动力电池模组激光焊工艺方案

激光焊接的工作原理及其主要工艺参数

激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊，电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，

工艺丨动力电池工艺,激光焊接概述

工艺丨动力电池工艺，激光焊接概述动力电池制造过程焊接方法与工艺的合理选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。接下来就整理一下动力电池焊接方面的内容。还是先来原理，好像我是最喜欢搬运原理的作者之一呢。 1 激光焊接原理激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作，通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 2 激光焊接类型热传导焊接和深熔焊热传导焊接，激光光束沿接缝将合作在工件的外表熔化，熔融物汇流到一同并固化，构成焊缝。主要用于相对较薄的材料，材料的最大焊接深度受其导热系数的约束，且焊缝宽度总是大于焊接深度。深熔焊，当高功率激光聚集到金属外表时，热量来不及散失，焊接深度会急剧加深，此焊接技术即是深熔焊。因为深熔焊技术加工速度极快，热影响区域很小，而且使畸变降至最低，因而此技术可用于需求深度焊接或几层资料一起焊接。热传导焊接和深熔焊的主要区别在于单位时间内施加在金属表面的功率密度，不同金属下临界值不同。穿透焊和缝焊

穿透焊，连接片无需冲孔，加工相对简单。穿透焊需要功率较大的激光焊机。穿透焊的熔深比缝焊的熔深要低，可靠性相对差点。缝焊相比穿透焊，只需较小功率激光焊机。缝焊的熔深比穿透焊的熔深要高，可靠性相对较好。但连接片需冲孔，加工相对困难。脉冲焊接和连续焊接 1）脉冲模式焊接激光焊接时应选择合适的焊接波形，常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等，铝合金表面对光的反射率太高，当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60%-98% 的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。一般焊接铝合金时最优选择尖形波和双峰波，此种焊接波形后面缓降部分脉宽较长，能够有效地减少气孔和裂纹的产生。脉冲激光焊接样品由于铝合金对激光的反射率较高，为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而损害激光聚焦镜，焊接过程中通常将焊接头偏转一定角度。焊点直径和有效结合面的直径随激光倾斜角增大而增大，当激光倾斜角度为40°时，获得最大的焊点及有效结合面。焊点熔深和有效熔深随激光倾斜角减小，当大于60°时，其有效焊接熔深降为零。所以倾斜焊接头到一定角度，可以适当增加焊缝熔深和熔宽。另外在焊接时，以焊缝为界，需将激光焊斑偏盖板65%、壳体35% 进行焊接，可以有效减少因合盖问题导致的炸火。2）

透明塑料的激光焊接

透明塑料的激光焊接在许多工业应用中，热塑性元件的激光焊接已经成为一项标准的加工方式。当使用二极管激光器、Nd:YAG激光器或光纤激光器时，标准的操作是在重合处进行投射式激光焊接。聚焦激光辐射穿透上层透明的塑料，被下层材料吸收，吸收的辐射能在表面转化成热能，由于热能的传导，就在上层形成接点。原色或者有色的塑料在近红外波段的吸收较低。炭黑是一种树脂添加剂，它可以在很广的波段（从可见到红外）有效提高塑料对激光的吸收率。然而，如果使用了炭黑，塑料就只能做成深色，无法做成透明的塑料元件。由英国剑桥焊接研究所（TWI）开发的Clearweld工艺使得透明或者有色塑料能够有效地吸收近红外光。它采用了特殊的近红外吸收材料作为元件表面的涂层，或者作为添加剂掺入下层的树脂中。这些材料在可见光范围内的吸收较小，在近红外区（800~1100 nm）的吸收较大。目前，在最大的吸收波长附近，具有各种不同的窄吸收带宽的吸收材料，它们可以被用来调整塑料的光学特性，以便适应各种常见的近红外激光器。除了取决于所使用的激光波长，最佳的吸收材料还取决于具体应用上的要求，比如加工参数、材料特性和目标元件所需的颜色。 Clearweld涂层工艺带有吸收范围在940~1100 nm吸收剂的涂层为低粘性、基于溶剂的液体物质，被应用于各种配料系统中。典型的溶剂是乙醇和丙酮。涂层的用量以纳升/平方毫米（nL/mm2）为单位。溶剂可作为载体，挥发得很快，从而在塑料表面形成一层吸收材料薄膜。通常，干燥时间在1至7秒。也可以使用辅助干燥的方法，例如使用红外线灯对零件的预加热或者后加热，令溶剂的挥发更为迅速。涂层过程可以与焊接过程分开进行。当涂层应用到材料表面时，一个均匀的吸收剂薄层就沉积在材料的表面。在激光辐射以前，干燥后的涂层在可见波段有些许颜色。进行焊接时，激光辐射被涂层吸收，同时被转化成热能。由于热传导，临近于涂层的表面材料被加热而熔化，固化后就形成了焊点。在加热的过程中，吸收剂分解，涂层就完全失去了可见波段的颜色（见图1）。添加剂

