CN117673665B - 一种电池激光焊接除尘吹气保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池激光焊接除尘吹气保护装置，包括位于外侧的压环、内侧的压板、配气块、供气管和抽气管，压环和压板用于共同压紧待焊接产品，压板上设有镂空孔，用于露出待焊接产品的焊接区；配气块侧壁设有第一喷气口，镂空孔的侧壁设有第二喷气口，保护气体从配气块的第一喷气口和压板的第二喷气口处喷出，流经压板上的镂空孔上方，从压环上的抽气口处被抽走，压环内部空间形成气体焊接保护区。本申请需气量小，更省气，能使镂空孔处的保护气体充足，起到良好的焊接保护效果；抽气口能快速地把保护气体、烟尘、焊渣等抽走，净化焊接环境，抽走的保护气体经过滤净化后也有可能再次重复利用，降低用气成本。

Description

一种电池激光焊接除尘吹气保护装置

技术领域

本申请涉及新能源电池制造技术领域，尤其是涉及一种电池激光焊接除尘吹气保护装置。

背景技术

近年来随着我国汽车行业和新能源行业的良好发展，激光焊接的应用呈现了爆发式的增长，激光焊接可对不锈钢、钛、铜、铝等多种金属进行焊接，具有能量密度高、焊接速度快、焊点强度高，热影响区小、变形小及易于实现自动化的优点。在进行激光焊接时，由于焊件处于高温状态，如果不进行气体保护，焊缝处会氧化变色，非常影响外观，还可能吸收空气中的气体杂质，导致焊接处脆化，不同的金属一般需要不同的保护气体。

传统的激光焊接头需要移动走焊接轨迹，所以一般采用同轴吹保护气体即可，但是随着激光振镜技术的广泛应用，激光振镜可实现飞行焊接，具有焊接涵盖范围大、焊接速度快等优点，由于激光振镜基本不再需要移动，自然难以实现同轴吹保护气体。如图1所示，在新能源锂电池制造过程中，有一个步骤是把电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体上，常用的预焊有二种方式，第一种是焊接四个L形轨迹，第二种是焊接四个川字形轨迹。为了向焊接区提供保护气体，传统的方式是在旁轴设置一个气嘴，出气能覆盖整个焊接区，这种方案不仅用气量大，不经济，保护气体直接进入环境中，容易造成污染，不能回收，造成一定的浪费。

发明内容

为了解决现有的供气方案用气量大，不经济，保护气体直接进入环境中，容易造成污染，不能回收的技术问题，本发明提供了一种电池激光焊接除尘吹气保护装置。

本申请提供的技术方案如下：一种电池激光焊接除尘吹气保护装置，包括位于外侧的压环、内侧的压板、配气块、供气管和抽气管，所述压板外侧端与压环的内壁固定连接，所述压环和压板用于共同压紧待焊接产品，所述压板上设有镂空孔，用于露出待焊接产品的焊接区，所述压环上方为开放区；所述配气块设置在压板上，内部设有气腔，侧壁设有第一喷气口，所述气腔与供气管连通，所述第一喷气口与所述气腔相连通，用于对镂空孔的中部区域进行吹气；所述压环的内侧壁上设有抽气口，所述抽气口与抽气管相连通，所述抽气口与第一喷气口的位置相对应；所述压板的内部设有风道，所述风道与配气块的气腔相连通，所述镂空孔的侧壁设有第二喷气口，所述第二喷气口与所述风道相连通，用于对镂空孔的边缘区域进行吹气；保护气体从配气块的第一喷气口和压板的第二喷气口处喷出，流经压板上的镂空孔上方，从压环上的抽气口处被抽走，所述压环内部空间形成气体焊接保护区。

通过采用上述技术方案，在激光焊接前，需要先将电池激光焊接除尘吹气保护装置下降，或者将待焊接产品顶升，使压环和压板共同压紧待焊接产品，以保证待焊接的区域能紧密接触；在压板上设置镂空孔，以露出焊接区，并且压环上方为开放区，允许激光直接照射在焊接区；第一喷气口和第二喷气口仅对镂空孔区域吹气，需气量就会变得比较小，更省气，并且第一喷气口开口较小，只吹镂空孔的中部区域，无法完全兼顾到镂空孔的边缘区域，所以本申请在压板镂空孔处的侧壁上设置第二喷气口，对镂空孔的边缘区域进行补充吹气，使镂空孔处的保护气体充足，起到良好的焊接保护效果；本申请还在压环的内侧壁上设置了抽气口，抽气口与第一喷气口位置相对应，能快速地把保护气体抽走，提高保护气体流动的顺畅性，同时还能把焊接时产生的烟尘、焊渣等抽走，净化焊接环境，抽走的保护气体经过滤净化后也有可能再次重复利用，由于在压环内部空间形成气体焊接保护区，压环起到围挡的作用，气体不易向四周散逸，不易进入周围环境中造成污染。

