动力电池外壳激光焊接试验分析_王中林
动力电池壳体激光焊接工艺
：坠』垡星垡垒——————————————————型鲨垒—垒丝丝型坠些丝文章编号：1002-025X(2013)07-0030-03动力电池壳体激光焊接工艺李林贺。
邓适(力神迈尔斯动力电池系统有限公司，天津300191)摘要：针对动力电池壳、盖激光焊接试验，通过调整激光焊机脉宽、频率、峰值功率等工艺参数．验证不同参数对激光单点能量及焊接平均功率的影响，结合平均功率对焊缝熔深影响及不同熔深状态下与焊缝耐压强度的对应关系，进而优化激光焊接工艺参数，确保动力电池激光焊接过程的稳定性和焊接质量的一致性。
关键词：动力电池；激光焊接；熔深中图分类号：TG456．7文献标志码：BO绪论电动汽车不仅能减少或不使用石油，且能降低尾气排放，甚至实现尾气零排放，而在当今节能降耗和环保双重压力下。
实现汽车能源动力系统电气化，推动传统汽车业结构转型，在国际上已经形成了广泛共识。
我国已出台许多相关优惠政策，扶持和引导电动汽车行业的快速发展，因此，电动汽车的发展将会步人关键时期，并迎来更多机遇与挑战。
动力电池是电动汽车的关键技术，决定了汽车的运行里程和成本，而电池壳体的激光焊接又成为动力电池制作的重要工序。
焊接质量的好坏直接决定电池的密封性及耐压强度．从而影响电池的使用寿命和安全性能。
结合本公司实际生产情况，通过激光焊接工艺参数摸索及焊接质量确认，建立合理的工艺参数范围。
为动力电池壳体激光焊接过程的稳定性及产品质量的一致性提供了有力保障。
1激光焊接试验本公司动力电池壳体基本上为3003系铝合金．厚度在0．6～0．8m m之间。
由于各型号电池都用于电动汽车，因此，对焊接后的密封性及耐压强度要求很高，图1为电池壳体焊接示意图。
收稿日期：2013—05—05围1电池壳体焊接示意图激光焊接主要工艺参数有峰值功率、脉宽、频率、离焦量及焊接速度等，其任何一个参数的变化及不稳定都会直接影响焊接质量的效果。
实际焊接过程采用的激光功率为600W，波长为1064．t i m，光纤直径为600斗m的激光设备。
动力电池外壳的激光自动化焊接技术研究_张健
图６ 焊接轨迹示意图 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｄｉａｇｒａｍ
２．２ 试验结果及分析 图7为两组工艺参数下，不同焊接轨迹同一参
数下的焊缝宏观形貌。由图明显看出，沿波浪线轨 迹焊接的焊缝规则、光亮；上下底及腰处的焊缝一 致性、连续性好，且在腰处没有灼烧痕迹。而沿水平 线轨迹焊接的焊缝不规则、不光亮；上下底及腰处 的焊缝一致性、连续性不好；且在腰处灼烧严重、有 液滴飞溅、堆积，并在整条焊缝中伴随着熔液下榻、 平铺现象。由此可以得出，采用普通三维工作台水 平焊接，轨迹单一、灵活性差，不能满足复杂几何尺 寸电池外壳封装，采用研制出的激光自动化焊接装 备焦距可变、角度可调、灵活性强，能满足其封装， 并且产品连续性、一致性好，外观光亮、规则。另外 普通三维工作台的实际精度为0.05 mm左右，且电 池壳需单工位、正侧面分次焊接，效率低；而工业机 器人实际精度为0.01 mm，且可实现多工位、正侧面 一次成型焊接，效率高。在同一参数下，却是普通工 作台加工效率的 3 倍。
Abstract Based on the industrial robot, using hierarchical structure on the whole, and the control module is connected by external I/ O interface circuit and program coordination method, the automatic laser welding system is developed for automobile power battery packing. After debugging, welding experiments with complex geometrical size battery shell were carried out. With the same