激光焊接注意事项及接操作方法

一．安全注意事项该设备属于四类激光产品，能产生漫反射，能引起人身伤害或火灾，在使用本机器之前，请仔细阅读以下安全注意事项，以确保能安全、正确的操作本机器。 1.本机供市电380V，箱内有高压，开机状态下不可触摸机器内部。 2.不准私自拆卸、安装、改造焊接机。 3.把焊接机放在水平和安全的地方。 4.接地，如果不接地，发生异常的时候你可能会触电。 5.不要窥视或触摸激光。 6.在操作过程中请佩戴好防护眼镜、防护手套、长袖夹克、皮革围裙等保护眼睛和皮肤免受飞溅物的伤害。 7.避免激光直射皮肤。 8.不要触摸正在焊接或者钢焊接完成的工件。 9.只能使用给定的电缆。 10.不可损坏电源线和各种连接线。 11.若机器出现非正常情况，请立即按下急停按钮关机停止使用。 12.戴心脏起搏器的人严禁靠近焊接机，焊接机工作时会产生磁场，可能影响到起搏器的正常工作而危害患者生命。 13.不要把水泼在焊接机上，水洒在焊接机上可能引起焊接机短路或者起火。 14.焊接机上不可放盛水的容器，水洒在焊接机上可能引起触电或火灾。 15.焊溅物可能点燃易燃品，所以焊接时远离易燃品。 16.为避免火灾，禁止让激光照射易燃材料。 17.除了焊接指定工件，焊接机不能移作他用。 18.为了以防万一，焊接机旁要放置灭火器。 19.焊接机要定期维护和保养，以防止任何潜在的危险。

二．使用注意事项 1.配备具有激光和焊接机的相关知识与经验的担当人员，担当人员不仅要掌握焊接机的安全锁钥匙和密码，而且要指导操作者如何使用焊接机。 2.建立专用的激光焊接区，同时在焊接区设立“闲杂人员禁止靠近”等相关标示。 3.把焊接机安装在水平、牢固的地方，不准放在倾斜的地方。 4.请在环境温度为5℃~30℃，湿度不大于35%的环境中使用本焊接机，周围环境温度不应波动过大。禁止在下列环境中使用本焊接机：有油污的环境；有震动的环境；有腐蚀的环境；高频噪声的环境；潮湿的环境；含有高浓度碳、氮、硫的氧化物（CO 2、NO X 、 SO X ）的环境。 5.在冬天，如果环境温度降到0℃以下，水箱里的水就会结冰，水箱可能冻破。所以特别小心在冬天要保证焊接机的环境温度不要低于0℃。如果环境温度降到0℃以下，请先排干水箱里的水，同时可以参考相关章节的介绍。 6.如果环境温度变化剧烈，在YAG激光棒和镜片上会形成水蒸气，这会影响焊接机的使用。所以，尽可能阻止环境的剧烈变化。如果已经形成水蒸气，那么开机后先预热一会儿再使用机器。 7.如果焊接机的机壳有污点或水，请用干布或潮湿的布擦干。如果污点擦不干净，可用中性的清洁剂或酒精擦拭干净。不可用汽油或油漆稀释剂擦拭机器。 8.禁止把螺丝或硬币等放在焊接机的内部或外部，这样可能引起短路而损害机器。 9.请用手轻轻操作按钮，不要用螺丝刀等工具接触按钮。尤其不要用尖锐的东西接触触摸屏，这样会造成触摸屏的永久性损害。应该用手指或专用的触摸笔操作触摸屏。 10.按钮和开关不要连续操作，保证每次只按一次。反复的开关对机器的寿命有影响。

