激光焊接加工是目前高檔電池焊接的主要方法,激光焊接是用高能激光束照射工件,工作溫度急劇上升,工件熔化并重新連接形成永久連接的過程。激光焊接的剪切強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度良好,電池的導(dǎo)電性、強(qiáng)度、氣密性、金屬疲勞和耐腐蝕性是典型的焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
影響激光焊接加工質(zhì)量的因素很多,其中一些非常不穩(wěn)定。如何正確設(shè)置和控制這些參數(shù),使其在高速連續(xù)激光焊接過程中控制在合適的范圍內(nèi),以保證焊接質(zhì)量。焊縫成形的可靠性和穩(wěn)定性是關(guān)系到激光焊接技術(shù)實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化的重要問題,影響激光焊接質(zhì)量的主要因素是焊接設(shè)備、工件條件和工藝參數(shù)。
激光焊接加工設(shè)備:對(duì)激光質(zhì)量最重要的要求是光束模式、輸出功率及其穩(wěn)定性。光束模式是光束質(zhì)量的主要指標(biāo)。光束模式的階數(shù)越低,光斑越小,光束的聚焦性能越好,相同激光功率下的功率密度越高,焊縫深度和寬度越大。
工件條件:激光焊接加工要求點(diǎn)焊和焊縫嚴(yán)格對(duì)中,裝配精度高,而且在焊接過程中不會(huì)因?yàn)楹附訜嶙冃味淖児ぜ械难b配精度和點(diǎn)對(duì)中。如果裝配不嚴(yán),間隙過大,橫梁可以通過間隙而不能熔化母材,或者造成明顯的咬邊和凹陷。如果焊點(diǎn)與焊縫的偏差稍大,可能會(huì)造成未熔合或未焊透。因此,一般情況下,板材的對(duì)接裝配間隙和點(diǎn)對(duì)縫偏差不應(yīng)大于0.1mm,錯(cuò)邊不應(yīng)大于0.2 mm。
激光焊接加工參數(shù):對(duì)激光焊接加工方式和焊縫成形穩(wěn)定性的影響,重要的焊接參數(shù)是激光光斑的功率密度,它對(duì)焊接模式和焊縫成形穩(wěn)定性有如下影響:隨著激光光斑功率密度由小變大,順序?yàn)榉€(wěn)定導(dǎo)熱焊接、模式不穩(wěn)定焊接和穩(wěn)定深熔焊接。當(dāng)光束模式和聚焦鏡的焦距固定時(shí),激光光斑的功率密度主要由激光功率和光束焦點(diǎn)的位置決定,激光功率密度與激光功率成正比。然而,焦點(diǎn)位置的影響有一個(gè)理想值。當(dāng)光束焦點(diǎn)在工件表面以下某一位置時(shí),可以獲得理想的焊縫。偏離理想焦點(diǎn)位置,工件表面的光斑會(huì)變大,導(dǎo)致功率密度降低,在一定程度上會(huì)改變焊接過程。
應(yīng)該注意的是,激光焊接加工是一種熔化工藝。這意味著兩個(gè)基板在激光焊接過程中會(huì)熔化。這個(gè)過程很快,所以總的熱量輸入很低。但是由于這是一個(gè)熔化過程,在焊接不同材料時(shí),可能會(huì)形成易碎的高電阻金屬間化合物。鋁銅結(jié)合特別容易形成金屬間化合物,這些化合物已被證明對(duì)微電子器件搭接接頭的短期電性能和長(zhǎng)期機(jī)械性能有負(fù)面影響,這些金屬間化合物對(duì)鋰電池長(zhǎng)期性能的影響尚不確定。