另外，当待焊接产品为电池时，在把电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体上时，本申请能兼容两种预焊方式，即四个L形轨迹和四个川字形轨迹。

优选地，所述第一喷气口呈外喇叭型。

通过采用上述技术方案，因为配气块位于压环的内部，尺寸较小，第一喷气口的开口范围也非常有限，把第一喷气口设计为呈外喇叭型后，吹气面为扇形面，能更好地覆盖镂空孔的中部区域。

优选地，所述压板上的第二喷气口数量为多个，呈直线排列，且从配气块到压环方向上，第二喷气口的间距相同，直径越来越大，或者第二喷气口的直径相同，布置越来越密。

通过采用上述技术方案，都能提高出气均匀性的问题，解决后端出气量容易不足的隐患。

优选地，所述压板上的第二喷气口为长条形孔，且从配气块到压环方向上，第二喷气口的宽度越来越大。

通过采用上述技术方案，也能提高出气均匀性的问题，解决后端出气量容易不足的隐患。

优选地，所述抽气口与抽气管之间通过鸭嘴形气嘴连接。

通过采用上述技术方案，鸭嘴形气嘴的进气口大，几乎能全部覆盖镂空孔区域，尽可能地把保护气体、烟尘和焊渣全抽走。

优选地，所述鸭嘴形气嘴的出气端在位置上高于进气端。

通过采用上述技术方案，提供的负压环境更符合气体流动规律，能更高效地抽走保护气体，尤其是针对密度小于空气的保护气体。

优选地，所述抽气口的内侧端设有倒圆或倒角。

通过采用上述技术方案，不仅能减少抽气口处的风阻，还能防止焊渣堆积在抽气口下方台阶处，影响压环的清洁度。

优选地，所述压板上镂空孔数量为多个，以对应待焊接产品的多个焊接区。

优选地，所述供气管和抽气管上还设有气阀，分别用于控制供气管和抽气管的通断。

通过采用上述技术方案，在需要吹气时，再同步开启吹气和抽气作业，不需要时，就同步停止吹气和抽气作业，避免保护气体散逸到周围环境中。

优选地，用于将电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体上，电池正集流片、电池负集流片或者端盖上的预焊轨迹为L形，或者川字形。

通过采用上述技术方案，本申请每个镂空孔都能露出一个L形焊接轨迹和一个川字形焊接轨迹，能兼容这二种焊接轨迹。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.第一喷气口和第二喷气口仅对镂空孔区域吹气，需气量就会变得比较小，更省气，镂空孔处的保护气体充足，起到良好的焊接保护效果；

2.抽气口与第一喷气口位置相对应，能快速地把保护气体抽走，提高保护气体流动的顺畅性，同时还能把焊接时产生的烟尘、焊渣等抽走，净化焊接环境；

3.抽走的保护气体经过滤净化后也有可能再次重复利用，气体不易向四周散逸，不易进入周围环境中造成污染；

4.当待焊接产品为电池时，在把电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体上时，本申请能兼容两种预焊方式，即四个L形轨迹和四个川字形轨迹。

附图说明

图1是待焊接产品（电池）的结构示意图（剖面线为L形和川字形焊接轨迹）；

图2是待焊接产品（电池）的装配动作示意图；

图3是本申请实施例所述电池激光焊接除尘吹气保护装置与待焊接产品的配合示意图；

图4是图3中A处放大图；

图5是本申请实施例所述电池激光焊接除尘吹气保护装置压紧在待焊接产品后的状态示意图；

图6是图5中B处放大图；

图7是本申请实施例所述电池激光焊接除尘吹气保护装置压紧在待焊接产品后另一角度的立体图；

图8是本申请实施例所述电池激光焊接除尘吹气保护装置压紧在待焊接产品后俯视图；

图9是图8中C-C向局部剖示图；

图10是图8中D-D向局部剖示图；

图11是本申请实施例所述压板上的第二喷气口另一种实施方式。

附图标记说明：1、压环；11、抽气口；12、倒圆；2、压板；21、镂空孔；22、风道；23、第二喷气口；3、配气块；31、气腔；32、第一喷气口；4、供气管；5、抽气管；6、鸭嘴形气嘴；100、待焊接产品；101、电池负集流片；102、电池本体。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。