动力电池激光焊接模式分析

动力电池激光焊接模式分析 1引言动力电池是新能源汽车的核心零部件，直接决定整车性能，其生产流程可分为前端、中端和后端设备，设备的精度和自动化水平将直接影响到电池的生产效率和一致性。2015年动力电池的扩产直接拉动了设备需求，而作为新一代动力电池生产装备，激光焊接已拓展至自动化产线的全工艺应用，本文针对激光焊接在动力电池行业中的应用情况，结合激光焊接工艺分析了铝合金的焊接难点以及焊接模式对焊接质量的影响，阐述了激光焊接的特点，讨论了方形动力电池激光焊接时存在的问题和解决措施。 2激光焊接工艺动力电池制造过程焊接方法与工艺的合理选用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池的一致性。在众多焊接方式中，激光焊接其独特的优势在很多领域已得到广泛应用，其特点有如下几点：首先，节能环保，且热影响区金相变化范围小，不易变形。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，可在工件周围的夹具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。其次，工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。另外，易于实现自动化进行高速焊接，可以数位或电脑控制。焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。电池通常都包含许多种材料，比如锌、钢、铝、铜、钛、镍等，这些金属可能被制成电极、导线，或仅仅是外壳。用于动力电池的电芯由于遵循“轻便”的原则，通常会采用较“轻”的铝材质外，还需要做得更“薄”，一般壳、盖、底基本都要求达到1.0 mm以下，主流厂家目前基本材料厚度均在 0.8 mm左右。电池焊接的好坏其导电性、强度、气密性、金属疲劳和耐腐蚀性能是典型的焊接质量评价标准。 3工艺难点目前，铝合金材料的电池壳占整个动力电池的 90%以上。其焊接的难点在于铝合金对激光的反射率极高,焊接过程中气孔敏感性高,焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷，其中最主要的是气孔和热裂纹。铝合金的激光焊接过程中容易产生气孔，主要有两类：氢气孔和匙孔破灭产生的气孔。由于激光焊接的冷却速度太快，氢气孔问题更加严重，并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞。热裂纹问题。铝合金属于典型的共晶型合金，焊接时容易出现热裂纹，包括焊缝结晶裂纹和 HAZ液化裂纹，由于焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化，在应力作用下会在晶界处形成液化裂纹，降低焊接接头的性能。炸火（也称飞溅）问题。引起炸火的因素很多，如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特性等，而起决定性作用的则是激光器的稳定性。壳体表面凸起、气孔、内部气泡。究其原因，主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。并不是一些激光设备提供商宣传的“光束质量越好，焊接效果越优秀”，好的光束质量适合于熔深较大的叠加焊接。寻找合适的工艺参数才是解决问题的致胜法宝。 4焊接模式选择 4.1 脉冲模式焊接 ■冉昌林杨毛三武汉逸飞激光设备有限公司 39

激光复合焊应用说明

激光复合焊应用说明大族激光科技产业集团股份有限公司 https://www.360docs.net/doc/c46320123.html,

目录 1激光电弧复合焊设备说明 (3) 2激光电弧复合焊原理 (3) 3操作说明 (4) 4基本焊接工艺说明 (5)

1激光电弧复合焊设备说明激光电弧复合焊设备主要由以下部分组成，包括：激光器、弧焊机及送丝机、机器人（机床）及控制器、复合焊接头等，如下图所示。弧焊机和激光器与机器人（机床）控制器相连形成一个整体。 2激光电弧复合焊原理在激光电弧复合焊接过程中，焊丝、激光束、母材及焊接方向之间的关系如下图所示：激光电弧复合焊原理图在上图中，d1为焦点与工件的距离；d2为焊丝与激光光斑中心的距离（光丝距离），为保证焊接质量，需调整上述两参数；d3为电极与母材表面之间的距离，决定了焊丝的干伸长度。 d1值的大小决定了激光照射在母材表面光斑的大小，影响焊接的深度，同时与激光焊接时表面成型及飞渐情况有关。 d2距离的大小决定了电弧熔池与激光熔池两者之间的关系，为了得到最佳

