隨著今年工信部《中國制造2025》規(guī)劃提出的“節(jié)能與新能源汽車”作為重點發(fā)展領(lǐng)域，明確了繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車發(fā)展，提升動力電池等核心技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化能力，為我國節(jié)能和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。

聯(lián)贏激光作為專注于激光焊接及自動化的企業(yè)，不忘初心，在激光焊接工藝上深入研發(fā)，成功研發(fā)出了復(fù)合焊接技術(shù)，及配套的自動化設(shè)備，助力動力電池生產(chǎn)效率實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前頂蓋高速焊接設(shè)備（20PPM）現(xiàn)已在動力電池龍頭企業(yè)寧德時代獲得大批量應(yīng)用。

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，主波段激光進行深熔焊接，次波段激光具備預(yù)熱緩冷的作用，并適度進行熱傳導(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行焊接，那么單獨的光纖激光或者半導(dǎo)體激光能不能進行頂蓋高速焊接呢？兩者復(fù)合后焊接特點發(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)合焊接的特點作了簡要總結(jié)：

綜上所述，單獨的光纖焊接和半導(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，可謂頂蓋高速焊接的最優(yōu)工藝解決方案。

頂蓋復(fù)合焊接應(yīng)用優(yōu)勢

我們把動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目進行了對比，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，功率密度越高，焊接外觀越粗糙，而復(fù)合焊接焊接過程中，光纖進行深熔焊接的同時，半導(dǎo)體同步進行熱傳導(dǎo)焊接，熔池穩(wěn)定性大幅提高，即使在焦點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，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，因為H2在液態(tài)鋁合金的溶解度遠高于固態(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遠少于光纖焊接頂蓋，這是因為半導(dǎo)體光斑較大，降低了熔池的冷卻速度，使氣孔有充分的時間溢出。

4． 污染兼容性

在動力電池生產(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)合激光進行焊接，結(jié)果如下：

實驗結(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％。

頂蓋復(fù)合焊接設(shè)備簡介

頂蓋復(fù)合焊接設(shè)備主要包括復(fù)合激光器、復(fù)合焊接頭以及配套的自動化設(shè)備，以下為圖示及簡要說明：

1． 激光器及出射頭

2． 20PPM自動化方案 總體結(jié)構(gòu)

3． 20PPM自動化方案 設(shè)備動作流程

4． 20PPM自動化方案 焊接結(jié)構(gòu)簡介