[发明专利]一种超薄板异种金属焊接方法

说明书

本发明提供一种超薄板异种金属焊接方法，包括以下步骤：使用清洗剂对第一待焊工件和第二待焊工件进行超声清洗预定时间；将所述第一待焊工件和所述第二待焊工件装配在焊接夹具上；控制环形激光设备将输出的激光束投射于所述第一待焊工件的上表面形成混合光斑，并控制所述混合光斑按照具有预定螺旋线直径和预定螺距的螺旋线路径对预定焊接点依次进行点焊。通过采用环形激光设备按照螺旋线路径对预定焊接点依次进行点焊，并通过控制热输入来控制铜的熔化量，达到减少金属间化合物的目的。由于环形激光设备输出的光斑为混合光斑，所以在中心处为熔化焊接头，在螺旋间隔内为熔钎焊接头，大大提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种超薄板异种金属焊接方法。

背景技术

锂离子电池具有能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、重量轻、绿色环保等优点，可以实现稳定、便捷、轻量化等技术指标，所以现在主流的新能源汽车采用的动力电源为锂离子电池(磷铁酸锂电池、三元锂电池)。目前新能源汽车动力源主要采用的是动力电池PACK，动力电池包是由大量的电芯连接而成，对于具有较大能量密度的锂电芯，其极耳通常是铝和铜。用来连接电极的BUSBAR材料有铝、铜、镀镍铜等。电池极耳与电池极耳的连接，以及极耳与BUSBAR的连接都是铝铜的异种金属连接。由于铝与铜两种金属的热物理性能相差较大，例如熔点、热膨胀系数、热导率等，所以焊接后容易出现焊接缺陷。在熔化过程中，液态金属铝与液态金属铜相互扩散会产生多种硬、脆、电阻大的金属间化合物，力学性能和电学性能较差。

激光具有聚焦光斑尺寸微小、光束可达性好、热输入精确可控的优点，所以被广泛应用于精密制造业。目前，应用于超薄铝铜板异种焊接的方法主要为激光缝焊，其中包括激光熔化焊接、激光熔钎焊接。激光熔化焊接采用铝上铜下的搭接模式，使光束聚焦在铝板的上表面。激光熔化铝和部分铜形成焊缝。而激光熔钎焊接，使用振镜扫描系统使得聚焦光束在激光行进方向上形成相叠加的圆形轨迹，在这个过程中铝发生熔化而铜不熔化。

现有的激光熔化焊接、激光熔钎焊接分别采用了熔化焊与钎焊原理。熔化焊过程中，接头中铜的质量分数一般都在30％左右、不可避免地产生金属间化合物。接头的静载荷强度会随金属间化合物的增加而下降，在金属间化合物层处于连续致密状时接头静载荷强度下降尤为严重。激光熔钎焊的扫描路径呈圆形叠加状，在加工过程中加工效率低，接头强度不高。

发明内容

本发明提供一种超薄板异种金属焊接方法，用以解决现有的激光焊接技术存在金属间化合物多，焊点强度低焊接效率低以及焊点电阻大的问题。

本发明提供一种超薄板异种金属焊接方法，包括以下步骤：

步骤100，使用清洗剂对第一待焊工件和第二待焊工件进行超声清洗预定时间；

步骤200，将所述第一待焊工件和所述第二待焊工件装配在焊接夹具上，其中，所述第一待焊工件位于所述第二待焊工件的上部；

步骤300，控制环形激光设备将输出的激光束投射于所述第一待焊工件的上表面形成混合光斑，并控制所述混合光斑按照具有预定螺旋线直径和预定螺距的螺旋线路径对预定焊接点依次进行点焊。

根据本发明实施例提供的一种超薄板异种金属焊接方法，在执行所述步骤300的同时还执行以下步骤：

采用旁轴保护的方式对处于焊接的所述预定焊接点施加保护气体。

根据本发明实施例提供的一种超薄板异种金属焊接方法，在执行所述步骤200之前还执行以下步骤：

使用压缩空气将所述第一待焊工件和所述第二待焊工件表面的清洗剂吹干。

根据本发明实施例提供的一种超薄板异种金属焊接方法，所述第一待焊工件为铝板，所述第二待焊工件为铜板，所述第二待焊工件表面镀有镍层。

根据本发明实施例提供的一种超薄板异种金属焊接方法，所述镍层的厚度为2-5μm。