的焊接效率及表面成形，特别是在进行全透焊接时，控制d2的大小很重要。 d3距离过大一方面会使送丝变得不稳定，另一方面会使电弧过长，易产生电弧摆动，出现烧边现象，使得焊接过程不稳定；过小则焊接电弧太短，易形成短路。一般控制d3约15mm，在焊接过程中所通过焊接电源的弧长修正进行微调，从而保证焊接的稳定性。焊接方向为前送丝，即电弧在前，激光在后（铝合金焊接相反），焊接方向与焊缝成型及间隙适应性有关，同时前送丝可减少焊接烟尘对未焊接头的污染（吹气方向决定）。送丝角度约45度，角度对弧焊的深度有一定的影响，相对小角度而言，大角度可获得较大的熔深。在进行确定材料的焊接时，首先需确定激光焊接深度的参数及电弧稳定焊接的参数，特别是电弧焊接的参数，因为电弧稳定与否直接影响焊缝的外观。根据不同的工艺需求，还需确定激光与电弧熔池之间的位置关系，即d2的大小。d2确定的是激光与电弧之间相互作用的效果，如下图所示： d2约为2mm时（图C），激光与电弧相互作用的效果最为明显，即电弧对母材的加热更有利于激光的吸收，同时电弧对激光等离子云起到一定的抑制效果，可增加激光的熔深，而激光对电弧又可起到一定的引导作用，使电弧更加稳定。所以激光与电弧不是简单的叠加，而是相互作用，合适的距离可使激光与电弧的作用最为明显，从而获得最大的熔深。 3操作说明本司采用的弧焊机为福尼斯TPS系列焊机，与自熔焊接相比，复合焊操作主要是增加了弧焊机、送丝机、复合焊接头的操作。弧焊机的操作详见《RCU5000i操作说明》。送丝机的操作详见《送丝机操作说明》。复合焊接头由激光焊接头和弧焊枪组合而成，见下图：

激光焊接工艺参数

激光焊接原理与主要工艺参数 1．激光焊接原理激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，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、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。下面重点介绍激光深熔焊接的原理。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。 2. 激光深熔焊接的主要工艺参数 1)激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高。只有当工件上的激光

动力电池系统设计讲解

深入浅出史上最易懂的动力电池系统设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。

一种典型的动力电池系统由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。

激光焊接基本原理讲解-共14页

一、激光基本原理 1、 LASER 是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅的英语开头字母 2、激光产生的原理激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光。为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕 (ND的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为 1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。 YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长 a 、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光 (波长、频率 b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。 d 、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。二、 YAG 激光焊接

激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 l 、激光焊接加工方法的特征 A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料。 D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。 E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。 F 、无加工噪音,对环境无污染。 G 、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。

新能源汽车动力电池激光清洗与焊接工艺研究应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c46320123.html, 新能源汽车动力电池激光清洗与焊接工艺研究应用作者：葛伟良黄川川来源：《科学与信息化》2018年第21期摘要随着新能源汽车的快速发展和需求的不断扩大，其核心部件动力电池的安全性及生产效率备受瞩目。本文针对目前新能源电池制作中焊接及焊前处理新工艺进行工艺实验研究，对铝合金动力电池模组生产中的BUSBAR片及极柱采用激光清洗、激光焊接工艺，模组端板与侧板连接中激光焊接工艺进行设备选型及工艺实验研究，推动激光新工艺在动力电池领域应用，促进新能源电池的低能耗、快速、安全、绿色生产。关键词新能源；动力电池；激光；铝合金；清洗；焊接新能源汽车发展十多年，尤其近几年发展十分迅速，应用日趋成熟。目前，欧美国家及日本，都把发展新能源汽车作为战略制高点来考虑，国家投入力量加强产业的发展。尤其是欧盟一些国家不仅是提出“禁止销售燃油时间表”，而且也上升到具体是法律层面，同时应采取一些“限行”措施。中国则是更为主动、更积极、更为系统地推动新能源汽车的发展，中央和地方两级政府在财力强力支持。作为新能源汽车的心脏——动力电池已成为相关企业研发的重中之重。为降低电池重量，电池结构中通常采用铝合金结构，尤其电池pack模组承重外壳、busbar 电极连接片的组装对结构的可靠性要求极高，以前该部分常采用铆接、电弧焊，超声波焊，电阻焊等方式，不但费时费力，而且容易产生安全隐患。公司对某国内巨头企业传统工艺产线升级改造中，提出激光清洗、焊接工艺，并做了大量实验研究、验证，推动激光工艺在新能源动力电池方面应用。 1 电池极柱铝合金激光清洗实验铝合金在空气中极易氧化，表面会形成硬质氧化层，由于氧化层熔点较高，在激光焊接过程中需较大能量打碎，不但消耗较大能量拖累焊接速度，而且极易形成未焊透、未熔合、表面成型不均匀，并且氧化层在熔池中反应形成气孔，熔池中未完全熔化的氧化层会形成夹渣及造成热裂。同时为提高铝合金激光焊接中吸收率，激光清洗应具有清洗细小纹路打毛表面作用。为高效去除铝合金表面氧化层，采用激光清洗工艺对6061铝合金氧化层去除进行了实验研究。 1.1 设备选型

