（接上篇）

3.單體電池高效激光點(diǎn)焊技術(shù)

根據(jù)前期樣機(jī)生產(chǎn)的實(shí)際效果，手工焊接方式不適用于C1、C2、C3、P1四種電池的串聯(lián)點(diǎn)焊。結(jié)合裝配特點(diǎn)，我們采用激光點(diǎn)焊方式進(jìn)行這四種電池的串聯(lián)。激光點(diǎn)焊的原理是通過具有一定能量的激光束，調(diào)整焦點(diǎn)后，以脈沖形式照射焊接表面，使焊接材料吸收光能產(chǎn)生熱量，進(jìn)而將焊件熔接在一起。激光點(diǎn)焊具有以下顯著特點(diǎn)：

無需接觸焊材，操作自由靈活，特別適用于操作位置不方便或空間狹小的工件；

不受電阻焊分流效果的影響，對(duì)焊點(diǎn)數(shù)量沒有限制；

瞬時(shí)脈沖，熱影響區(qū)小；

無耗材。

所使用激光焊接機(jī)的指標(biāo)參數(shù)見表3，通過對(duì)工藝參數(shù)的摸索與試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證，激光點(diǎn)焊樣件強(qiáng)度大于100N，與電阻焊接相當(dāng)，應(yīng)用于本項(xiàng)目電池組的點(diǎn)焊具有很強(qiáng)的可行性。此外，電阻點(diǎn)焊失敗后的樣機(jī)難以修補(bǔ)，若拆除相應(yīng)單體后重新點(diǎn)焊，對(duì)于不能拆除的情況則只能整組報(bào)廢。而使用激光點(diǎn)焊技術(shù)，可在電阻點(diǎn)焊的破損位置輕松進(jìn)行修補(bǔ)，避免了拆除或報(bào)廢帶來的成本浪費(fèi)，這對(duì)于批產(chǎn)過程點(diǎn)焊質(zhì)量穩(wěn)定性及可靠性的提升具有重要意義。

4.單體電池全自動(dòng)電阻點(diǎn)焊技術(shù)

對(duì)于P2、P3型電池組的點(diǎn)焊，目前主要采用手工焊接方式。為提高焊接的穩(wěn)定性和效率，我們計(jì)劃通過自動(dòng)化設(shè)備點(diǎn)焊來代替手工點(diǎn)焊。所使用的全自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)主要指標(biāo)如下：

工作電流：±5000A；

焊接時(shí)間：0.009.99ms；

監(jiān)控顯示：焊接電流、焊接時(shí)間、焊接電壓、焊接功率、焊接壓力、焊接電阻等；

焊接坐標(biāo)輸入，非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品自學(xué)坐標(biāo)等方式進(jìn)行編程；

帶自動(dòng)焊接機(jī)頭與底部定位面板；

工作臺(tái)X軸行程：不小于500mm；Y軸行程：不小于500mm；Z軸行程：不小于200mm；

位置往復(fù)精度：0.02mm；

移動(dòng)速度：不小于300mm/s；

焊接速度：不小于30對(duì)/min。

通過工藝摸索，并結(jié)合P2、P3的特點(diǎn)，增加了CAD圖紙數(shù)據(jù)定位功能，確定了點(diǎn)焊參數(shù)，對(duì)電源部分進(jìn)行了工藝鑒定及特殊過程確認(rèn)。在批產(chǎn)時(shí)，可設(shè)計(jì)專用焊接工裝，實(shí)現(xiàn)P2、P3電池的全自動(dòng)化串聯(lián)點(diǎn)焊，從而杜絕因人員疲勞等因素造成的焊接工藝質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的100%量化，并大幅提升自動(dòng)化程度。

5.元器件全自動(dòng)半導(dǎo)體激光焊錫技術(shù)

目前，元器件焊接導(dǎo)線和單體電池焊接導(dǎo)線主要依靠手工焊，隨著批量生產(chǎn)的開展，這將給生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量管控帶來諸多問題。為解決這些問題，我們采用自動(dòng)化半導(dǎo)體激光焊錫工藝替代手工焊錫工藝。