parameters, two different kind trajectories were used for welding and the effects of the two kind trajectories on welding shape and economy were analyzed. The results indicates that, the continuity and consistency of wavy welding is good, and robot automatic welding can realize multi-position continuous welding, the efficiency of this method is 3 times of the ordinary working bench. The development of automated laser welding system provides references for power battery packing. Key words laser technology； laser welding； robot welding； seam appearance； automatic
整理动力电池外壳激光焊接机所出现的常见问题
整理动力电池外壳激光焊接机所出现的常见问题动力电池外壳一般采用铝材料或铝合金材料，使用激光焊接机时如操作不档容十分容易出现各种不良的加工问题，比方产生气孔，凸起，炸火等看似小问题，却能严重影响电池质量与这全的重要步骤，从行业实际应用来看，动力电池激光焊接一般采用顶焊或侧焊的方式，下边，博特激光动力电池激光焊接机专家同你谈谈动力电池焊接的几大难点。
1、动力电池铝壳激光焊接难点：市场上动力电池外壳材料95%以上厂家都采用铝壳，而铝材是高反射材料，对激光能量反射率比较高，估计对激光的吸率只有3%，可见难度之大，所激光焊接时会遇到壳体表面凸起，长气孔以及炸火，产生内部气泡，而这些都是动力电池质量的致命要害，而这些缺点，我们需要焊接工程师以及采用一定的技术来处理这些问题。
当初开始应用于动力电池激光焊接时，都面临着这些问题的困扰，因为没有前车经验，都需要自己的实践解决，为此感到困惑难解，原来刚开始他们均采用大功率配合小芯径光纤来开展激光输出，而此时，这种大输出，小传播，肯定会出现“急流输出”的状况，困此引起炸火是必然的结果（也称飞溅），同时，铝壳材料表面不干净，材料纯度差等材料本身的质量也会引起飞溅现象的产生，因此，电池外壳一般城要采用纯度高的铝材料，而且表面需要干净，且不能潮湿。
随着动力电池焊接技术进一步推进，焊接技术人员己经吸取过去的经验，懂得会利用电池材料，厚度，形状以及拉力要求选择正确类型的激光器，参数设定，包括焊接速度，波形，焦点距离（偏焦），峰值，光斑等工艺参数的设定来提高焊接质量水平，防止上面出现的几大难题，最终完成动力电池铝壳的焊接。
动力电池铝壳厚度一般都低1MM，主流厂家都会采用0.6MM与0.8MM两种类型的壳体厚度，其焊接方式则有顶焊与侧焊，其中侧焊主要优点就是对电芯内部影响较小，飞溅异物不会掉到壳体内部。
侧焊技术对激光器的稳定性要求较镐，而且材料本身结净度也是不可忽略的，当开展电池盖板焊接时，还要确保盖板与铝壳体之前的间缝大小。
动力电池激光焊接方案
动力电池激光焊接方案
动力电池激光焊接是一种常用的连接方式，具有高效、精确、无损、环保等特点。
以下是一种可能的动力电池激光焊接方案：
1. 材料准备：准备好需要焊接的动力电池模块，确保其表面清洁无杂质。
2. 设置参数：根据不同的电池材料和尺寸，确定适当的激光焊接参数，包括功率、脉冲频率、浸润时间等。
3. 激光焊接设备调试：根据所选参数，调试激光焊接设备，确保激光束的焦点准确对位于焊接点上，并调整焊接电极的位置。
4. 预热：通过激光预热动力电池接触面，提高焊接的效果和速度。
5. 焊接：根据焊接点的位置，使用激光束进行准确焊接，确保焊接点的牢固性和导电性。
6. 检查与测试：完成焊接后，对焊接点进行检查和测试，确保焊接质量符合要求。