工程师激光焊接工艺培训

北方片区专用激光焊接工艺的影响因素： 1、激光光点相对于工件焊点的移动速度：F 2、激光焊接机激光器的出光频率：f 能量小的时候用大的速度，高的频率可以增加产量；但是如果能量大的话可能出现温度过高、飞溅等状况。如果能量要求大，熔深要求很深，可以把速度放慢，频率放低进行焊接。 3、激光焊接机的最大电流值： W150系列、W200系列是700A 电源，型号：HWP10000，最大电流700A 不可调整，调整的部分是最大能量的百分比，通过操作面板控制。（参考HPP700A 型电流放电波形可控式激光电源用户手册.doc ）光纤焊接机可以通过触摸屏设置最大电流（最大350A ），PB 系列焊接机改为修改最大功率（0－6KW ） 4 焦点位置：光斑最小点、能量最大点点焊时可以使用，或者小能量且要求点最小的时候负离焦位置：光斑略大，越远离焦点光斑越大适合深熔焊的连续焊接及深熔点焊正离焦位置：光斑略大，越远离焦点光斑越大适合表面封焊的连续焊接或者熔深要求不高的场合连续穿透焊的一般工艺控制：单点如果背面可以看到轻微变色的痕迹，那么在连续焊接的时候可以做到比较好的穿透焊结；如果背面看到明显的痕迹，甚至可以感觉到已经穿透，那么，在连续焊接的时候会飞溅，甚至出现一条深坑。具体的要根据实际样品调整焦距和能量大小以及波形。越薄的材料，所需要的光斑越小，否则就会出现焊穿的情况。 5、焊接波形：即每一次出光的激光能量变化过程脉宽（ms ）能量（KW

北方片区专用纵坐标能量的定义：根据设置的最大电流计算出的在此电流下的最大输出能量。波形中按照此能量的百分比进行定义每段波形。横坐标脉宽的定义：每一次出光时，激光持续光亮的时间。激光的波形：每一次出光时，激光能量变化的过程。每一段的具体含义如下：上升部分：缓慢融化部分，增加下一步焊接的熔深平行部分：焊接过程部分，完成焊接的过程，达到要求的深度下降部分：缓慢降温部分，处理表面效果，减少因急速降温引起的金属结构变化具体的波形定义根据实际情况选择，可能是一段：如不锈钢等，可能上两段：如模具补焊等，也可能是三段以上，如铜铝以及一些合金材料。几种常用波形介绍： 1、点焊波形： 2、模具补焊波形： 3、不锈钢焊接波形： 4、铜铝补焊(焊接)波形： 5、锌材焊接波形：注：焊接波形的选择需要根据焊接材料的相似程度选择，对于合金材料以低熔点的材料为参考设置波形。具体的能量选择需要根据材料的纯度、厚度来决定，对于精密焊接需要考虑室内温度、湿度、以及杂质的成分。

电池顶盖侧焊激光焊接系统方案

电池顶盖侧焊激光焊接系统方案供应商：签字代表：日期：电池顶盖侧焊激光焊接系统方案

一、客户要求 1、设备要求要求做一条生产线，用于方形动力电池入壳后的自动传输,自动焊接封口、电池自动传输、自动绝缘电阻测试、自动气密性检测、自动打条码。焊接后产品表面要求平整、焊接牢固、无虚焊。焊接电池如下图所示。 2、来料状态（1）电芯入壳，保持架与盖板下端面贴紧重合；（2）盖板四周与壳体周边吻合； 3、来料材质 AL 4、来料尺寸二、来料要求： 1、宽度尺寸精度＜±0.1mm ； 2、厚度尺寸精度＜±0.1mm ； 3、盖子和壳体配合良好三、技术方案 3.1、方案采用两台焊接机进行焊接，两台检测机进行检测，一条流水线进行电池的传输，流水线分为若干流道，设备总体外形图如图1所示，机器外形尺寸11000mmX2500mmX2000mm(长X 深X 高)；

