復(fù)合焊接工作原理
復(fù)合焊接是將兩種不同波長的激光通過特制的激光出射單元復(fù)合在一起，使兩束激光的軸線在空間上重合，主波段激光進(jìn)行深熔焊接，次波段激光具備預(yù)熱緩冷的作用，并適度進(jìn)行熱傳導(dǎo)焊接。
復(fù)合焊接主要的優(yōu)勢如下：
1． 增加金屬材料表面吸收；
2． 減少激光焊接缺陷（氣孔、裂紋），提高焊縫強(qiáng)度；
3． 獲得比較完美的焊道；
4． 生產(chǎn)效率高。
復(fù)合焊接是由兩束激光共同作用于材料進(jìn)行焊接，那么單獨(dú)的光纖激光或者半導(dǎo)體激光能不能進(jìn)行頂蓋高速焊接呢？兩者復(fù)合后焊接特點(diǎn)發(fā)生了什么變化？以下我們對光纖焊接、半導(dǎo)體焊接、以及復(fù)合焊接的特點(diǎn)作了簡要總結(jié)：
綜上所述，單獨(dú)的光纖焊接和半導(dǎo)體焊接均不能滿足高速頂蓋焊接工藝需求，而復(fù)合焊接技術(shù)完美結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，可謂頂蓋高速焊接的優(yōu)質(zhì)工藝解決方案。
頂蓋復(fù)合焊接應(yīng)用優(yōu)勢
我們把動(dòng)力電池頂蓋焊接的光纖焊接方案與復(fù)合高速焊接方案的一些項(xiàng)目進(jìn)行了對比，如下表1所示：
表1 焊接方案對比表
由表1內(nèi)容可知，復(fù)合高速焊接由于激光設(shè)備的減少，減少了電池生產(chǎn)商的占地成本，整體的高電光轉(zhuǎn)換率減少了運(yùn)行成本，并且在生產(chǎn)效率上、焊接工藝效果上均優(yōu)于傳統(tǒng)光纖焊接方案。以下對部分工藝效果作詳細(xì)介紹：
1． 焊接外觀
由下圖可以明顯看出，在高速焊接（200mm／s）狀態(tài)下，復(fù)合焊接焊縫平整，焊縫一致性優(yōu)，外觀完美。而光纖焊接焊縫波動(dòng)明顯，焊縫一致性較差。
2． 熔池穩(wěn)定性
光纖焊接的焊接外觀跟焊接參數(shù)存在密切的關(guān)系，越靠近焦點(diǎn)，功率密度越高，焊接外觀越粗糙，而復(fù)合焊接焊接過程中，光纖進(jìn)行深熔焊接的同時(shí)，半導(dǎo)體同步進(jìn)行熱傳導(dǎo)焊接，熔池穩(wěn)定性大幅提高，即使在焦點(diǎn)焊接也能獲得較高的外觀。另一方面，CPK作為反應(yīng)生產(chǎn)過程能力的指標(biāo)，復(fù)合高速頂蓋焊接熔池CPK最 高可以＞10（一般要求＞1.67）。
3． 焊縫底部氣孔
鋁合金焊接中主要的氣孔為H2孔，因?yàn)镠2在液態(tài)鋁合金的溶解度遠(yuǎn)高于固態(tài)，因此如果在熔池凝固過程中，熔池凝固速度大于氣體溢出速度，便形成了焊縫中的氣孔。鋁合金焊縫的H2孔一般處于熔池的底部，呈小而規(guī)則的圓形。因此我們分別檢測了光纖高速焊和復(fù)合高速焊后頂蓋熔池底部氣孔，如下圖所示：
如圖片所示，復(fù)合焊接頂蓋熔池底部氣孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于光纖焊接頂蓋，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體光斑較大，降低了熔池的冷卻速度，使氣孔有充分的時(shí)間溢出。
4． 污染兼容性
在動(dòng)力電池生產(chǎn)流程中，頂蓋焊接工序之前還有極耳超聲波焊接、轉(zhuǎn)接片焊接、頂蓋入殼等多個(gè)工序，很容易對電池頂蓋造成污染，影響頂蓋焊接工序的生產(chǎn)良品率，其中以隔膜粉末（PVDF／聚偏氟乙烯）為主要污染源，我們用PVDF粉末污染頂蓋后分別用光纖激光以及復(fù)合激光進(jìn)行焊接，結(jié)果如下：
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，增加PVDF粉末污染后，復(fù)合焊接頂蓋外觀變差，但未產(chǎn)生焊接缺陷，不良率0／20，而光纖焊接頂蓋不僅外觀變差，并且產(chǎn)生了較多的爆點(diǎn)缺陷，不良率6／10，即復(fù)合焊接在污染兼容性上優(yōu)于光纖焊接，這也在量產(chǎn)良率上有明確體現(xiàn)，復(fù)合焊接的量產(chǎn)良率比光纖焊接高了近1％。
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