新能源汽車電池外殼激光焊接變形量測量與定（dìng）位研究

1.介紹

隨著汽車市場的巨大變化，新能源汽車正逐漸取代傳統燃油汽車。絕大多數新能源汽車都離（lí）不開電池模塊，同時（shí）需要滿足汽車車身輕量化的要求。所（suǒ）以電池外殼通常采用低密度高強度的鋁（lǚ）合金。然而，鋁合金，尤其是薄鋁合金的焊接比較困難。本文（wén）采用脈衝激光焊機焊接0.5毫米的鋁合（hé）金薄板（bǎn）。采用（yòng）合適的焊（hàn）接參數（shù），焊（hàn）接前通過CCD實時成像技術監測基材的拚接距離。定（dìng）位準（zhǔn）確後，焊接過程中可采用平均焊接速度（dù）≥20mm/s，可獲得焊深（shēn）0.4~0.7mm、焊寬（kuān）0.8~1.2mm、焊縫成形美觀的焊縫。

2.新能源汽車電池外殼的（de）激光焊接工藝。

激光焊（hàn）接采用能量密度（dù）特別高的激光作為焊接熱源，所以焊接速度快，熱影響區小，焊接變形小。對於鋁合金（jīn）焊接，也可以獲得優良的焊接質量。其中（zhōng），電池外殼的焊接材料涉（shè）及鋁（lǚ）合金和紫銅的焊接。鋁合（hé）金（jīn）在焊接過程中容易氧（yǎng）化，銅由於導熱性強，焊接難度很大。電池（chí）盒有圓形和方形兩種形（xíng）式。焊接方法有兩（liǎng）種:拚接焊和搭接焊（hàn）。焊接（jiē）部分涉（shè）及防爆網、極柱、密封件和模塊。

3.實驗方案（àn）設計

3.1總體實驗方案的描述

實驗中采用兩台激光（guāng）焊接機進行焊接，兩台探測器進行檢測。一條主裝（zhuāng）配線運輸電池，主裝配（pèi）線有多個分支。機器的外形尺寸為11000毫米×2500毫米×2000毫米(長（zhǎng）×深×高)。根據新能源汽車電池外殼激光焊接的要求，該方案由激（jī）光焊接機、檢測儀、在線打標機（jī）、自動流水線等（děng）單元組成。其中激光焊（hàn）接機（jī）首先工（gōng）作，主要完成電池的焊接。檢測儀主要檢測焊縫是否短路，以及緊密（mì）度。打標（biāo）機打印標（biāo）簽，自動將不合格產品從流水線上剔除。

其中，位於流（liú）水線前端（duān）的兩台激光焊接機配有激光發射器、立式激光焊接頭、三軸機械臂、氣動夾具、傳送帶和上下料機械臂等。兩台（tái）激光焊接機（jī）配（pèi）置相同。采用雙機械手上下料，互不幹涉，裝配（pèi）精度高，生產效率高。

這個方案的明顯優點是:

(1)采用兩套激光焊機進行焊接，同時（shí）配置兩（liǎng）套上下料裝置進行（háng）焊接，提高生產效（xiào）率，減少焊接變形；

(2)兩個焊接工作（zuò）台各（gè）配備一個（gè）裝卸（xiè）機械手，焊接（jiē）區與裝載區分開，以保證（zhèng）操作人員在工作過程中（zhōng）的人身安全。

4.實驗操作過程

電池盒組裝好後，立在傳送帶上，然後通（tōng）過傳送（sòng）帶傳到焊接（jiē）區。焊機用於送（sòng）料，然後通過啟動夾具組裝定位夾緊，焊接前通過CCD檢測拚縫，確保焊接前焊縫間（jiān）距一致合適。CCD的定位誤差在0.05毫米以內（nèi）..電池經激光焊接機封裝焊（hàn）接後，焊接（jiē）熔深（shēn）0.4 ~ 0.7 mm，焊接寬（kuān）度0.8 ~ 1.2 mm，激光焊（hàn）接後焊縫整體外觀整齊，焊縫成型美觀，焊接變形小於0.5mm，同時在焊頭上方設（shè）置排煙除塵裝置（zhì），及時排除焊接過程中產生的（de）煙塵，維護生產環（huán）境。焊（hàn）接夾具采（cǎi）用氣動控（kòng）製，可實現自動定位和夾緊過程，並可利用輸送軸將電（diàn）池外殼準確送到（dào）焊接位置。焊接過程中，CCD用於實時監控焊（hàn）接過程。夾具可根據焊接電池外殼的大（dà）小自動調節。

5.實驗總結

通過實驗發現，利用流水線可以獲得質量一致性較（jiào）高的產（chǎn）品（pǐn）。焊接前用CCD監測（cè）焊縫間距（jù），定位（wèi）準確後再進行焊接。在焊接過程（chéng）中，平均焊接（jiē）速度≥20mm/s、焊（hàn）接熔深為0.4 ~ 0.5mm、焊接寬（kuān）度為0.8 ~ 1.2 mm的焊接參（cān）數可獲得美觀的焊縫。同時采用兩台激（jī）光焊機進行焊接，可以有效減少和控製焊（hàn）接過（guò）程中的變形（xíng）。