一焊轮；2、第二焊轮；3、助焊剂罐；4、控制器；5、助焊剂喷嘴；6、控制阀；7、涂抹单元；8、伸缩机构；9、吸液件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本申请的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本申请而不用于限制范围，在阅读了本申请之后，本领域技术人员对本申请的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，超声波滚焊方法包括：在焊接区域涂敷助焊剂；在焊接区域进行超声波滚焊。

该超声波滚焊方法在进行超声波滚焊过程中，打破超声波滚焊不使用助焊剂的常规认知，在超声波滚焊过程中采用了增加助焊剂的方式，利用助焊剂辅助超声波滚焊，降低焊轮焊接完成后的脱模应力，从而改善超声波滚焊过程中的焊轮粘料问题，解决了焊轮粘连金属带来的极片电性能差异以及焊轮粘连金属的清洁保养困难的问题，有效解决了当前的复合集流体超声波滚焊粘连金属的问题。

在进行超声波滚焊时，先在焊轮的焊接区域涂敷助焊剂，之后使得复合集流体和上下箔材形成的待焊接结构从第一焊轮1和第二焊轮2之间的焊接间隙穿过，待焊接结构从第一焊轮1和第二焊轮2之间的焊接间隙穿过的过程中，在第一焊轮1和第二焊轮2的超声波作用下，使得复合集流体两侧的箔材能够与复合集流体稳定焊接在一起。由于焊接区域涂敷有助焊剂，一方面助焊剂可以降低焊接区域的温度从而降低焊轮与焊接金属之间的应力，另一方面助焊剂的湿润效果可以降低焊轮与焊接金属之间的脱模应力。因此第一焊轮1和第二焊轮2在对复合集流体和两侧的箔材进行焊接时，能够受到助焊剂的影响，不会发生粘连金属的现象，因此对于超声波滚焊的过程中，焊轮焊齿在焊接完成脱模过程中，由于加工精度的差异以及焊齿与材料的应力的关系会存在焊轮粘连金属的现象会进行有效改善，避免造成焊印不平整、焊印拉扯、粘料断带以及焊轮粘连金属等问题，改善极片焊接品质，避免造成后续电芯电性能差异、焊轮粘连金属清洁困难等问题。

此处的焊接区域为焊轮对待焊接结构进行焊接时的焊接位置，可以为焊轮表面与待焊接结构进行焊接的位置，也可以为待焊接结构表面受到焊轮焊接作用的位置，因此，助焊剂可以涂敷在焊轮表面，也可以涂敷在待焊接结构的箔材表面，也即待焊接结构的与焊轮接触的表面，从而使得助焊剂起到有效的焊接改善效果。

在一个实施例中，在焊接区域涂敷助焊剂的步骤包括：

在第一焊轮1的焊接区域涂敷助焊剂；

在第二焊轮2的焊接区域涂敷助焊剂。

在本实施例中，由于第一焊轮1从待焊接结构的第一侧进行焊接，第二焊轮2从待焊接结构的第二侧进行焊接，因此在第一焊轮1和第二焊轮2的焊接区域均需要涂敷助焊剂，来避免第一焊轮1和第二焊轮2在焊接过程中与待焊接结构的金属发生粘连问题。

在一个实施例中，助焊剂通过喷涂或者涂抹的方式涂敷在焊接区域。助焊剂涂敷在焊接区域的方式可以为多种，比如喷涂等非接触方式进行涂敷，或者涂抹等接触方式进行涂敷，在进行助焊剂的涂敷时，需要保证助焊剂在焊接位置涂敷的均匀性，从而保证良好的焊接效果和焊接质量。