需要注意的是，动力电池激光焊接需要使用专门的设备和技术，操作时应遵守相关安全规范，确保工作环境安全。
此外，不同材料和尺寸的电池模块可能需要调整焊接参数和设备，具体操作应根据实际情况进行调整。
激光焊接在动力电池方面的应用
激光焊接的应用
激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、焊缝深宽比大、变形小及易于实现自动化等优点，有利于提高焊接质量和焊接的生产效率。
它被定义为最具有发展前景的材料加工技术。
动力电池焊接应用激光加工主要有电芯、模组、PACK等，激光焊接应用部位包括极耳、翻转片、封口、汇流排、PACK模组、注流孔封装等。
针对动力电池模组线，激光焊接的应用包括模组的外壳焊接、连接片的焊接及极耳的焊接等。
目前，我们公司在模组的外壳焊接有具体的应用案例。
比如目前动力电池的外壳材质是铝，铝壳电池占整个动力电池的绝大多数。
动力电池的激光焊接部位多，有耐压和漏液测试要求。
铝材的激光焊接难度较大，会面临焊痕表面凸起问题、气孔问题、炸火问题、内部气泡问题等。
焊接工艺技术人员会根据客户的电池材料、形状、厚度、拉力要求等选择合适的激光器和焊接工艺参数，包括焊接速度、波形、峰值、焊头倾斜角度等来设置合理的焊接工艺参数，以保证最终的焊接效果满足动力电池厂家的要求。
新能源汽车动力电池激光清洗与焊接工艺研究应用
新能源汽车动力电池激光清洗与焊接工艺研究应用摘要随着新能源汽车的快速发展和需求的不断扩大，其核心部件动力电池的安全性及生产效率备受瞩目。
本文针对目前新能源电池制作中焊接及焊前处理新工艺进行工艺实验研究，对铝合金动力电池模组生产中的BUSBAR片及极柱采用激光清洗、激光焊接工艺，模组端板与侧板连接中激光焊接工艺进行设备选型及工艺实验研究，推动激光新工艺在动力电池领域应用，促进新能源电池的低能耗、快速、安全、绿色生产。
关键词新能源；动力电池；激光；铝合金；清洗；焊接新能源汽车发展十多年，尤其近几年发展十分迅速，应用日趋成熟。
目前，欧美国家及日本，都把发展新能源汽车作为战略制高点来考虑，国家投入力量加强产业的发展。
尤其是欧盟一些国家不仅是提出“禁止销售燃油时间表”，而且也上升到具体是法律层面，同时应采取一些“限行”措施。
中国则是更为主动、更积极、更为系统地推动新能源汽车的发展，中央和地方两级政府在财力强力支持。
作为新能源汽车的心脏——动力电池已成为相关企业研发的重中之重。
为降低电池重量，电池结构中通常采用铝合金结构，尤其电池pack模组承重外壳、busbar电极连接片的组装对结构的可靠性要求极高，以前该部分常采用铆接、电弧焊，超声波焊，电阻焊等方式，不但费时费力，而且容易产生安全隐患。
公司对某国内巨头企业传统工艺产线升级改造中，提出激光清洗、焊接工艺，并做了大量实验研究、验证，推动激光工艺在新能源动力电池方面应用。
1 电池极柱铝合金激光清洗实验铝合金在空气中极易氧化，表面会形成硬质氧化层，由于氧化层熔点较高，在激光焊接过程中需较大能量打碎，不但消耗较大能量拖累焊接速度，而且极易形成未焊透、未熔合、表面成型不均匀，并且氧化层在熔池中反应形成气孔，熔池中未完全熔化的氧化层会形成夹渣及造成热裂。
同时为提高铝合金激光焊接中吸收率，激光清洗应具有清洗细小纹路打毛表面作用。
为高效去除铝合金表面氧化层，采用激光清洗工艺对6061铝合金氧化层去除进行了实验研究。
动力电池激光焊接虚焊
动力电池激光焊接虚焊动力电池激光焊接是一种重要的制造技术，它在动力电池的生产过程中起到了关键作用。
虚焊是激光焊接过程中常见的一种缺陷，它可能会导致焊接强度不足或者焊接不牢固。
因此，深入研究和解决动力电池激光焊接虚焊问题对于提高动力电池的质量和性能具有重要意义。
虚焊是指激光焊接中焊点与焊接件表面没有完全接触的现象。
这种现象会导致焊接点的强度不足，甚至可能会出现焊接断裂的情况。
虚焊的产生原因有很多，主要包括焊接参数不合适、焊接设备不稳定以及焊接件表面存在污染等因素。
为了解决虚焊问题，需要对焊接参数进行优化调整，确保焊接过程稳定可靠；同时，还需要对焊接件表面进行预处理，确保焊接点与焊接件表面充分接触。
激光焊接虚焊问题的解决可以通过以下几个方面来进行。
