[发明专利]一种铜及铜合金材料的焊接方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种铜及铜合金材料的焊接方法及装置，该方法包括：通过主波段激光器输出主波段激光；通过次波段激光器输出次波段激光；通过激光转接头输出复合激光，以使得所述复合激光对待焊接区域进行焊接，所述复合激光包括所述主波段激光和所述次波段激光，且所述主波段激光和所述次波段激光同轴，所述待焊接区域对所述主波段激光的吸收率大于所述待焊接区域对所述次波段激光的吸收率。本发明因为激光束的能量利用率提高了，所以同样的激光功率水平下，可以实现更高速度的焊接，而高速焊接有利于铜及铜合金的凝固成型，从而可以利用复合焊接的方法实现铜及铜合金的高速稳定的焊接，同时还可以保证焊缝成型以及焊缝质量。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种铜及铜合金材料的焊接方法及装置。

背景技术

汽车动力电池是指应用于电动车辆的电池，具有较大的存储容量和输出功率，可用作电动车辆的驱动电源。目前市面上常用的汽车动力电池是锂电池(电池组)，其制作工序非常多，其中需要用到激光焊接的有：防爆阀密封焊接、极耳焊接、软连接焊接、安全帽焊接、壳体封口密封焊接、模组焊接、PACK包焊接、电极极柱焊接、汇流排焊接等等，其材质主要是纯铜、铝及铝合金、不锈钢等。

铜及铜合金具有优异的导电性能，所以在汽车动力电池中不可避免的需要使用铜及铜合金，但是铜及铜合金的传统激光焊接方式在焊接时存在一系列的问题，具体为：①对激光器的功率上限要求较大，因为大部分能量会被反射进而被浪费，不利于控制设备成本；②焊接速度不够快，通常只有80mm/s左右，超过 120mm/s时会产生严重的焊缝缺陷；③容易产生气孔，焊缝成型不均匀。所以非常有必要进行焊接技术的创新。

综上，传统的铜及铜合金的焊接过程中，焊接时存在焊缝成型差、气孔多、焊接速度慢以及对激光器功率上限要求高的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种铜及铜合金材料的焊接方法及装置，用以解决现有技术中焊接时存在焊缝成型差、气孔多、焊接速度慢以及对激光器功率上限要求高的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种铜及铜合金材料的焊接方法，包括：

通过主波段激光器输出主波段激光；

通过次波段激光器输出次波段激光；

通过激光转接头输出复合激光，以使得所述复合激光对待焊接区域进行焊接，所述复合激光包括所述主波段激光和所述次波段激光，且所述主波段激光和所述次波段激光同轴，所述待焊接区域对所述主波段激光的吸收率大于所述待焊接区域对所述次波段激光的吸收率，所述待焊接区域为铜与铜的接触区域、铜合金与铜合金的接触区域、铜与铜合金的接触区域中的一种。

第二方面，本发明实施例提供一种铜及铜合金材料的焊接装置，该装置包括：主波段激光器、次波段激光器和激光转接头，其中：

所述主波段激光器用于输出主波段激光；

所述次波段激光器用于输出次波段激光；

所述激光转接头用于输出复合激光，以使得所述复合激光对待焊接区域进行焊接，所述复合激光包括所述主波段激光和所述次波段激光，且所述主波段激光和所述次波段激光同轴，所述待焊接区域对所述主波段激光的吸收率大于所述待焊接区域对所述次波段激光的吸收率，所述待焊接区域为铜与铜的接触区域、铜合金与铜合金的接触区域、铜与铜合金的接触区域中的一种。

本发明实施例提供的一种铜及铜合金的焊接方法及装置，通过使用两种波长不同的两束激光对待焊接区域进行焊接，由于待焊接区域对主波段激光的吸收率较高，可以实现较低功率时即可熔化待焊接区域，并将待焊接区域由固态变为液态熔池。而液态的待焊材料熔池金属对次波段激光的吸收率会大幅提高，进而实现次波段激光功率能够有效作用于熔池金属以进一步增加熔池深度，扩大熔池体积，导致熔池凝固时间变长，有利于气泡从熔池中逸出，防止在焊缝内形成气孔。