一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法技术

本发明专利技术提供一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，包括S1确定目标待焊接件；S2扫描目标待焊接件的焊接基轨迹，并将所述焊接基轨迹改写为基轨迹参数方程；S3选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将所述工艺改善轨迹方程改写为工艺改善轨迹参数方程；S4合成基轨迹参数方程和工艺改善轨迹参数方程，确定实际焊接轨迹。S5确定焊接参数。本发明专利技术引入了工艺改善轨迹且工艺改善轨迹的重复频率可调，增加了实际焊接轨迹长度和焊缝的连结面积，同时提高激光光斑点的扫描速度，可以改善气孔、咬边等焊接质量问题，获得较好的焊缝形貌和提高了焊接接头的力学性能和导电性能。能和导电性能。能和导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法


[0001]本专利技术属于焊接领域，具体涉及一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法。

技术介绍

[0002]随着新能源电动汽车的发展，电池技术作为新能源汽车技术的核心技术，制约着新能源汽车的发展。在新能源电动汽车电池或电池组的制造过程中，极耳、汇流排以及电池壳体焊接是关键生产环节。由于极耳和汇流排的物理尺寸限制，在实际焊接生产中普遍存在小圆焊接问题。因此小圆焊接的焊接质量好坏将极大的影响电池的一致性、安全性以及使用寿命等，如何解决小圆焊接的焊接质量和效率成为制约新能源电动汽车电池制造的关键因素。
[0003]早期在小圆焊缝焊接中常采用机械臂搭载焊接头进行焊接作业，但由于机器人小圆缺陷，在进行小圆焊缝焊接时，实际焊接轨迹精度差，与预设轨迹存在明显偏差，影响最终焊缝成形和焊接质量；近年来，随着激光振镜扫描焊接技术的发展，衍生出许多应用于小圆焊缝焊接的振镜扫描焊接方法，然而虽然振镜扫描焊接可以很好地保证焊接轨迹的形状公差精度，但在实际生产中，待焊接零件如极耳、汇流排以及电池壳体等的焊缝往往采用的大范围阵列式分布，这对小圆阵列焊缝的定位误差和焊接轨迹误差的容忍度极小，易出现焊缝偏离的情况。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法已解决现有小圆焊缝的定位误差和焊接轨迹误差的容忍度小，易导致焊缝偏离的问题。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，所述方法包括：S1 确定目标待焊接件；S2 扫描目标待焊接件的焊接基轨迹，并将所述焊接基轨迹改写为基轨迹参数方程；S3 选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将所述工艺改善轨迹方程改写为工艺改善轨迹参数方程；S4 合成基轨迹参数方程和工艺改善轨迹参数方程，确定实际焊接轨迹。
[0006]S5 确定焊接参数。
[0007]进一步的，所述S2中基轨迹参数方程为：
[0008]式中，x、y分别为基轨迹的x、y轴的坐标值，t为参数，T为t的取值集合。
[0009]进一步的，所述工艺改善轨迹为直线、椭圆、三叶草形、“8”字形的任意一种，进一步的，所述工艺改善轨迹的参数方程为：
式中，a、b分别为工艺改善轨迹的x、y轴的坐标值，为参数，为工艺改善轨迹的周期。
[0010]进一步的，所述实际焊接轨迹的参数表达式如下：
[0011]式中，、分别为实际焊接轨迹的x、y轴的坐标值，mod为取余数计算符号，即为对取余。
[0012]进一步的，所述焊接参数为：激光功率、焊接速度、工艺改善轨迹重复频率、保护气流量。
[0013]进一步的，所述工艺改善轨迹为直线形、椭圆形、双纽线形的任意一种。
[0014]进一步的，所述目标待焊接件为钢、铜、铁、铝的任意一种。
[0015]本专利技术的技术效果：1.本专利技术提出的小圆焊缝的激光扫描焊接方法，通过基轨迹和工艺改善轨迹合成构建实际焊接轨迹，提高了焊接轨迹对实际焊缝位置的覆盖率，提高焊接工艺对焊接系统的焊接定位误差和焊接轨迹误差的容忍度。
[0016]2.本专利技术引入了工艺改善轨迹，可以改善气孔、咬边等焊接缺陷，提高焊接质量。且本专利技术可以实现原焊缝轨迹与工艺改善轨迹之间的灵活组合，同时可以改变工艺改善轨迹的重复频率，少量的焊缝轨迹与工艺改善轨迹即可构建出数量可观的工艺库，为解决焊接缺陷，提高焊接质量提供基础。
[0017]3.本专利技术提出的激光扫描焊接方法可以明显地增加实际焊接轨迹长度，增加焊缝的连结面积，可提高焊接接头的力学性能和导电性能。同时该方法提高了激光光斑点的扫描速度，如此使得焊接区域受热能量小，融化时间短，生成的金属间化合物少，使得导电性能更好。