图 1 设备总体外形图 3.2 、焊接方案简介针对动力电池盒体及端盖的焊接要求，本方案由激光焊接机，电池检测机，在线打标机，自动流水线等单元构成。其功能是依次完成电池的焊接，短路测试，气密性测试，电池打标，NG 品自动剔除等相关工序。激光焊接机由激光器，激光焊接头，XYZ 三轴数控轴，旋转夹具，二工位驱动轴,随动机构,四关节机械手上下料等各两套构成，其主要作用是：采用双工位上料方式上料，一次性完成方形电池的四面焊接。电池检测机由短路测试组件，气密性测试组件，转盘组件，四关节机械手上下料，在线激光打标等机构组成，其主要作用是：将流水线上焊接完成后的电池夹持到转盘自动流水线

激光焊接工艺详解

激光焊接工艺详解随着科学技术的发展，近年来出现了激光焊接。那么什么是激光焊接呢？激光焊接的特点与优点又有哪些呢？下图是激光焊接的工作原理：首先，什么是激光？世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达106瓦，但仍属于低能量输出. 激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，假如焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG 激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生均匀为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。

大族激光价值分析完结篇

补充：此文又臭又长，慎入。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------人的思维具有跳跃性，喜欢先入为主，又容易被锚定以及自我强化，想当然，冲动，以偏概全。文字记录能帮助细化推理过程,推敲结论的合理性，帮助理顺逻辑，能纠错完善思路，记录的过程可以连点成线，连线成面，提炼精要，避免盲人摸象。就以这篇大族激光的企业价值分析作为今年的阶段性小结，作为未来的起点。分析具体思路囊括为五个大项(盈利的确定性，生意模式，企业价值创造经营态势,风险，其他补充)。其中盈利的确定性又分为：商业价值，市场潜力及供需格局，竞争力，业绩增长驱动力，成本费用，产能外延，经验变量七个方面。生意模式又分为：经营存续，现金创造，经营周期(时间相关)三个方面。（一）盈利的确定性（1）商业价值潜在的巨大商业价值是盈利确定性的因素之一。必须认识到企业商业价值的大小需要结合特定的时代背景,一个尚且吃不饱穿不暖的社会,很难想象娱乐业有多大的商业价值。几乎所有的企业都可以归类到下面两大类: 一种是满足人的需求;一种是满足企业的需求(如提高生产效率等)。毫无疑问,激光行业属于第二类。激光的应用可以简单分为两类，一类是提高企业效率。只要中国的手机产业链/新能源行业/太阳能/led等行业继续向前发展，一方面进入存量市场格局的行业硬件创新必然是未来的方向，另一方面充分竞争

的行业也必然会倒逼生产力提高。而激光行业必将在这个两个方面起到重要作用，加上本届政府经济发展的核心强调从量到质的转变(从以往摊大饼到重视生产力提高)，激光行业目前阶段在中国大有可为。有趣的是虽然大族激光营收从2012年到2016年增加了60%，但其市场份额从2012年到2016年市场份额是不断下降的，查看华工科技也发现了同样的趋势（不同之处是华工2016年激光营收较2012年只增长15%左右）。这一方面说明这几年国内激光市场高速增长吸引了众多企业的加入，激光行业呈现出比较分散的市场。另一方面也可能预示着随着竞争的白热化国内激光企业的行业洗牌可能就在不久的将来。据一位从事超快激光器研究的业内朋友得知，这几年随着激光市场的景气，中低端市场激光设备已经有了价格战的味道，以紫外激光器为例，2013年左右紫外激光器价格大概一台20~30万人民币左右，到2017年一台紫外激光器价格已经下滑到5万人民币了，可见激光企业已经过了往年躺着就能赚钱的好日子了。如果说供不应求为供需格局的最佳组合(比如天齐,赣锋,亨通，福晶，巨石，隆基),其次需求增长,供应也在快速扩展也算是不错的格局(比如,新能源电池隔膜)。通过上述分析，激光行业随着需求增长，供应端也在不断扩大但多为中低端市场，供需模式介于供不应求和供应需求同步扩大之间。需要注意到两种截然不同的供需格局：一种是巨大需求，但市场过于分散；另一种是行业中占据明显竞争优势，具有压倒性的占有率，但行业需求并不清晰。前者要关注经验模式和特色上的创新(比如装修行业的过于分散痛点)，或者整合能力强的企业；后者更需要关注教育市场扩大需求，打破天花板。从发达国家的情况来看，激光行业集中度非常高，这说明激光设备最终是可能形成较高的门槛的。根据optech的数据,德国通快在2015年占据了全球30%的激光加工市场份额,是激光加工的世界龙头,作为国内全领域龙头的大族激光未来在国内市场份额都有望进一步提高。假如国内激光市场未来3年(到20年)总规模保持20%的复合增速，再假设大族激光的市场占有率提升到25%左右，那大族激光预期的营业规模大约为200亿左右。2017年预计公司营业收入在120亿左右，其中国内收入110亿，那根

