近兩年,新能源動力電池行業(yè)在國內(nèi)發(fā)展迅猛,特別是電動汽對鋰離子動力電池的密封性要求極高,激光焊接技術(shù)對這一要求有很好的適應(yīng)性,而且還有很好的抗壓性。正信激光生產(chǎn)的電池焊接設(shè)備,多種機型都能很好的滿足汽車動力電池外殼的焊接要求,能很好的保護電池內(nèi)部電極材料,防止電解液的滲漏,保證鋰電池的電容電量。
動力電池外殼選用1100鋁合金和3003鋁合金。首先,YAG脈沖激光器能夠通過軟件預(yù)置激光脈沖波形控制氙燈泵浦電流輸出成形脈沖波形,本文設(shè)置了矩形波、梯形波、前置尖峰波和預(yù)熱保溫波四種脈沖波形。
其次,研究了YAG激光器激光焊接工藝參數(shù)單脈沖能量、峰值功率、頻率、焊接速度在設(shè)定的不同脈沖波形下對1100鋁合金焊縫成形的影響。通過金相分析技術(shù)、SEM技術(shù),拉伸試驗和硬度測試詳細分析了接頭的宏觀形貌、微觀組織、斷口形貌、拉伸強度和顯微硬度。實驗結(jié)果表明,增加單脈沖能量,焊縫的熔深和熔寬增加,并且預(yù)熱保溫波焊縫成形最為美觀;增加峰值功率,焊縫熔深和熔寬增加;增加頻率,預(yù)熱保溫波焊縫寬度先增加后減小,焊縫深度減小,而梯形波焊縫寬度呈增大趨勢,熔深變化不明顯;增加焊接速度,熔深減小,熔寬減小。優(yōu)化參數(shù)為在預(yù)熱保溫波下峰值功率8kW,單脈沖能量20J,頻率 10Hz,焊接速度2.1mm/s。優(yōu)化參數(shù)下的焊接試樣抗拉強度為95.7N/mm2,達到母材抗拉強度的86%。預(yù)熱保溫波拉伸 斷裂機制為脆性韌性混合型斷裂,其它波形均為準解理型斷裂。焊縫區(qū)域的硬度出現(xiàn)軟化,范圍為HV4.32-43。焊縫邊緣是以外延生長的柱狀晶為主,母材近縫區(qū)有明顯第二相長大;焊縫中心為等軸晶。
再次,研究了1000WYAG激光器單脈沖能量在設(shè)定的不同波形下對3003鋁合金焊縫成形的影響。增加單脈沖能量,焊縫上表面寬度和下表面寬度都增大;預(yù)熱保溫波焊縫成形最好。預(yù)熱保溫波和前置尖峰波的最大抗拉強度均達到母材的80%以上。預(yù)熱保溫波拉伸斷裂機制為脆性韌性混合型斷裂,其它波形均為準解理型斷裂。與1100鋁合金相似,焊縫區(qū)域的硬度也出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,范圍為HV4.927-54。焊縫邊緣是以外延生長的柱狀晶為主,母材近縫區(qū)有明顯第二相長大;焊縫中心為等軸晶。
最后,采用最佳波形預(yù)熱保溫波對實際工件焊接,焊縫表面平整,并對其進行檢測,密封性良好,能夠承受3公斤即0.3Mpa以上壓力,滿足汽車動力電池對鋁合金外殼較好密封性要求及抗壓要求。