1.介紹

隨著汽車市場的巨大變化，新能源汽車正逐漸取代傳統(tǒng)燃油汽車。絕大多數(shù)新能源汽車都離不開電池模塊，同時需要滿足汽車車身輕量化的要求。所以電池外殼通常采用低密度高強(qiáng)度的鋁合金。然而，鋁合金，尤其是薄鋁合金的焊接比較困難。本文采用脈沖激光焊機(jī)焊接0.5毫米的鋁合金薄板。采用合適的焊接參數(shù)，焊接前通過CCD實(shí)時成像技術(shù)監(jiān)測基材的拼接距離。定位準(zhǔn)確后，焊接過程中可采用平均焊接速度≥20mm/s，可獲得焊深0.4~0.7mm、焊寬0.8~1.2mm、焊縫成形美觀的焊縫。

2.新能源汽車電池外殼的激光焊接工藝。

激光焊接采用能量密度特別高的激光作為焊接熱源，所以焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接變形小。對于鋁合金焊接，也可以獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。其中，電池外殼的焊接材料涉及鋁合金和紫銅的焊接。鋁合金在焊接過程中容易氧化，銅由于導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接難度很大。電池盒有圓形和方形兩種形式。焊接方法有兩種:拼接焊和搭接焊。焊接部分涉及防爆網(wǎng)、極柱、密封件和模塊。

3.實(shí)驗方案設(shè)計

3.1總體實(shí)驗方案的描述

實(shí)驗中采用兩臺激光焊接機(jī)進(jìn)行焊接，兩臺探測器進(jìn)行檢測。一條主裝配線運(yùn)輸電池，主裝配線有多個分支。機(jī)器的外形尺寸為11000毫米×2500毫米×2000毫米(長×深×高)。根據(jù)新能源汽車電池外殼激光焊接的要求，該方案由激光焊接機(jī)、檢測儀、在線打標(biāo)機(jī)、自動流水線等單元組成。其中激光焊接機(jī)首先工作，主要完成電池的焊接。檢測儀主要檢測焊縫是否短路，以及緊密度。打標(biāo)機(jī)打印標(biāo)簽，自動將不合格產(chǎn)品從流水線上剔除。

其中，位于流水線前端的兩臺激光焊接機(jī)配有激光發(fā)射器、立式激光焊接頭、三軸機(jī)械臂、氣動夾具、傳送帶和上下料機(jī)械臂等。兩臺激光焊接機(jī)配置相同。采用雙機(jī)械手上下料，互不干涉，裝配精度高，生產(chǎn)效率高。

這個方案的明顯優(yōu)點(diǎn)是:

(1)采用兩套激光焊機(jī)進(jìn)行焊接，同時配置兩套上下料裝置進(jìn)行焊接，提高生產(chǎn)效率，減少焊接變形；

(2)兩個焊接工作臺各配備一個裝卸機(jī)械手，焊接區(qū)與裝載區(qū)分開，以保證操作人員在工作過程中的人身安全。

4.實(shí)驗操作過程

電池盒組裝好后，立在傳送帶上，然后通過傳送帶傳到焊接區(qū)。焊機(jī)用于送料，然后通過啟動夾具組裝定位夾緊，焊接前通過CCD檢測拼縫，確保焊接前焊縫間距一致合適。CCD的定位誤差在0.05毫米以內(nèi)..電池經(jīng)激光焊接機(jī)封裝焊接后，焊接熔深0.4 ~ 0.7 mm，焊接寬度0.8 ~ 1.2 mm，激光焊接后焊縫整體外觀整齊，焊縫成型美觀，焊接變形小于0.5mm，同時在焊頭上方設(shè)置排煙除塵裝置，及時排除焊接過程中產(chǎn)生的煙塵，維護(hù)生產(chǎn)環(huán)境。焊接夾具采用氣動控制，可實(shí)現(xiàn)自動定位和夾緊過程，并可利用輸送軸將電池外殼準(zhǔn)確送到焊接位置。焊接過程中，CCD用于實(shí)時監(jiān)控焊接過程。夾具可根據(jù)焊接電池外殼的大小自動調(diào)節(jié)。

5.實(shí)驗總結(jié)

通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，利用流水線可以獲得質(zhì)量一致性較高的產(chǎn)品。焊接前用CCD監(jiān)測焊縫間距，定位準(zhǔn)確后再進(jìn)行焊接。在焊接過程中，平均焊接速度≥20mm/s、焊接熔深為0.4 ~ 0.5mm、焊接寬度為0.8 ~ 1.2 mm的焊接參數(shù)可獲得美觀的焊縫。同時采用兩臺激光焊機(jī)進(jìn)行焊接，可以有效減少和控制焊接過程中的變形。