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振镜扫描焊接在动力电池制造中的应用

振镜扫描焊接在动力电池制造中的应用

作者:
天弘激光
来源:
天弘激光
发布时间:
2021/03/10
【摘要】:
目前,新能源汽车的发展步入关键时期,动力电池目前产能缺乏,振镜扫描激光焊接系统焊接速度快,强度高,焊接过程能够实现准确定位,焊接过程易于实现自动化,振镜系统安装在机械手上,可实现灵活的远程焊接,具有较大的空间自由度,在焊接电池模组、电芯软连接片、电池防爆阀等工序上都有应用。
目前,新能源汽车的发展步入关键时期,动力电池目前产能缺乏,振镜扫描激光焊接系统焊接速度快,强度高,焊接过程能够实现准确定位,焊接过程易于实现自动化,振镜系统安装在机械手上,可实现灵活的远程焊接,具有较大的空间自由度,在焊接电池模组、电芯软连接片、电池防爆阀等工序上都有应用。
 
振镜扫描是一种优良的矢量扫描器件,它是一种特殊的摆动电机,基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩,但振镜不能像普通电机一样旋转,只能偏转,偏转角与电流成正比,与电流计一样,不同的是,镜片取代了表针。
 
图1为振镜扫描系统的结构示意图,该系统主要由激光器、扩束镜、反射镜、电机底座、振镜电机、X和Y反射镜、F-THETA聚焦镜组等几大部分组成,其中X、Y轴反射镜反射镜和F-THETA聚焦镜为该系统最重要的组成部分。激光束以脉冲或连续方式入射到振镜上,两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描,用计算机控制反射镜的反射角度,实现激光束的偏转运动对待加工材料进行焊接。普通聚焦镜的焦平面为一曲面,无法保证焊接的均匀性,而F-THETA镜的焦平面为一平面,该镜组具有平场聚焦的效果,能在激光束的不同入射角方向(远场与近场)上获得平整焦平面的聚焦效果,故可以使扫描系统的焦平面与待加工的工件表面相重合,能够保证焊接的均匀性。
扫描振镜结构示意图
振镜扫描结构示意图
 
小功率激光振镜扫描系统焊接应用
小功率激光振镜扫描焊接通常指使用1000W激光功率以下的,以Nd-YAG脉冲激光器或光纤激光器作为焊接光源,振镜扫描作为输出装置的激光振镜焊接系统;具有激光光斑移动速度快(3000mm/s),定位精度高(0.001mm),焊接范围大,无需水冷等特点,在IT、电池制造行业有大量应用,其中18650电池及其模组制造中应用最为广泛,包括:18650盖帽防爆阀焊接、盖帽铝圈焊接、盖帽-电芯极耳焊接,模组汇流片焊接等,几乎18650电池制造的激光焊接都会采用振镜扫描激光焊接系统。18650模组汇流板是并联模组中数十到数百个电池电极的装置,通常有薄铜板和薄镍板组成,需要激光将两者焊接到一起,焊点通常分布在50*30cm或更大的范围上,使用振镜系统焊接,激光光束可以以3000mm/s的速度快速在各个焊点间跳跃,比其他激光焊接方式快数倍。
 
高功率激光振镜扫描焊接系统
高功率激光振镜焊接通常采用1000w及以上激光功率的激光器作为焊接激光光源,常搭配4000-6000w光纤激光器,可高速穿透焊接2-3mm铝及铝合金。更高的激光功率意味着镜片需要承受更高的热量,这对镜片材料、镜片的镀膜、散热结构、制造工艺和装配工艺等都提出了极大要求。首先,由于镜片需要承受的功率很高,需要镜片本身具有很强的热稳定性,这就导致了镜片肖材选择很单一,无法利用多钟折射率的肖材组合设计,所以高功率平场镜头及准直镜的光学设计难度大大提高;其次为了承受更大能量的激光,镀膜工艺的要求极为严格,需要更为专业的镀膜设备及更加合理的膜系;第三,由于激光功率很大,必然带来系统的温度升高,系统的冷却是必须要解决的重中之重,既要确保光学部件、电器部件的工作温度保持在合适的范围内,还要保证工作过程中的绝对可靠性及冷却线路布置的合理性,水冷系统需要反复试验和设计更改最终确认最优效果。
 
高功率激光振镜系统在动力电池制造中应用及其特点
目前,新能源汽车的发展步入关键时期,动力电池目前产能缺乏,振镜扫描激光焊接系统焊接速度快,强度高,焊接过程能够实现准确定位,焊接过程易于实现自动化,振镜系统安装在机械手上,可实现灵活的远程焊接,具有较大的空间自由度,在焊接电池模组、电芯软连接片、电池防爆阀等工序上都有应用。
 
振镜扫描单头激光焊接机
采用同轴ccd监视定位系统,用于薄板材料,例如铜箔,不锈钢,镍片等产品的高速点焊,光路在振镜控制下高速移动,省去工件移动的时间,尤其适用于电子产品,接插件等大批量产品的批量生产。同时可扩展为多路输出,分时或能量分光将振镜系统远距离传输至现有流水线上。方便在线集成。
 
振镜扫描焊接在动力电池制造中的应用就先介绍到这里,希望这篇文章对大家有所帮助。如果您对我的分享有不同的见解,欢迎多多指教!如果您对激光焊接机、激光切割机、激光切管机、激光打标机、激光熔覆机、激光淬火设备等有使用需求,欢迎您的来电咨询!

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