在一个全球化、高度竞争的市场环境下,制造业对于焊接技术的要求越来越高。传统的焊接方法(如电弧焊接和超声波焊接)存在着一些局限性,如焊接过程中温度过高、变形大、焊缝质量不稳定等问题,而FTT焊接作为一种创新的技术,成功地解决了这些问题。
FTT焊接(Friction Stir Welding)是一种高效、环保的金属焊接技术,已经在市场上获得了广泛的应用,但是需要精确的温度和压力控制,以确保焊接质量,这需要高水平的工艺控制和操作技能,对操作人员的要求较高。此外,FTT焊接的特点是焊痕较大,需要进行后处理,如切割、研磨等,以满足精度和表面质量的要求。
针对FTT焊接的需求,宝辰鑫激光深耕细分行业,聚焦发力,提供一体化激光焊接方案。
方案概述
宝辰鑫拥有一支优秀的光电研发队伍,通过对客户需求、工艺、材料等进行了深度研究和分析,在正负极40层FTT焊接中对数据、核心配件进行了反复试验,并最终得到了一套最优的解决方案配置,满足客户的实际需求。
该方案用于锂离子电池极耳、 连接片(FTT)等与盖板引出片之间的焊接。极耳与引出片焊接,极耳层数正负极最多能达到160层,连接片与引出片焊接,连接片厚度最厚可以达到0.7mm。
为了达到这一要求,方案使用的是6000W激光焊接机设备,主要由激光器、焊接头、焊接机机体、焊接夹具、读码器等组成,设备采用XYZ三轴模组+悬臂式结构,并且使用人工上下料,由运动控制系统带动焊接头自动完成激光焊接,焊接过程吹氮气保护、飞溅物及烟尘回收处理,通过读码器和MES实现对生产数据的实时采集和跟踪。
△设备动作流程图
应用配置
为了达到高质量的焊接要求,方案采用了如下应用配置:
-MFMC-6000W环斑激光器
该激光器采用环形光斑设计,外环加热,内环焊接有效抑制飞溅,得到更好的焊接质量;此外,还具有高功率、高效率、高可靠性的特点,使用寿命长;紧凑、坚固的包装激光器更加简洁,而且扩展了编程接口,可以增加各种应用;
-高功率振镜焊接系统
可实现高速扫描焊接,大大提高焊接效率;
-三轴运动机构
X、Y、Z三轴运动机构,使用伺服电机驱动,精密丝杆导轨,带动焊接头在一定的范围内运动,扩展振镜头的焊接范围;
-焊接夹具
由抽尘防护罩、极片压板、片定位座、极片、吹保护气的接头组成。
应用测试
为了达到最佳的配置方案,我们从焊接层次、内外环功率、振镜速度、填充方式等因子出发,得出了符合客户指标要求的测试结果:
正/负极 | 完成时间(s) | 熔深(mm) | 熔宽(mm) |
负极焊接测试结果 | 0.61 | 0.8 | 2.01 |
正极焊接测试结果 | 0.59 | 0.85 | 2.16 |
在内外环功率测试中,工程师在设定好焊接速度、点螺旋直径、最小螺距、螺距增量、离焦量等定量指标后,开始进行梯度的内外环功率测试。最终得出一个最优的配置方案:
-焊印长度:正极26+5mm,负极20+5mm,两道焊印间隔7mm;
-中间熔深:正极熔深0.88mm;熔宽:2.23mm,负极熔深0.77mm,熔宽:2.02mm;
-外观:无焊穿、虚焊、焊洞、炸火、无凸起余高。
应用数据
为了保证最佳焊接效果,对40-80层进行了DOE测试,在焊接内外环功率、速度、离焦量等若干因子中找到最为合适的参数,得到金相数据分析结果如下:
△负极40层的焊接效果金相图
△负极40层的焊接外观图
△正极40层的焊接效果金相图
△正极40层的焊接外观图
△负极80层的焊接外观图
△负极80层的焊接效果金相图
△正极80层焊接外观图
△正极80层焊接效果金相图
40层-80层厚度焊接效果都能满足客户需求。
以下是拉力测试结果:
负极:488.7N、430.3N
正极:294.8N、298.5N
通过测试数据以及焊接产品外观,我们发现:
-焊缝饱满,熔池无气孔
-焊缝表面氧化不严重,无发黑现象
-激光起始、中部、收尾处熔池形貌稳定
相较于传统焊接技术,FTT激光焊接解决方案在新能源行业应用优势日益突出,可以实现高强度、高精度的连接,提高电池包的性能和安全性。宝辰鑫会继续聚焦FTT激光焊接技术,为客户提供最佳解决方案。