首先，需要优化焊接参数。
激光焊接参数包括激光功率、激光束直径、扫描速度等。
这些参数的选择和调整直接影响着焊接质量。
合理选择焊接参数可以有效地减少虚焊的发生。
其次，需要保证焊接设备的稳定性。
焊接设备的稳定性对焊接质量起到了决定性的作用。
如果焊接设备不稳定，就很容易导致焊接虚焊的产生。
因此，在激光焊接过程中，需要对焊接设备进行定期维护和检查，确保设备的稳定性。
最后，需要对焊接件表面进行预处理。
焊接件表面的污染会影响焊接点与焊接件表面的接触情况，从而导致虚焊的产生。
为了解决这个问题，可以在焊接前进行表面清洁和处理，确保焊接点与焊接件表面的充分接触。
动力电池激光焊接虚焊问题的解决对于提高动力电池的质量和性能具有重要意义。
动力电池作为新能源汽车的核心部件之一，其质量和性能直接影响着新能源汽车的使用寿命和性能表现。
因此，解决激光焊接虚焊问题，提高动力电池的焊接质量，对于推动新能源汽车产业的发展具有重要的意义。
动力电池激光焊接虚焊是动力电池制造过程中需要重视和解决的问题。
通过优化焊接参数、保证焊接设备的稳定性以及对焊接件表面进行预处理等措施，可以有效地解决激光焊接虚焊问题，提高动力电池的质量和性能。
新能源动力电池模组激光焊接
新能源动力电池模组激光焊接新能源动力电池模组激光焊接是目前电池行业中一种常见的连接技术，它通过利用激光束将电池模组中的各个部件进行焊接，从而实现电池的组装和连接。
本文将围绕新能源动力电池模组激光焊接展开讨论，介绍其原理、应用以及优势。
一、激光焊接原理新能源动力电池模组激光焊接是利用激光束的热效应对电池模组进行焊接的一种技术。
激光束照射到电池模组的焊接接头上，通过瞬间高温的作用，使接头表面部分熔化并迅速冷却固化，从而实现焊接。
激光焊接具有高能量密度、瞬间加热、热影响区小等优点，能够实现高精度、高效率的焊接。
二、激光焊接的应用新能源动力电池模组激光焊接广泛应用于电动汽车、储能设备等领域。
在电动汽车中，电池模组是其核心组件之一，激光焊接可以将电池模组中的电芯、导电片等部件进行可靠的连接，提高电池模组的性能和寿命。
在储能设备中，激光焊接可以实现电池模组的快速组装，提高生产效率和产品质量。
三、激光焊接的优势1. 高精度：激光焊接可以实现微小焊点的精确定位和焊接，大大提高了焊接的精度和可靠性。
2. 高效率：激光焊接速度快，能够实现对多个焊点的同时焊接，提高了生产效率。
3. 无污染：激光焊接不需要使用焊剂和助焊剂，避免了对环境的污染。
4. 低热影响区：激光焊接瞬间加热，热影响区小，不会对周围材料产生热变形和热损伤。
5. 焊接强度高：激光焊接可以实现焊点的高强度连接，提高了焊接的可靠性和耐久性。
四、激光焊接的发展趋势随着新能源动力电池市场的快速发展，激光焊接技术也在不断创新和进步。
目前，一些新的激光焊接技术已经应用于电池模组的焊接，如激光超声波混合焊接、激光熔覆等。
这些新技术能够进一步提高激光焊接的效率和质量，满足不同应用场景的需求。
新能源动力电池模组激光焊接是一种高效、精确、可靠的连接技术。
它在电动汽车、储能设备等领域的应用不断拓展，为新能源产业的发展提供了有力支持。
随着技术的不断创新和进步，相信新能源动力电池模组激光焊接技术将在未来发展中发挥更加重要的作用。
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图 2 壳体焊缝表面金相 100×
图 3 封盖搭焊处表面金相 100×
2 热传导焊接过程分析
2.1 激光功率密度对焊接影响
功率密度对激光焊接是最关键的影响因素之一。
据有关文献记载，
激光功率密度
q=
0.886TK （ατ）1/2
（3） : 9-12. ［4］ 刘 俊 . 铝 合 金 激 光 焊 接 工 艺 特 性 ［J］. 现 代 制 造 工 程 ， 2003，
（3） : 55-56.
参考文献： ［1］ 王 中 林 ， 吴 晓 红 ， 邓 传 经. 铝 合 金 薄 板 焊 接 工 艺 及 YAG 激 光 器
［5］ 关振中. 激 光 加 工 工 艺 手 册 ［M］. 北 京: 中 国 计 量 出 版 社 ， 2005: 112.
