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振鏡掃描焊接在動力電池制造中的應用

振鏡掃描焊接在動力電池制造中的應用

作者:
天弘激光
來源:
天弘激光
發布時間:
2021/03/10
【摘要】:
目前,新能源汽車的發展步入關鍵時期,動力電池目前產能缺乏,振鏡掃描激光焊接系統焊接速度快,強度高,焊接過程能夠實現準確定位,焊接過程易于實現自動化,振鏡系統安裝在機械手上,可實現靈活的遠程焊接,具有較大的空間自由度,在焊接電池模組、電芯軟連接片、電池防爆閥等工序上都有應用。
目前,新能源汽車的發展步入關鍵時期,動力電池目前產能缺乏,振鏡掃描激光焊接系統焊接速度快,強度高,焊接過程能夠實現準確定位,焊接過程易于實現自動化,振鏡系統安裝在機械手上,可實現靈活的遠程焊接,具有較大的空間自由度,在焊接電池模組、電芯軟連接片、電池防爆閥等工序上都有應用。
 
振鏡掃描是一種優良的矢量掃描器件,它是一種特殊的擺動電機,基本原理是通電線圈在磁場中產生力矩,但振鏡不能像普通電機一樣旋轉,只能偏轉,偏轉角與電流成正比,與電流計一樣,不同的是,鏡片取代了表針。
 
圖1為振鏡掃描系統的結構示意圖,該系統主要由激光器、擴束鏡、反射鏡、電機底座、振鏡電機、X和Y反射鏡、F-THETA聚焦鏡組等幾大部分組成,其中X、Y軸反射鏡反射鏡和F-THETA聚焦鏡為該系統最重要的組成部分。激光束以脈沖或連續方式入射到振鏡上,兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描,用計算機控制反射鏡的反射角度,實現激光束的偏轉運動對待加工材料進行焊接。普通聚焦鏡的焦平面為一曲面,無法保證焊接的均勻性,而F-THETA鏡的焦平面為一平面,該鏡組具有平場聚焦的效果,能在激光束的不同入射角方向(遠場與近場)上獲得平整焦平面的聚焦效果,故可以使掃描系統的焦平面與待加工的工件表面相重合,能夠保證焊接的均勻性。
掃描振鏡結構示意圖
振鏡掃描結構示意圖
 
小功率激光振鏡掃描系統焊接應用
小功率激光振鏡掃描焊接通常指使用1000W激光功率以下的,以Nd-YAG脈沖激光器或光纖激光器作為焊接光源,振鏡掃描作為輸出裝置的激光振鏡焊接系統;具有激光光斑移動速度快(3000mm/s),定位精度高(0.001mm),焊接范圍大,無需水冷等特點,在IT、電池制造行業有大量應用,其中18650電池及其模組制造中應用最為廣泛,包括:18650蓋帽防爆閥焊接、蓋帽鋁圈焊接、蓋帽-電芯極耳焊接,模組匯流片焊接等,幾乎18650電池制造的激光焊接都會采用振鏡掃描激光焊接系統。18650模組匯流板是并聯模組中數十到數百個電池電極的裝置,通常有薄銅板和薄鎳板組成,需要激光將兩者焊接到一起,焊點通常分布在50*30cm或更大的范圍上,使用振鏡系統焊接,激光光束可以以3000mm/s的速度快速在各個焊點間跳躍,比其他激光焊接方式快數倍。
 
高功率激光振鏡掃描焊接系統
高功率激光振鏡焊接通常采用1000w及以上激光功率的激光器作為焊接激光光源,常搭配4000-6000w光纖激光器,可高速穿透焊接2-3mm鋁及鋁合金。更高的激光功率意味著鏡片需要承受更高的熱量,這對鏡片材料、鏡片的鍍膜、散熱結構、制造工藝和裝配工藝等都提出了極大要求。首先,由于鏡片需要承受的功率很高,需要鏡片本身具有很強的熱穩定性,這就導致了鏡片肖材選擇很單一,無法利用多鐘折射率的肖材組合設計,所以高功率平場鏡頭及準直鏡的光學設計難度大大提高;其次為了承受更大能量的激光,鍍膜工藝的要求極為嚴格,需要更為專業的鍍膜設備及更加合理的膜系;第三,由于激光功率很大,必然帶來系統的溫度升高,系統的冷卻是必須要解決的重中之重,既要確保光學部件、電器部件的工作溫度保持在合適的范圍內,還要保證工作過程中的絕對可靠性及冷卻線路布置的合理性,水冷系統需要反復試驗和設計更改最終確認最優效果。
 
高功率激光振鏡系統在動力電池制造中應用及其特點
目前,新能源汽車的發展步入關鍵時期,動力電池目前產能缺乏,振鏡掃描激光焊接系統焊接速度快,強度高,焊接過程能夠實現準確定位,焊接過程易于實現自動化,振鏡系統安裝在機械手上,可實現靈活的遠程焊接,具有較大的空間自由度,在焊接電池模組、電芯軟連接片、電池防爆閥等工序上都有應用。
 
振鏡掃描單頭激光焊接機
采用同軸ccd監視定位系統,用于薄板材料,例如銅箔,不銹鋼,鎳片等產品的高速點焊,光路在振鏡控制下高速移動,省去工件移動的時間,尤其適用于電子產品,接插件等大批量產品的批量生產。同時可擴展為多路輸出,分時或能量分光將振鏡系統遠距離傳輸至現有流水線上。方便在線集成。
 
振鏡掃描焊接在動力電池制造中的應用就先介紹到這里,希望這篇文章對大家有所幫助。如果您對我的分享有不同的見解,歡迎多多指教!如果您對激光焊接機、激光切割機、激光切管機、激光打標機、激光熔覆機、激光淬火設備等有使用需求,歡迎您的來電咨詢!

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