在进行喷涂或者涂抹过程中，可以采用左右扫动的方式实现在待焊接结构宽度方向上的助焊剂的涂敷，使得焊接过程中，助焊剂可以作用于焊接位置处待焊接结构的整个宽度方向，实现全方位的助焊，避免出现遗漏区域，保证焊接质量。才外，还可以对进行助焊剂涂敷的装置进行设计，使得进行涂敷的结构的涂敷宽度大于或者等于待焊接结构的宽度，从而能够在涂敷的过程中，使得助焊剂的涂敷区域的宽度能够覆盖整个待焊接结构的宽度，避免出现助焊剂遗漏区域。

在一个实施例中，助焊剂按照预设频率间隔涂敷或者连续涂敷在焊接区域。

在本实施例中，助焊剂在进行涂敷过程中，可以采用间隔涂敷的方式持续进行助焊剂的涂敷，也可以采用连续涂敷的方式进行助焊剂的涂敷。当采用间隔涂敷的方式时，只需要能够保证助焊剂的涂敷区域连续即可，能够减少助焊剂的用量，避免助焊剂的浪费，当采用连续涂敷的方式时，能够实现助焊剂的连续输送涂敷，能够保证助焊剂的连续性，更加有效地保证焊轮与待焊接结构的金属在焊接完成之后的有效分离，避免发生焊轮粘料问题。

在一个实施例中，助焊剂为水、低固含量免清洗助焊剂、水溶性助焊剂中的至少一种。不同的助焊剂种类，涂抹方式频率无明显区别。但与超声波滚焊的速度以及频率振幅等参数有关。

助焊剂可以为上述的助焊剂中的一种，也可以为上述助焊剂中的任意组合。

结合参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，超声波滚焊装置包括：焊轮组，包括相对设置的第一焊轮1和第二焊轮2；助焊剂涂敷装置，被构造为向第一焊轮1和第二焊轮2的焊接区域涂敷助焊剂；助焊剂罐3，助焊剂涂敷装置与助焊剂罐3连接，并由助焊剂罐3供应助焊剂；控制器4，控制助焊剂涂敷装置向第一焊轮1和第二焊轮2的焊接区域涂敷助焊剂。

在本实施例中，焊轮组的第一焊轮1和第二焊轮2之间形成焊接间隙，复合集流体和上下箔材形成的待焊接结构可以从焊接间隙穿过，之后可以通过第一焊轮1对复合集流体和上箔材进行超声波滚焊，通过第二焊轮2对复合集流体和下箔材进行超声波滚焊，实现复合集流体和上下箔材的同步焊接，提高焊接效率，保证焊接质量和焊接一致性。助焊剂罐3用于在进行超声波滚焊过程中向焊接区域提供助焊剂，助焊剂涂敷装置则用于将助焊剂罐3所提供的助焊剂具体涂敷到焊接区域，实现对超声波滚焊过程中的助焊作用，避免发生焊轮粘连金属的问题，控制器4则用于对超声波滚焊装置的工作过程进行控制，具体包括焊轮组的工作状态的控制，助焊剂罐3内的助焊剂的输送控制，助焊剂涂敷装置的助焊剂涂敷控制等，这些结构的控制均统一由控制器4进行控制，使得控制过程在同一环境下进行，保证了各个结构工作过程中的协调一致性。控制器4例如为PLC电路。

在一个实施例中，助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴5和控制阀6，助焊剂喷嘴5连接至助焊剂罐3，控制阀6控制助焊剂喷嘴5的助焊剂供应量，助焊剂喷嘴5被构造为向第一焊轮1和第二焊轮2的焊接区域喷涂助焊剂。

在本实施例中，控制阀6可以设置在助焊剂喷嘴5的供液通道上，也可以设置在助焊剂罐3连接至助焊剂喷嘴5的供液管路上，由于调节由助焊剂喷嘴喷涂至焊轮上的助焊剂的量，使得助焊剂的喷涂量与焊接过程中的需求量一致，在保证焊接过程中有效消除焊轮粘连金属的问题的同时，避免助焊剂喷涂量过大而造成浪费。助焊剂喷嘴5可以为圆孔，进行雾化喷涂，实现对焊轮表面的大面积喷涂，也可以设计为扁形喷孔，扁形喷孔在焊轮的轴向方向的宽度大于或者等于待焊接结构的宽度，从而保证能够全面覆盖待焊接结构的宽度方向，实现全区域助焊，避免出现遗漏。

