中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，動(dòng)力鋰電池作為其核心零部件，性能直接關(guān)乎車輛的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而電池蓋板與導(dǎo)電連接片的焊接質(zhì)量，又對(duì)鋰電池的性能起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)焊接方式在滿足日益提升的工藝要求時(shí)逐漸顯現(xiàn)出局限性，激光振鏡掃描焊接技術(shù)憑借自身優(yōu)勢(shì)，成為行業(yè)探索的重點(diǎn)方向，在2025年取得了一系列技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用成果。

  一、激光振鏡掃描焊原理：高精度焊接的技術(shù)基石

  《2025-2030年全球及中國(guó)激光振鏡行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，激光焊接是利用高能量密度激光束作為熱源，使金屬局部融化形成熔池，從而實(shí)現(xiàn)金屬焊接。激光焊接技術(shù)具有熱輸入量少、熔池深寬比大、熱影響區(qū)小等特點(diǎn)，適用于眾多行業(yè)。在激光焊接設(shè)備中，激光器出光方式主要有準(zhǔn)直頭和振鏡兩種，其中振鏡以響應(yīng)速度快、定位精準(zhǔn)的特性脫穎而出。采用振鏡掃描的激光焊接設(shè)備，在焊接精度、速度、效率及靈活性等方面都有顯著提升。

  激光振鏡掃描系統(tǒng)主要由振鏡和場(chǎng)鏡構(gòu)成，是一種操作性能優(yōu)良的矢量掃描元器件。其工作原理基于通電線圈在磁場(chǎng)中產(chǎn)生力矩，與普通旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不同的是，振鏡轉(zhuǎn)子上加有復(fù)位力矩，該力矩大小與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的角度成正比。當(dāng)線圈通電后，轉(zhuǎn)子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電磁力矩與回復(fù)力矩相等時(shí)，轉(zhuǎn)子便停留在一定角度，且偏轉(zhuǎn)角與電流成正比。在實(shí)際焊接過(guò)程中，激光束入射到兩組可分別沿 X、Y 軸旋轉(zhuǎn)掃描的反射鏡(振鏡)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)精確控制反射鏡的反射角度，實(shí)現(xiàn)激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦光斑在加工材料上按預(yù)定要求運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成焊接加工。

  二、實(shí)驗(yàn)條件及方法：探索最佳焊接參數(shù)的實(shí)踐路徑

  (一)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

  本次實(shí)驗(yàn)選用 IPG 激光振鏡掃描焊接機(jī)，該設(shè)備的激光器最大輸出功率可達(dá) 6000W。焊接樣品包括 8 個(gè)動(dòng)力鋰電池蓋板和 16 個(gè)導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片，其中正極采用 6061 系列鋁合金，其化學(xué)成分中 Si 含量為 0.4 - 0.8%、Fe 含量≤0.7%、Cu 含量 0.15 - 0.4% 等;負(fù)極為金屬銅。電池導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片厚度為 1mm，為確保焊接質(zhì)量，焊接前需徹底清除焊接材質(zhì)表面的油污和氧化膜。

  (二)實(shí)驗(yàn)方法

  實(shí)驗(yàn)采用控制變量法。首先，設(shè)置 2mm、2.4mm、3mm 及 4mm 的焊接寬度，以此觀察鋁合金和金屬銅在激光振鏡掃描焊接下焊縫的外觀質(zhì)量，從而探索激光振鏡掃描的擺動(dòng)范圍及焊接效果。其次，在鋁合金激光振鏡掃描焊接實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定焊接功率為 2400W、焊接速度 350mm/min、離焦量 0.9，將振鏡擺幅分別設(shè)置為 1.0mm、1.2mm、1.5mm 及 2.0mm，通過(guò)觀察焊縫熔池的熔深熔寬尺寸，研究激光振鏡擺幅對(duì)鋁合金焊接質(zhì)量的影響規(guī)律。最后，針對(duì)金屬銅激光振鏡掃描焊接，采用焊接功率 5100W、焊接速度 350mm/min、離焦量 0.9，同樣將振鏡擺幅設(shè)置為 1.0mm、1.2mm、1.5mm 及 2.0mm，觀察焊縫熔池的熔深熔寬尺寸，探究激光振鏡擺幅對(duì)銅焊接質(zhì)量的影響規(guī)律。

  三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論：激光振鏡焊接性能的深度剖析

  (一)焊接外觀

  焊接外觀是衡量焊接質(zhì)量的直觀指標(biāo)，它直接反映了工藝參數(shù)的有效性，且焊接面積與導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片的過(guò)流量密切相關(guān)，在焊接長(zhǎng)度固定的情況下，焊縫越寬，導(dǎo)電片的有效過(guò)流量越大。通過(guò)對(duì)不同寬度焊縫的觀察分析發(fā)現(xiàn)，采用激光振鏡掃描焊接的鋁合金和銅兩種金屬導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片，其不同寬度焊縫的焊接外觀質(zhì)量良好。焊縫表面平整光滑，未出現(xiàn)斷焊、爆點(diǎn)等不良情況，這充分表明激光振鏡掃描焊接工藝能夠滿足焊接外觀質(zhì)量控制要求。

  (二)金相結(jié)果

  借助顯微鏡對(duì)金屬微觀焊接質(zhì)量進(jìn)行觀察，通過(guò)測(cè)量焊縫熔池尺寸，分析焊接質(zhì)量是否符合工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并檢查焊縫內(nèi)部是否存在氣孔、爆點(diǎn)等焊接缺陷。從鋁合金和金屬銅的激光掃描焊接金相結(jié)果來(lái)看：當(dāng)振鏡擺幅在 1.0 - 2.0mm 范圍內(nèi)時(shí)，兩種金屬材質(zhì)導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片激光振鏡掃描焊接的熔池效果理想，未出現(xiàn)氣孔、爆點(diǎn)等焊接缺陷。隨著振鏡擺幅的增大，金屬銅和鋁合金焊接熔池的熔寬相應(yīng)增大，這意味著增大擺幅可有效增加熔池熔寬，進(jìn)而提高導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片的有效過(guò)流面積。雖然隨著振鏡擺幅變大，金屬銅和鋁合金焊接熔池的熔深略有降低，但總體保持穩(wěn)定，說(shuō)明在焊接功率、焊接速度不變的情況下，增加擺幅對(duì)焊縫熔池熔深的影響較小。

  四、總結(jié)：激光振鏡掃描焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與前景

  通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可知，利用激光振鏡掃描焊接鋁合金和銅兩種金屬導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片，當(dāng)焊縫寬度在 2 - 4mm 時(shí)，焊接外觀質(zhì)量良好，無(wú)斷焊、爆點(diǎn)、氣孔等焊接缺陷，滿足焊接外觀質(zhì)量控制要求。在焊接功率和速度不變的條件下，隨著振鏡擺幅的增大，焊接熔池熔寬增加，熔深雖略有減小但總體穩(wěn)定，有效提高了導(dǎo)電轉(zhuǎn)接片的有效過(guò)流面積。與傳統(tǒng)激光準(zhǔn)直頭焊接方式相比，激光振鏡掃描焊接無(wú)需改變焊接工藝和裝置，就能有效增大焊縫寬度，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備產(chǎn)能。在2025年的激光振鏡行業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，激光振鏡掃描焊接工藝在汽車制造領(lǐng)域的動(dòng)力鋰電池焊接方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì)，有望為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，推動(dòng)行業(yè)向更高質(zhì)量、更高效率的方向邁進(jìn)。

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