动力电池外壳激光焊接工艺质量提升具有一定的现实指导意义。
关键词： 动力电池； 激光； 焊接； 分析
中图分类号： TG456.7
文献标志码： B
铝合金激光焊接以非接触、 热形变小、 环保等 优点在很多领域取代了传统焊接方法。 铝合金焊接 的难点在于铝合金对激光的反射率极高， 焊接过程 中气孔敏感性高， 且易形成热裂纹［1］。 笔者选用典型 铝合金动力电池外壳进行激光焊接密封试验， 并对 结果进行了金相分析。 同时， 从激光与物质相互作 用的角度， 对焊接过程进行一定的理论分析。
率为 200 W 左右， 脉宽 2.5 ms， 频率 20 Hz， 利用公
式
P＝
P軈 Tf
（P軈 为峰值功率， 为平均功率， T 为脉宽， f
为频率）， 代入运算可知， 峰值功率为 4×103 W。 根
据离焦量 3 mm、 聚 焦 光 斑 大 小 0.3 mm 及 实 际 激 光
打在相纸上试验判断， 焊接处光斑大小接近 0.4 mm，
1.2 焊接工艺参数
试验将激光束中心轴与焊接面保持垂直， 采用
热传导穿透焊， 焊接工艺参数见表 1。
表 1 焊接工艺参数
平均功率 脉宽 频率 离焦量 焊接速度 聚焦光斑大小 保护气体流量 激光
/W /ms /Hz /mm /(mm·s-1)
/mm
/(L·min-1) 波形
200 2.5 20 +3
8
3 结论 通过动力电池激光焊接密封试验及理论分析过
程， 要使封装后的电池达到较好的气密性， 需要适 当设置激光焊接参数， 连接处保持良好接触， 同时 注意保护气体的应用。 关于焊接过程的更深入的理
Welding Technology Vol．41 No．7 Jul. 2012 文 章 编 号 ：1002－025X(2012)07-0013-04
收稿日期： 2012-01-21
图 2 所示。
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论实践研究及焊接模型建立， 需要更加详实准确的
［3］ 陈彦宾， 曹丽杰. 铝合金激光焊接研究现状 ［J］. 焊接， 2001， 45
基础测量数据。 要达到更好的焊接工艺效果， 需对 试验做进一步研究。
发展。 高炉铜冷却壁实物如图 1 所示。
越 广 泛地研 究和应用 。 ［1-2］ 自 德 国 MAN.GHH 公 司 从
20 世 纪 70 年 代 末 开 始 研 制 铜 冷 却 壁 以 来 ， 世 界 各
国围绕铜冷却壁的寿命相继从高炉操作、 模拟分析、
热分析、 结构优化设计等方面展开了研究， 铜冷却
图 5 两层材料激光穿透焊时各面温度变化曲线
图 4 优化脉冲激光波形
铝合金激光焊接气孔是铝合金焊接的常见缺陷。 空气中的水分以及氧化膜中吸附的水分是产生焊缝 气孔的主要原因［4］。 采用氮气保护激光焊接， 可以减 少壳体表面焊接过程中氧化， 减少焊缝气孔， 同时 保护聚焦镜片。
图 6 要求最小激光焊接能量与两层材料间隙关系
壁 的 研 制 技 术也有了相应提高 。 ［3~4］ 然而 ， 生产实践
表明： 尽管在寿命上， 铜冷却壁要比铸铁冷却壁有
了很大提高， 但铜冷却壁还是没能避免因自身失效
而导致高炉寿命不长的缺点。 因此， 对铜冷却壁的
图 1 高炉铜冷却壁实物图
失效进行分析， 进而指导研制和生产实践显得尤为 重要。 常见的失效有形变、 开裂和脱落等 3 种， 如
多光路系统设计［J］. 焊接技术， 2008， 37（6）： 30-32.
［2］ 张 军. Li-ion 电 池 的 激 光 焊 接 ［J］. 中 国 机 械 工 程 ， 2001， 12 （S0） : 213-215.
作者简介： 王中林 （1975—）， 男， 湖北潜江人， 硕士， 副教授， 高 级工程师， 主要从事应用光学， 激光加工方面的研究工作.