激光焊錫采用紅外半導(dǎo)體激光模塊，波長(zhǎng)980um，在焊接位置使用激光照射使錫球融化，同時(shí)噴射高濃度N2氮?dú)馐瑰a與焊點(diǎn)緊密結(jié)合。通過設(shè)置功率波形可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接溫度的精確控制，模擬焊錫融化、固化等過程。通過調(diào)節(jié)激光的離焦量，既可以對(duì)直徑0.15mm的微小區(qū)域進(jìn)行精密焊接，也能對(duì)15mm以內(nèi)的大面積區(qū)域?qū)崿F(xiàn)一次焊接成型。這種焊接方式熱量集中，吸收效率高，對(duì)電芯或元器件的熱影響極小，通過合理調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，基本可杜絕虛焊現(xiàn)象。

激光焊錫屬于非接觸焊接，可有效避免傳統(tǒng)焊接工藝中焊點(diǎn)被遮擋、受熱區(qū)域大損傷工件、擠壓工件等問題。激光瞬間升溫，溫度恒定，焊接時(shí)間短，焊點(diǎn)飽滿且穩(wěn)定性和一致性良好。此外，可通過配備高清晰CCD定位系統(tǒng)對(duì)加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。與烙鐵頭相比，激光焊錫后期無任何耗材損耗（如烙鐵頭損耗），激光器壽命可達(dá)2萬小時(shí)。

驗(yàn)證所使用的全自動(dòng)三軸激光錫球焊錫設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：

工作臺(tái)軸數(shù)：X、Y、Z；

運(yùn)行范圍：X（200）、Y（200）、Z（100）；

移動(dòng)速度：不小于200mm/s；

重復(fù)精度：±0.01mm；

激光焊接功率：不小于100W；

光纖直徑：200um（0.2mm），最小光斑0.2mm，激光波長(zhǎng)：808nm。

通過對(duì)激光焊錫工藝設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，摸索出了激光焊錫參數(shù)，并在P2單體電池與導(dǎo)線焊接試驗(yàn)中取得了良好效果，能夠滿足要求。這意味著我們掌握了獨(dú)立完整的激光焊錫工藝技術(shù)，可滿足批產(chǎn)電池組的使用需求，大幅提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)保證了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性與一致性，將電池組工藝水平提升到了一個(gè)新的高度。

（三）批產(chǎn)過程管控質(zhì)量提升

針對(duì)批產(chǎn)過程，我們主要采取以下管控措施：

1.對(duì)電池組裝配中的靜電防護(hù)、走線、多余物控制、導(dǎo)線焊接、防松等過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，形成該型號(hào)批產(chǎn)FMEA。

2.篩選靜電、走線、焊接等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)形成標(biāo)準(zhǔn)清單，并在批產(chǎn)前進(jìn)行集中培訓(xùn)。

3.優(yōu)化批產(chǎn)技術(shù)人員隊(duì)伍配置，將技術(shù)力量向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傾斜。為各工序分配現(xiàn)場(chǎng)問題處理、收集、解決和優(yōu)化的工藝員，并制定獎(jiǎng)懲措施，落實(shí)責(zé)任制。

4.結(jié)合視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)，確保關(guān)鍵環(huán)節(jié)聲像記錄全覆蓋。充分利用該系統(tǒng)，對(duì)電芯堆入殼、電池組合蓋、電池組裝箱等重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行聲音與視頻的全面記錄。

5.配置產(chǎn)線工程師，設(shè)計(jì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)專用表格化記錄，并及時(shí)將數(shù)據(jù)輸入電腦生成生產(chǎn)曲線，對(duì)過程控制能力進(jìn)行實(shí)時(shí)分析監(jiān)控。一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，立即排查。逐步積累并生成批產(chǎn)數(shù)據(jù)包。