参照图3至图5，本申请实施例公开一种电池激光焊接除尘吹气保护装置，包括位于外侧的压环1、内侧的压板2、配气块3、供气管4和抽气管5，所述压板2外侧端与压环1的内壁固定连接，所述压环1和压板2用于共同压紧待焊接产品100，所述压板2上设有镂空孔21，用于露出待焊接产品100的焊接区，所述压环1上方为开放区，激光束可以从上方直接照射，进行焊接加工。

参照图7至图9，所述配气块3设置在压板2上，内部设有气腔31，侧壁设有第一喷气口32，所述气腔31与供气管4连通，所述第一喷气口32与所述气腔31相连通，用于对镂空孔21的中部区域进行吹气。所述压环1的内侧壁上设有抽气口11，所述抽气口11与抽气管5相连通，所述抽气口11与第一喷气口32的位置相对应。所述压板2的内部设有风道22，所述风道22与配气块3的气腔31相连通，所述镂空孔21的侧壁设有第二喷气口23，所述第二喷气口23与所述风道22相连通，用于对镂空孔21的边缘区域进行吹气；保护气体从配气块3的第一喷气口32和压板2的第二喷气口23处喷出，流经压板2上的镂空孔21上方，从压环1上的抽气口11处被抽走，所述压环1内部空间形成气体焊接保护区。

本申请可以在配气块3的气腔31内填充海绵或陶瓷纤维棉，使得吹出的气流能够更加平稳，方向性更好，覆盖的区域也会更稳定，焊接保护的效果更好。

以焊接图1和图2中的电池为例，将电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体102上，电池正集流片、电池负集流片或者端盖上的预焊轨迹为L形或川字形，并且L形或川字形数量为四个，呈十字形分布。本实施例具体焊接的为电池负集流片101。参照图10，所述压板2上镂空孔21数量为多个，以对应待焊接产品100的多个焊接区，具体数量为四个，呈十字形分布，每个镂空孔21都能露出一个L形焊接轨迹和一个川字形焊接轨迹，镂空孔21的形状为扇形。

参照图7，所述第一喷气口32呈外喇叭型。因为配气块3位于压环1的内部，尺寸较小，第一喷气口32的开口范围也非常有限，把第一喷气口32设计为呈外喇叭型后，吹气面为扇形面，能更好地覆盖镂空孔21的中部区域。优选的，第一喷气口32的开口角度与镂空孔21的两侧边的角度一致或接近，以便于更好地覆盖镂空孔21的大部分区域。

参照图7，所述压板2上的第二喷气口23数量为多个，呈直线排列，且从配气块3到压环1方向上，第二喷气口23的间距相同，直径越来越大，或者第二喷气口23的直径相同，布置越来越密。保护气体在风道22内流动，风压是逐渐降低的，如果第二喷气口23的直径、间距全部保持一致，会导致位于前端的第二喷气口23出风量大，在后端的第二喷气口23出风量小，有可能导致后端的保护气体出气量不足，影响焊接保护效果，本申请从配气块3到压环1方向上，第二喷气口23的间距相同，直径越来越大，或者第二喷气口23的直径相同，布置越来越密，都能提高出气均匀性的问题，解决后端出气量容易不足的隐患。

参照图11，作为本申请第二喷气口23的另一种实施方式，压板2上的第二喷气口23为长条形孔，且从配气块3到压环1方向上，第二喷气口23的宽度越来越大。第二喷气口23前端风压大，但是宽度小，第二喷气口23后端风压小，但是宽度大，所以也能提高出气均匀性的问题，解决后端出气量容易不足的隐患。由于第二喷气口23为长条形孔，出气没有间隔，在出风效果上会比间隔布置的圆孔更均匀。

参照图9和图10，所述抽气口11与抽气管5之间通过鸭嘴形气嘴6连接，鸭嘴形气嘴6的进气口大，几乎能全部覆盖镂空孔21区域，尽可能地把保护气体、烟尘和焊渣全抽走。而且所述鸭嘴形气嘴6的出气端在位置上高于进气端，提供的负压环境更符合气体流动规律，能更高效地抽走保护气体，尤其是针对密度小于空气的保护气体，比如氮气、氦气等气体。

