锂电池周边焊后铝壳内凹变形的原因分析和改善措施

2025-04-14 10:48

方形铝壳电池顶盖周边焊工序经常会出现焊接之后铝壳发生内凹变形，今天做一个简单的分析。

问题根源分析

铝壳焊接变形主要有下面3点：

热输入不均：焊接热积累导致盖板与壳体熔合区温差收缩差异；材料特性：铝合金线膨胀系数大，焊缝区残余应力释放引发塑性应变；夹具压紧不足：壳盖间隙或台阶值超差导致焊后收缩不协调。具体解决措施1.精准优化焊接工艺参数

降功率-增速策略：

功率调整：适当降低功率但是要避免焊接不全和过度熔深；

速度提升：提高焊接速度，减少热输入；

离焦量优化：负离焦调整为正离焦，扩大光斑并减少熔池底部热集中；

复合光斑/摆动焊接：

采用光纤-半导体复合激光或环形光斑，平衡熔池稳定性；

增加光束摆动（摆动间距0.5-0.7mm，频率≥200Hz）以分散热输入。

2.夹具与压装控制（关键措施）

台阶与间隙标定：

使用3D轮廓仪确保盖板与壳体台阶值≤0.2mm、间隙≤0.05mm；

增加吸盘夹具拉紧壳体大面，抑制焊接收缩内凹；

液压夹持优化：

提升压装压力，增加夹持刚性，减少焊接时壳盖错动。

3.保护气与等离子体管控

保护气体参数：

氮气（纯度≥99.999%）同轴吹气，流量15-25L/min，角度30°-45°（避免湍流形成气孔及熔池波动）；

增加侧吹辅助气（惰性气体）进一步抑制等离子体干扰。

焊后矫正与工艺验证

1.辊压矫形：

对长边焊缝采用辊边工艺，消除焊后收缩应力；

2.金相检测：

抽检最大熔深（0.8~1.3mm）、熔宽（≥1.0mm）及翻边量（≤60μm）是否符合标准；

3.在线监测：

引入OCT熔深监测系统（250kHz采样），实时反馈匙孔深度波动，动态调整功率与速度。

实施路径优先级紧急调整：优先优化焊接参数（功率-速度-离焦量）及预热工艺，降低热输入；夹具升级：同步改进压装夹具（吸盘设计+压力校准），确保台阶值达标；长线方案：引入摆动焊接或复合光源设备，增强热分布控制能力。以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！-End-

原文标题 : 锂电池周边焊后铝壳内凹变形的原因分析和改善措施