附图说明
[0018]附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所专利技术的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
[0019]图1示出了本专利技术的焊接区域示意图；
[0020]图2示出了本专利技术的总焊接轨迹示意图；其中，1为电池极耳，2为汇流排，3为焊接区域，4为扫描基轨迹，5为实际焊接轨迹示意。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0022]本实施例提供的一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，具体操作步骤如下：1.焊接准备工作。
[0023]使用合适清洗剂将两个待焊接件的焊接区域清洗干净，然后使两个待焊接件的焊接区域贴合，并用夹具紧固，使二者保持相对固定。
[0024]根据焊接工艺要求，以及焊接工况，结合焊接手册和经验，初步确定焊接速度和工艺改善轨迹重复频率，以备后续描述轨迹方程时需要。
[0025]2.选择基轨迹的扫描形状，并将基轨迹方程改写为参数方程。
[0026]基轨迹的扫描形状应根据焊接工艺要求的焊缝形状。参数方程的选用以适合进行插补计算为依据。
[0027]所述轨迹均存在各自的轨迹表达式，且可以在不同坐标系下进行表达描述，本公开中将基轨迹表达式进行统一概括表达为：G (x,y)=0，x∈X，y∈Y
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(1)式中X、Y分别为x、y的取值集合。
[0028]当原式G (x,y)不便于进行插补计算，可以将表达式（1）转化为参数方程形式。本公开中将扫描轨迹的参数方程进行统一概括表达为：
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(2)式中，x、y分别为基轨迹的x、y轴的坐标值，t为参数，T为t的取值集合，可根据下式进行计算：
[0029]根据式(2)可以得到在扫描焊接过程中，在任意一个时刻，所下发的光束的目标位置点坐标为()。
[0030]3.选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将工艺改善轨迹方程改写为参数方程。
[0031]工艺改善轨迹可以选择直线、椭圆、三叶草形、“8”字形等轨迹，具体根据焊接区域形状、尺寸等因素进行选择。为提高焊缝的焊接强度，保证待焊接件间的电性连接，工艺改善轨迹的形状应尽可能地填充和覆盖焊接区域，以实际加工效果为选取标准。参数方程的选用以适合进行插补计算为依据。
[0032]本公开中将工艺改善轨迹的表达式进行统一概括表达为：
[0033]式中A、B分别为a、b的取值集合。同样地，可以将工艺改善轨迹的表达式改写为参数方程表达式：
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(3)式中，a、b分别为工艺改善轨迹的x、y轴的坐标值，为参数，为工艺改善轨迹的周期。
[0034]为方便表达和计算，可将参数、参数统一表达，均使用基轨迹参数方程表达式中的参数t，则式（3）转化如下：
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(4)式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小圆焊缝的激光扫描焊接方法，其特征在于，所述方法包括：S1 确定目标待焊接件；S2 扫描目标待焊接件的焊接基轨迹，并将所述焊接基轨迹改写为基轨迹参数方程；S3 选择工艺改善轨迹的扫描形状，并将所述工艺改善轨迹方程改写为工艺改善轨迹参数方程；S4 合成基轨迹参数方程和工艺改善轨迹参数方程，确定实际焊接轨迹；S5 确定焊接参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中基轨迹参数方程为：，式中，x、y分别为基轨迹的x、y轴的坐标值，t为参数，T为t的取值集合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺改善轨迹为直线、椭圆、三叶草形、“8”字形的任意一种。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承瑞，尹贻生，屈梁成，周立涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：