参照图10，所述抽气口11的内侧端设有倒圆12或倒角。不仅能减少抽气口11处的风阻，还能防止焊渣堆积在抽气口11下方台阶处，影响压环1的清洁度。

在本实施例中，所述供气管4和抽气管5上还设置有气阀（未示出），分别用于控制供气管4和抽气管5的通断。在需要吹气时，再同步开启吹气和抽气作业，不需要时，就同步停止吹气和抽气作业，避免保护气体散逸到周围环境中。

本申请的实施原理为：在激光焊接前，需要先将电池激光焊接除尘吹气保护装置下降，或者将待焊接产品100顶升，使压环1和压板2共同压紧待焊接产品100，以保证待焊接的区域能紧密接触；在压板2上设置镂空孔21，以露出焊接区，并且压环1上方为开放区，允许激光直接照射在焊接区；第一喷气口32和第二喷气口23仅对镂空孔21区域吹气，需气量就会变得比较小，更省气，并且第一喷气口32开口较小，只吹镂空孔21的中部区域，无法完全兼顾到镂空孔21的边缘区域，所以本申请在压板2镂空孔21处的侧壁上设置第二喷气口23，对镂空孔21的边缘区域进行补充吹气，使镂空孔21处的保护气体充足，起到良好的焊接保护效果；本申请还在压环1的内侧壁上设置了抽气口11，抽气口11与第一喷气口32位置相对应，能快速地把保护气体抽走，提高保护气体流动的顺畅性，同时还能把焊接时产生的烟尘、焊渣等抽走，净化焊接环境，抽走的保护气体经过滤净化后也有可能再次重复利用，由于在压环1内部空间形成气体焊接保护区，压环1起到围挡的作用，气体不易向四周散逸，不易进入周围环境中造成污染。

当待焊接产品100为电池时，在把电池正集流片、电池负集流片101或者端盖预焊在电池本体102上时，本申请能兼容两种预焊方式，即四个L形轨迹和四个川字形轨迹。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，包括位于外侧的压环(1)、内侧的压板(2)、配气块(3)、供气管(4)和抽气管(5)，所述压板(2)外侧端与压环(1)的内壁固定连接，所述压环(1)和压板(2)用于共同压紧待焊接产品(100)，所述压板(2)上设有镂空孔(21)，用于露出待焊接产品(100)的焊接区，所述压环(1)上方为开放区；

所述配气块(3)设置在压板(2)上，内部设有气腔(31)，侧壁设有第一喷气口(32)，所述气腔(31)与供气管(4)连通，所述第一喷气口(32)与所述气腔(31)相连通，用于对镂空孔(21)的中部区域进行吹气；所述压环(1)的内侧壁上设有抽气口(11)，所述抽气口(11)与抽气管(5)相连通，所述抽气口(11)与第一喷气口(32)的位置相对应；

所述压板(2)的内部设有风道(22)，所述风道(22)与配气块(3)的气腔(31)相连通，所述镂空孔(21)的侧壁设有第二喷气口(23)，所述第二喷气口(23)与所述风道(22)相连通，用于对镂空孔(21)的边缘区域进行吹气；

保护气体从配气块(3)的第一喷气口(32)和压板(2)的第二喷气口(23)处喷出，流经压板(2)上的镂空孔(21)上方，从压环(1)上的抽气口(11)处被抽走，所述压环(1)内部空间形成气体焊接保护区；

所述第一喷气口(32)呈外喇叭型；

所述压板(2)上的第二喷气口(23)数量为多个，呈直线排列，且从配气块(3)到压环(1)方向上，第二喷气口(23)的间距相同，直径越来越大，或者第二喷气口(23)的直径相同，布置越来越密。

2.根据权利要求1所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述压板(2)上的第二喷气口(23)为长条形孔，且从配气块(3)到压环(1)方向上，第二喷气口(23)的宽度越来越大。

3.根据权利要求1所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述抽气口(11)与抽气管(5)之间通过鸭嘴形气嘴(6)连接。

4.根据权利要求3所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述鸭嘴形气嘴(6)的出气端在位置上高于进气端。

5.根据权利要求3所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述抽气口(11)的内侧端设有倒圆(12)或倒角。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述压板(2)上镂空孔(21)数量为多个，以对应待焊接产品(100)的多个焊接区。

7.根据权利要求6所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，所述供气管(4)和抽气管(5)上还设有气阀，分别用于控制供气管(4)和抽气管(5)的通断。

8.根据权利要求1所述的电池激光焊接除尘吹气保护装置，其特征在于，用于将电池正集流片、电池负集流片或者端盖预焊在电池本体上，电池正集流片、电池负集流片或者端盖上的预焊轨迹为L形，或者川字形。