激光焊接方壳电池防爆阀时容易出现的缺陷及解决方案
发布时间：2023-09-14 来源：尚拓激光
动力电池常用的方壳电芯为例，有盖板防爆阀的激光焊接，极柱的激光焊接，盖板与壳体的激光焊接等。进行激光焊接铝合金过程中，很容易产生爆点、气孔、焊接裂纹、熔深超差、熔宽超差等不合格的现象，因此需要定义不合格项的影响，分析影响的后果（危害程度），明白产生激光焊接不合格的机理，从而采取有效的措施，来提高量产阶段的激光焊接的质量及一致性，提高产线的产出，降低焊接不合格，降低料废的成本。
电池防爆阀密封焊接常见失效
防爆阀是一种纯铝（１０６０或３００３）的圆形薄片，厚度在0.08 ~ 0.1 mm之间。用红外光纤激光器焊接时，由于固态铝材对红外激光的反射率高，且材料很薄，如焊接工艺不当，防爆阀在激光焊接过程中容易出现过烧穿孔或者炸孔，使其失去泄压防爆的功能。
潜在失效1：过烧/熔穿
产生原因：用红外激光焊接时，因固态铝合金表面对红外激光反射率很高，因此往往采用较高的激光功率，而防爆阀0.08 ~ 0.1 mm的厚度太小，很容易熔穿。
解决方案建议：选择合适的焊接工艺参数，以实现激光功率的陡升缓降，控制热输入。采用带有前置尖峰并以指数形式衰减的波形，通过前置尖峰可以提高铝材对激光的吸收率，而后续的指数衰减波可防止功率密度过高导致的穿孔。
潜在失效2：炸孔
产生原因：激光焊接过程中熔池内的气体逸出所引起。
气体的来源：1）动力电池盖板和防爆阀是厚度很薄的冲压件，加工后容易残留润滑油、清洁液。在高功率密度的激光作用下，这些液体极易汽化并上浮到熔池表面，爆裂的同时产生大量飞溅而在焊缝表面留下凹坑，形成炸孔。2）防爆阀的宽厚比一般可达30左右，焊接时因受热而极易产生热变形翘曲，导致防爆阀和顶盖的装配间隙中存在大量空气。焊接时这些残留空气受热膨胀，喷出熔池，形成炸孔。
建议解决方案：1）焊前彻底清洗盖板和防爆阀；2）优化焊接工艺，用预点焊＋缝焊，通过点焊固定预防翘曲变形，以减少炸孔缺陷。
在动力方壳电池激光焊接当中，焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数，包括焊接速度、波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数，以保证最终的焊接效果满足动力电池厂家的要求。尚拓激光提供激光焊接免费打样测试服务，根据客户的焊接要求定制激光焊接整体解决方案，想要了解更多咨询尚拓激光销售工程师。
