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焊接電池模組匯流排的各種焊接技術對比分析!
動力電池電芯成模組,成PACK的連接方式不權影響動力電池制造的效率,生產模式,以及其制造后質量直接決定動力電池裝車后的性能表現,從傳統(tǒng)的焊接方式到現在的先進的激光焊接,動力電池匯流排的 焊接類型經對過多年的發(fā)展演變,可以歸納為以下幾種方式,下邊我們將分析各種焊接方式的特點。
一、電阻焊。
電阻焊是以電阻熱為能源的一類焊接方法,電阻焊利用電流流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱效 應將其加熱到熔化或塑性狀態(tài),同時加壓使之形成金屬結合的一種焊接的方法。電阻焊在焊接時,不需 要填充金屬,生產率高,焊件變形小,容易實現自動化。
為了防止在接觸面上發(fā)生電弧并且為了鍛壓焊縫金屬,焊接過程中始終要施加壓力。電阻焊在焊接時, 被焊工件的接觸表面對于獲得穩(wěn)定的焊接質量是頭等重要的。
因此,焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進行清理。在動力電池的成組工藝中,電阻焊作為一種比較成熟的工藝,應用于動力電池單體與母排的焊接,動力電池極耳與并聯(lián)導電條的連接等 。由于設備簡單,成本較低,在動力電池行業(yè)發(fā)展早期,應用比較多,近年有逐步被更先進的激光焊接和超聲波焊接替代趨勢。
二、高分子擴散焊。
高分子擴散焊是在真空環(huán)境下,一定溫度和壓力下將種待焊物質的焊接表面相互接觸,通過微觀塑性變 形或通過焊接面產生微量液相而擴大待焊表面的物理接觸,使之距離達(1~5)×10-8cm以內(這樣原 子間的引力起作用,才可能形成金屬鍵),再經較長時間的原子相互間的不斷擴散,相互滲透,實現冶 金結合的一種焊接方法。
高分子擴散焊是一種特殊的焊接工藝,能使用不同強度的銅箔在特定的區(qū)域焊接在一起,這種焊接工藝不需要使用任何形式的助焊劑,可實現完美的分子連接性,主要原用于動力電池的軟連接。安裝接觸面 可以承受任何形式的擠壓、彎曲、或者碰撞。由于安裝接觸面是定制的,所以它可以安裝到只有2mm的空 間內。
三、超聲波焊接。
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面,在加壓的情況下,使兩個物體表面相互摩 擦而形成分子層之間的熔合。通過超聲波發(fā)生器將50/60 Hz交流電轉換成15、20、30或40 kHz 高頻電 能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動,隨后機械運動通過一套可以改 變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部,在該區(qū)域,振 動能量被通過摩擦方式轉換成熱能,將金屬熔化。超聲波金屬焊接優(yōu)點:
1、超聲焊與電阻焊方法比較,模具壽命長,模具整修與替換時間少,而且易于實現自動化。
2、焊接材料不熔融,不脆弱金屬特性。焊接后導電性好,電阻系數極低或近乎零。
3、同種金屬不同種金屬之間均可以進行超聲焊接,與電阻焊相比耗費能量少得多。對焊接金屬表面要求 低,氧化或電鍍均可焊接。
4、超聲焊與其他壓焊相比,要求壓力較小,且變形量在10%以下,而冷壓焊其工件變形量達40%~90% 。焊接時間短,不需任何助焊劑、氣體、焊料。
超聲波金屬焊接缺點也明顯:
1、批量焊接速度較慢,焊接路線不可控,無法精細化;
2、焊接強度質量統(tǒng)一性較差;
3、相對激光其耗電量,生產成本較大;
四、激光焊接機。
激光焊接效率高,易于實現自動化生產。在不斷改進焊接工藝,限制成型過程中的熱影響以后,在實際 生產中的應用也越來越多,激光焊接配合工業(yè)機器人正在逐步成為自動化動力電池模組生產線的主力。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法,激光焊接主要用于焊接薄壁材 料和低速焊接,激光焊接過程屬熱傳導型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散 ,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。激光 焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現,激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率 密度小于104~105W/cm2為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率密度大于105~107W/cm2時,金 屬表面受熱作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點。
通過電池模組匯流排各種焊接方式的對比可知,激光焊接仍是當前電池焊接優(yōu)先選擇的技術,隨著自動 化,智能化技術不斷更新發(fā)展,激光焊接動力電池工藝也將更精細化,智能化,包括電池的上料,檢測 ,焊接,質量監(jiān)測,追溯,裝配以及下料等整條生產智能生產線更加多樣化,是無塵車間,智慧工廠重要組成部分!
