[发明专利]具有用于金属工件的滚花焊接界面的焊接系统和方法

说明书

本发明涉及具有用于金属工件的滚花焊接界面的焊接系统和方法。呈现了用于接合金属工件的金属加工系统、用于形成和焊接这样的工件的方法、以及具有经由滚花和激光焊接而接合的阳极化铝突片的锂离子电池袋式单元。一种用于激光焊接一个工件或工件的堆叠的邻接区段的方法包括：经由工件支撑框架接收一个或多个金属工件，每个金属工件具有表面，该表面具有施加到其的处理层。该处理层在焊接期间释放气体。金属加工装置将滚花图案形成到具有处理层的工件表面中。滚花图案包括通道的网络，所述通道被设计成通过其排放从处理层的焊接区段释放的气体。其后，激光焊接装置焊接所述一个或多个金属工件的具有滚花图案的（一个或多个）表面的接头区域。

技术领域

引言

本公开总体上涉及用于接合金属工件的金属加工技术。更具体地，该公开的各方面涉及用于联合阳极化铝电池单元突片（tab，或极耳）的激光焊接系统。

背景技术

焊接是通过引起聚结来结合材料（通常是金属或热塑性塑料）的制造和修复过程--通过该过程，两个独立的单元或单个单元的邻近区段长在一起、融合或合并为单个本体/区段。在接合操作中，例如，两个工件时常以邻接并排的关系并置，且然后通过液化或塑化（软化而不液化）待结合在一起的区域而融合在一起。可通过施加热、电弧、电子束、超声波、压力、摩擦或其任何组合来实现工件液化/塑化。对于非自熔焊接技术，添加填料材料并使其熔化以形成局部的熔融材料池（“焊接熔池”）。促进液化或塑化的材料的聚结且随后允许聚结的材料冷却将使结合部凝固。焊接可以用于例如永久性地接合两个或更多个工件、在单个工件上进行操作（例如，以修复裂缝或接合两个部段）。

尽管有无数种技术可用于接合和修复金属工件，但是许多现代的制造工厂采用激光束焊接过程来联合工件。在汽车应用中，例如，机器人承载的焊接头实施高压气体或固态激光，以将相邻的锂离子电池单元的单元突片或金属薄片车身面板接合到车辆底盘。在激光焊接期间，来自激光束的能量穿透金属工件的邻接区段，从而将工件加热到足够高的温度使得它们熔化并聚结在一起以形成焊接接头。在某些应用中，利用氧化层使工件的表面阳极化以提高耐腐蚀和耐磨性；在焊接接头区域中，激光引起该阳极化层释放气体。焊接区域中的压力引起气体膨胀并通过由激光束形成的熔融焊池“放出气体”，从而导致焊接飞溅、焊接接头孔隙和表面污染。

发明内容

本文中呈现了用于接合金属工件的焊接系统、用于制造的方法和用于操作这样的系统的方法、以及具有经由滚花和激光焊接而接合的阳极化铝突片的锂离子电池袋式单元。举例来说，呈现了用于将电池端子/突片激光焊接到例如彼此或电母线的方法。在电动化车辆推进系统中，锂离子电池袋式单元的电突片可从例如经由电解钝化（阳极化）进行表面处理的薄铝（Al）或铝合金金属薄片切割或冲压而成。当将经表面处理的Al电池单元突片激光焊接在一起或焊接到母线时，阳极化层中吸收的水分释放氢气在熔体中，这引起在焊接区域中形成孔隙。为了减轻任何所得的孔隙，在焊接之前，滚压或冲压过程对每个单元突片进行滚花，以便在突片的接触表面上形成工程化“锯齿状”图案。这些滚花图案可以以凹陷的通道、间隙和突起的预先确定的布置为特征，所述通道、间隙和突起协作地限定了用于溶解的气体的排气路径。在焊接期间，夹带的气体通过这些排气路径从正在凝固的焊缝中逸出，从而导致大大减少的滞留的气泡和随之而来的焊缝孔隙。