动力电池设计开发计划书

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动力电池开发计划书编制：梁修世审核：批准：广东精进能源公司PACK技术应用部 2013年8 月30 日

动力电池设计开发计划书开发人员配置项目名称动力电池项目类型项目起止日期待定设计开发人员职务工作职责负责公司保护板开发策划，监督，指导，人员工作梁修世电子负责人安排。负责保护板各项性能的检测，并出具相关测试数据王海平测试技术员报告。负责保护板的立项方案评估，协助软件工程师共同无硬件工程师完成相关项目。负责保护板立项方案评估，保护板相关软件程序编无软件工程师写等工作。负责公司保护板主要电子元件及其他相关材料认证无认证技术员测试，并出具相关测试数据报告。 1

开发目的： 1.为了使产品性能够满足客户需求 2.保证产品可量产性大，降低风险性 3.使产品不良率可以在我司接受的范围内 4.产品成本相对的降低，性能稳定 5.使产品不断的进行优化和升级 6.使产品工艺简单化生产效率有所提高开发所需资源: 1.需要工作经验丰富，能完成整个案子的开发设计团队； 2.保护板测试仪，大功率负载仪，示波器，多路温度测试仪器，直流电源等相关仪器设备进行产品各项性能调试； 3.开发需要经费和开发要一定的周期；开发计划： 1.针对目前我司保护板和未来行业走向进行各方面的比较。 2.现我们动力保护板均电路都是耗能型。（优点：电路简单不容易出问题，价格便宜。缺点：发热量很大，均电流小对电芯均衡效果不明显） 3.现在市场走向是做均衡为能量转换行（优点：均衡电流大发热量小，对电芯均衡效果明显保证电芯一致好。缺点：电路相对复杂，价格非常昂贵目前市场还未推行） 4.能量转换型均衡是未来市场发展的走势，值得去研发该项目 5.电动自行车电池保护板都是日系多个单体IC进行级联，电路、工艺复杂容易出问题，现正着手对以前旧方案进行优化，改为单个IC代替以前级联方式（有软件、硬件方案）电路工艺简单，但成本，性能各方面需评估 6.对现有方案进行优化，对元件重新选型降低成本性能不变 2

激光焊接的工作原理及其主要工艺参数

激光焊接的工作原理焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊，电子束焊，激光焊等多种，研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 1. 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。 2.3.受激吸收受激辐射的反过程就是受激吸收。处于低能级E1的一个原子，在频率为的辐射场作用下吸收一个能量为hν的光子，并跃迁至高能级E2，这种过程称为受激吸收。自发辐射是不相干的，受激辐射是相干的。由受激辐射和自发辐射的相干性可知，相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外和

激光焊接原理与主要工艺参数

1．激光焊接原理激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，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、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。下面重点介绍激光深熔焊接的原理。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。 2. 激光深熔焊接的主要工艺参数 1)激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行。如果激光功率低于此阈值，工件仅发生表面熔化，也即焊接以稳定热传导型进行。而当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，成为不稳定焊接过程，导致熔深波动很大。激光深熔焊时，激光功率同时控制熔透深度和焊接速度。焊接的熔深直接与光束功率密度有关，且是入射光束功率和光束焦斑的函数。一般来说，对一定直径的激光束，熔深随着光束功率提高而增加。 2)光束焦斑。光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因为它决定功率密度。但对高功率激光来说，对它的测量是一个难题，尽管已经有很多间接测量技术。光束焦点衍射极限光斑尺寸可以根据光衍射理论计算，但由于聚焦透镜像差的存在，实际光斑要比计算值偏大。最简单的实测方法是等温度轮廓法，即用厚纸烧焦和穿透聚丙烯板后测量焦斑和穿孔直径。这种方法要通过测量实践，掌握好激光功率大小和光束作用的时间。 3)材料吸收值。材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等，其中最重要的是吸收率。