一、電阻焊。
電阻焊是以電阻熱為能源的一類焊接方法,電阻焊利用電流流經工件接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱效 應將其加熱到熔化或塑性狀態(tài),同時加壓使之形成金屬結合的一種焊接的方法。電阻焊在焊接時,不需 要填充金屬,生產率高,焊件變形小,容易實現自動化。
為了防止在接觸面上發(fā)生電弧并且為了鍛壓焊縫金屬,焊接過程中始終要施加壓力。電阻焊在焊接時, 被焊工件的接觸表面對于獲得穩(wěn)定的焊接質量是頭等重要的。
因此,焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進行清理。在動力電池的成組工藝中,電阻焊作為一種比較成熟的工藝,應用于動力電池單體與母排的焊接,動力電池極耳與并聯(lián)導電條的連接等 。由于設備簡單,成本較低,在動力電池行業(yè)發(fā)展早期,應用比較多,近年有逐步被更先進的激光焊接和超聲波焊接替代趨勢。
二、高分子擴散焊。
高分子擴散焊是在真空環(huán)境下,一定溫度和壓力下將種待焊物質的焊接表面相互接觸,通過微觀塑性變 形或通過焊接面產生微量液相而擴大待焊表面的物理接觸,使之距離達(1~5)×10-8cm以內(這樣原 子間的引力起作用,才可能形成金屬鍵),再經較長時間的原子相互間的不斷擴散,相互滲透,實現冶 金結合的一種焊接方法。
高分子擴散焊是一種特殊的焊接工藝,能使用不同強度的銅箔在特定的區(qū)域焊接在一起,這種焊接工藝不需要使用任何形式的助焊劑,可實現完美的分子連接性,主要原用于動力電池的軟連接。安裝接觸面 可以承受任何形式的擠壓、彎曲、或者碰撞。由于安裝接觸面是定制的,所以它可以安裝到只有2mm的空 間內。
三、超聲波焊接。
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面,在加壓的情況下,使兩個物體表面相互摩 擦而形成分子層之間的熔合。通過超聲波發(fā)生器將50/60 Hz交流電轉換成15、20、30或40 kHz 高頻電 能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動,隨后機械運動通過一套可以改 變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部,在該區(qū)域,振 動能量被通過摩擦方式轉換成熱能,將金屬熔化。超聲波金屬焊接優(yōu)點:
1、超聲焊與電阻焊方法比較,模具壽命長,模具整修與替換時間少,而且易于實現自動化。
2、焊接材料不熔融,不脆弱金屬特性。焊接后導電性好,電阻系數極低或近乎零。
3、同種金屬不同種金屬之間均可以進行超聲焊接,與電阻焊相比耗費能量少得多。對焊接金屬表面要求 低,氧化或電鍍均可焊接。
4、超聲焊與其他壓焊相比,要求壓力較小,且變形量在10%以下,而冷壓焊其工件變形量達40%~90% 。焊接時間短,不需任何助焊劑、氣體、焊料。
超聲波金屬焊接缺點也明顯:
1、批量焊接速度較慢,焊接路線不可控,無法精細化;
2、焊接強度質量統(tǒng)一性較差;
3、相對激光其耗電量,生產成本較大;
四、激光焊接機。
激光焊接效率高,易于實現自動化生產。在不斷改進焊接工藝,限制成型過程中的熱影響以后,在實際 生產中的應用也越來越多,激光焊接配合工業(yè)機器人正在逐步成為自動化動力電池模組生產線的主力。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法,激光焊接主要用于焊接薄壁材 料和低速焊接,激光焊接過程屬熱傳導型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散 ,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。激光 焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現,激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率 密度小于104~105W/cm2為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率密度大于105~107W/cm2時,金 屬表面受熱作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點。
通過電池模組匯流排各種焊接方式的對比可知,激光焊接仍是當前電池焊接優(yōu)先選擇的技術,隨著自動 化,智能化技術不斷更新發(fā)展,激光焊接動力電池工藝也將更精細化,智能化,包括電池的上料,檢測 ,焊接,質量監(jiān)測,追溯,裝配以及下料等整條生產智能生產線更加多樣化,是無塵車間,智慧工廠重要組成部分!