在一个实施例中，助焊剂喷嘴5为两个，其中一个助焊剂喷嘴5朝向第一焊轮1的焊接区域，另一个助焊剂喷嘴5朝向第二焊轮2的焊接区域，每个助焊剂喷嘴5上均设置有控制阀6。

在本实施例中，每一个焊轮均对应设置一组助焊剂喷嘴5和控制阀6，使得每一个焊轮的助焊剂控制均由该焊轮所对应的助焊剂喷嘴5和控制阀6控制，能够实现第一焊轮1和第二焊轮2的助焊剂喷涂量的分开控制，使得在焊接过程中，第一焊轮1和第二焊轮2的助焊剂供应量可以根据需要进行调整，可以一样，也可以不一样，从而使得待焊接结构的上下结构的焊接一致性能够更加良好，焊接质量更好。

助焊剂输送量不同的调节主要是针对不同的焊机参数，例如不同的焊接速度所需要的助焊剂的量会有差异，理论上焊接速度越快需要的助焊剂量越多。第一、第二焊轮之间的助焊剂量一般保持一致。

在一个实施例中，助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴5、控制阀6和涂抹单元7，助焊剂喷嘴5连接至助焊剂罐3，控制阀6控制助焊剂喷嘴5的助焊剂供应量，助焊剂喷嘴5朝向涂抹单元7，涂抹单元7朝向焊轮组。

在本实施例中，通过设置涂抹单元7，能够利用涂抹单元7直接对第一焊轮1和第二焊轮2的表面进行助焊剂的涂抹，实现助焊剂在焊轮表面的涂敷。助焊剂喷嘴5用于向涂抹单元7喷射助焊剂，从而将助焊剂输送至涂抹单元7处，再由涂抹单元7输送至焊轮表面。控制阀6则用于控制助焊剂喷嘴5向涂抹单元7的助焊剂输送量，避免助焊剂的输送量过大或者过小，保证助焊剂的消耗量和供应量能够达到一个动态平衡。

在一个实施例中，涂抹单元7包括伸缩机构8和吸液件9，吸液件9设置在伸缩机构8朝向焊轮组的伸缩端，并在伸缩机构8的伸出作用下与焊轮组的焊接区域接触。

在本实施例中，涂抹单元7包括可伸缩的伸缩机构8和吸液件9，伸缩机构8能够伸缩，以使得吸液件9能够向着远离或者靠近焊轮表面的方向运动，使得吸液件9可以灵活选择是否与焊轮表面接触，操作性好。吸液件9例如为海绵，也可以为其他具有吸液功能的材料，从而便于在吸收助焊剂之后，将助焊剂向焊轮表面涂抹。

上述的控制阀6例如为气阀。

实施例一

超声波滚焊装置包括位于上侧的第一焊轮1和位于下侧的第二焊轮2、助焊剂罐3、控制器4、助焊剂喷嘴5以及控制阀6，其中控制阀6与控制器4连接，并由控制器4控制，可以按照预设的频率和气压通过助焊剂喷嘴5向第一焊轮1和第二焊轮2的焊接区域喷涂助焊剂，之后控制器4可以控制待焊接结构进行输送，利用第一焊轮1和第二焊轮2同时进行待焊接结构的上下表面的焊接。