6.對(duì)批產(chǎn)電池組進(jìn)行周期檢定，制定周期檢定規(guī)范，明確鑒定內(nèi)容、時(shí)間、人員等。

7.對(duì)批產(chǎn)操作人員進(jìn)行定員、定崗，并實(shí)行計(jì)件制。

8.在小批量生產(chǎn)后，進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)，尋找設(shè)計(jì)、工藝薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的可靠性。

三、質(zhì)量和可靠性的提升分析

1.通過改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)計(jì)，使用玻璃纖維/尼龍復(fù)合殼體代替原有鋁合金外殼，使電池重量設(shè)計(jì)余量達(dá)15%以上，有效解決了因設(shè)計(jì)造成的重量超差質(zhì)量問題。

2.玻璃纖維/尼龍?jiān)霾闹圃旃に嚰夹g(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度兼具韌性尼龍材料的應(yīng)用，不僅保證了設(shè)計(jì)改進(jìn)的可行性，而且在成本和效率方面表現(xiàn)出色。與鋁合金機(jī)加工相比成本相近，與模具注塑相比節(jié)省開模費(fèi)用，加工周期大幅縮短50%以上，加工費(fèi)用節(jié)約20%以上。

3.超聲波殼蓋封接技術(shù)取代原有的螺釘緊固連接方式，顯著提高了電池組的殼蓋封接強(qiáng)度，確保了在各種環(huán)境條件下的封接質(zhì)量與可靠性。

4.激光點(diǎn)焊、全自動(dòng)電阻點(diǎn)焊代替手工焊接，消除了因人員疲勞等因素導(dǎo)致的焊接工藝質(zhì)量不穩(wěn)定問題，實(shí)現(xiàn)了焊接參數(shù)的全面量化，大幅提高了自動(dòng)化程度，對(duì)批產(chǎn)過程中點(diǎn)焊質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性的提升效果顯著。

5.全自動(dòng)半導(dǎo)體激光焊錫技術(shù)取代人工焊錫，極大地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，使電池組工藝水平邁向新的臺(tái)階。

6.上述技術(shù)成功應(yīng)用后，均可推廣至其他有需求的型號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速成果轉(zhuǎn)化和效益提升，而其中激光錫球焊錫機(jī)相關(guān)技術(shù)在保障元器件焊接質(zhì)量和效率方面發(fā)揮了不可替代的作用，為整個(gè)聲納浮標(biāo)用鋰電池組批產(chǎn)質(zhì)量提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

本文針對(duì)聲納浮標(biāo)用鋰電池組批產(chǎn)關(guān)鍵工藝質(zhì)量提升展開研究。分析現(xiàn)有方案發(fā)現(xiàn)存在指標(biāo)滿足性和批產(chǎn)工藝技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，如重量余量小、手工焊接缺陷多等問題。

質(zhì)量提升方案包括設(shè)計(jì)改進(jìn)（采用復(fù)合非金屬材料外殼減重）、多種工藝改進(jìn)（如復(fù)合材料增材制造、殼蓋超聲波封接、激光點(diǎn)焊、全自動(dòng)電阻點(diǎn)焊、全自動(dòng)半導(dǎo)體激光焊錫技術(shù)）和批產(chǎn)過程管控措施（風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、培訓(xùn)、人員配置、監(jiān)控、工程師配置、周期檢定、人員定崗和可靠性試驗(yàn)）。

這些措施有效提升了鋰電池組質(zhì)量和可靠性，相關(guān)技術(shù)可推廣，激光錫球焊錫機(jī)技術(shù)對(duì)質(zhì)量提升有突出作用。

本文由大研智造撰寫，專注于提供智能制造精密焊接領(lǐng)域的最新技術(shù)資訊和深度分析。大研智造是集研發(fā)生產(chǎn)銷售服務(wù)為一體的激光焊錫機(jī)技術(shù)廠家，擁有20年+的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。想要了解更多關(guān)于激光焊錫機(jī)在智能制造精密焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用，或是有特定的技術(shù)需求，請(qǐng)通過大研智造官網(wǎng)與我們聯(lián)系。歡迎來我司參觀、試機(jī)、免費(fèi)打樣。

審核編輯 黃宇