实施例二

超声波滚焊装置包括位于上侧的第一焊轮1和位于下侧的第二焊轮2、助焊剂罐3、控制器4、助焊剂喷嘴5、控制阀6、伸缩机构8和海绵，其中控制阀6和伸缩机构8与控制器4连接，并由控制器4控制，控制阀6连接在助焊剂喷嘴5上，助焊剂喷嘴5连接至助焊剂罐3，并由助焊剂罐3供应助焊剂，在控制器4的控制作用下，可以按照预设的频率和气压通过助焊剂喷嘴5向海绵喷入助焊剂，使得助焊剂浸润海绵。在向海绵注入助焊剂，再将浸润有助焊剂的海绵装在伸缩机构8上之后，可以控制伸缩机构8按预设频率伸出与焊轮接触完成助焊剂的涂抹，也可以使得伸缩机构8保持伸出状态，实现助焊剂在焊轮表面的连续涂抹。在操作过程中，也可以在将海绵安装在伸缩机构8上之后再通过助焊剂喷嘴5按照预设的频率和气压向海绵喷入助焊剂。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波滚焊方法，其特征在于，包括：

在焊接区域涂敷助焊剂；

在焊接区域进行超声波滚焊。

2.根据权利要求1所述的超声波滚焊方法，其特征在于，在焊接区域涂敷助焊剂的步骤包括：

在第一焊轮(1)的焊接区域涂敷助焊剂；

在第二焊轮(2)的焊接区域涂敷助焊剂。

3.根据权利要求1所述的超声波滚焊方法，其特征在于，助焊剂通过喷涂或者涂抹的方式涂敷在焊接区域。

4.根据权利要求1所述的超声波滚焊方法，其特征在于，助焊剂按照预设频率间隔涂敷或者连续涂敷在焊接区域。

5.根据权利要求1所述的超声波滚焊方法，其特征在于，助焊剂为水、低固含量免清洗助焊剂、水溶性助焊剂中的至少一种。

6.一种超声波滚焊装置，其特征在于，包括：

焊轮组，包括相对设置的第一焊轮(1)和第二焊轮(2)；

助焊剂涂敷装置，被构造为向所述第一焊轮(1)和第二焊轮(2)的焊接区域涂敷助焊剂；

助焊剂罐(3)，所述助焊剂涂敷装置与所述助焊剂罐(3)连接，并由所述助焊剂罐(3)供应助焊剂；

控制器(4)，控制所述助焊剂涂敷装置向所述第一焊轮(1)和第二焊轮(2)的焊接区域涂敷助焊剂。

7.根据权利要求6所述的超声波滚焊装置，其特征在于，所述助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴(5)和控制阀(6)，所述助焊剂喷嘴(5)连接至所述助焊剂罐(3)，所述控制阀(6)控制所述助焊剂喷嘴(5)的助焊剂供应量，所述助焊剂喷嘴(5)被构造为向所述第一焊轮(1)和第二焊轮(2)的焊接区域喷涂助焊剂。

8.根据权利要求7所述的超声波滚焊装置，其特征在于，所述助焊剂喷嘴(5)为两个，其中一个所述助焊剂喷嘴(5)朝向所述第一焊轮(1)的焊接区域，另一个所述助焊剂喷嘴(5)朝向所述第二焊轮(2)的焊接区域，每个所述助焊剂喷嘴(5)上均设置有所述控制阀(6)。

9.根据权利要求6所述的超声波滚焊装置，其特征在于，所述助焊剂涂敷装置包括助焊剂喷嘴(5)、控制阀(6)和涂抹单元(7)，所述助焊剂喷嘴(5)连接至所述助焊剂罐(3)，所述控制阀(6)控制所述助焊剂喷嘴(5)的助焊剂供应量，所述助焊剂喷嘴(5)朝向所述涂抹单元(7)，所述涂抹单元(7)朝向所述焊轮组。

10.根据权利要求9所述的超声波滚焊装置，其特征在于，所述涂抹单元(7)包括伸缩机构(8)和吸液件(9)，所述吸液件(9)设置在所述伸缩机构(8)朝向所述焊轮组的伸缩端，并在所述伸缩机构(8)的伸出作用下与所述焊轮组的焊接区域接触。