，
其中
α为 热 扩 散 率 ， K 为 热 传 导 率 ， τ 脉 宽 ， T为 温 度 ［2］。
动力电池铝外壳熔点 574~635 ℃， 沸点约为 2 000 ℃，
12 ·试验与研究·
代入激光功率密度式中 运 算 ， 要 求 功 率 密 度 在 4.1× 104~1.3×105 W/cm2 范 围 ， 符 合 电 池 焊 接 处 于 激 光 热 传导焊接状态要求。 实际试验过程中， 激光平均功
透焊接， 装配不可能做到理想接触， 中间存在空气 隙。 空气隙热传导率远低于焊接壳体， 激光在间隙 间的传递表现为对流传导效应， 计算起来相当复杂。 据有关文献记载， 参考其提出某种零件实施激光穿 透焊时上层上表面、 下表面以及下层上表面温度变 化曲 线， 如图 5 所 示 。 动 力 电 池 壳 体 在 脉 宽 2.5 ms 内可能达到最高峰， 同时密封盖焊接处也处于熔点 以上， 能够熔化， 完成焊接， 准确数据需进一步试 验研究。 图 6 显示所需最小激光能量与两层材料间 隙关系， 在间隙小于上层材料 1/10 时， 能量增加要 求不明显 ， 但在 1/10~1/2 之间时 ， 需要能量几 乎与 间隙成线性增加关系。 超过 1/2， 无法焊接［5］。 在试 验过程中对壳体与密封盖结合处加压， 所需激光功 率较小， 符合以上分析。
Welding Technology Vol．41 No．7 Jul. 2012 文 章 编 号 ：1002－025X(2012)07-0011-03
动力电池外壳激光焊接试验分析
·试验与研究· 11
王中林
（武汉软件工程职业学院， 湖北 武汉 430205）
摘要： 开展了动力电池外壳激光焊接密封试验， 对激光焊接动力电池外壳有关理论进行了深入分析， 并取得了较好效果。 试验结果对
0.3
指数
5
衰减型
1.3 焊接工艺效果 试验结果， 电池外壳与密封盖焊接成功， 满足
9.806 65 kN 不漏气的气密性要求， 采用数显金相显 微镜检测， 壳体与封盖焊接部位金相组织图如图 2， 3 所示， 未见明显气孔、 裂纹， 壳体焊透， 且封 装后电池内部未见焊接熔渣。
图 1 焊接区域及焊接方法
1 试验方法及效果 1.1 焊接材料及方法
动力电池外壳材料包括钢和铝合金， 其中 AL3003 铝合金 材料具 有 优 秀 的 防 锈 特 性 ， 成 形 性 、 焊接性、 耐蚀性均良好。 利用 450 W 固体 YAG 激光 对 厚 0.6 mm AL3003 电 池 外 壳 ， 与 外 壳 连 接 处 0.8 mm 厚密封盖进行密封焊接试验。 焊接时采用穿透焊 对壳体与密封盖进行连接， 如图 1 所示。
轴晶以及相应的过渡晶， 其焊缝中存在未熔合、 气孔和变向生长柱状晶等焊接缺陷。 铜冷却壁Ⅱ晶粒相对均匀， 焊缝组织中未发现明
显的焊接缺陷。 根据研究结果， 提出了改进铜冷却壁的焊接工艺。
关键词： 铜冷却壁； 原位金相； 显微组织； 管板焊接； 焊接缺陷
中图分类号： TF57； TG113
文献标志码： B
始高峰部分可以使铝合金材料通过瞬间温度升高来
提高动力电池外壳对激光的吸收率， 后沿下降避免
材料表面功率密度过高， 形成深熔焊， 击穿壳体。
同时采用该脉冲波形， 还可以有效减少气孔和裂纹
产生几率， 提高电池的气密性。
焊接技术 第 41 卷第 7 期 2012 年 7 月
2.3 工件装配对激光焊接影响 动力电池采用铝合金外壳与密封盖下沿叠加穿
冷却壁在高炉中有保护炉壳、 冷却支撑和维护
目前， 高炉使用的冷却壁主要有铸铁冷却壁和
炉渣等作用， 是炼铁高炉的重要组成部分， 其一旦 铜冷却壁 2 种。 相对于铸铁冷却壁， 铜冷却壁以其
损坏， 高炉就不得不停炉修缮， 严重影响炼铁进程、 良好的导热性能、 耐热震性能、 耐高热流冲击性
企业效益及与钢铁相关的多项重要国民支柱经济的 能、 使用寿命长、 操作成本低等优异特点得到越来
·ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验与研究· 13
炼铁高炉中铜冷却壁焊缝组织的原位金相
崔 静， 瞿体明， 曾 攀
（清华大学 机械工程系， 北京 100084）
摘要： 研究了 2 种不同高炉铜冷却壁Ⅰ （焊丝为合金）， Ⅱ （焊丝为纯铜） 管板焊接结构处的原位显微组织。 经观察发现， 对金相图片
进行特殊的原位处理后， 可找到焊接熔合线， 并由此确定焊缝区、 热影响区及母材区。 铜冷却壁Ⅰ中存在外形显著有别的柱状晶、 等
计算可知峰值功率密度约为 2.5×106 W/cm2， 其超过
理论计算值。 但动力电池外壳厚度为 0.6 mm， 且属
于穿透焊接， 需要一定的熔深， 焊接功率密度略超
过沸点要求， 功率密度能达到更好的焊接效果。 2.2 铝合金材料表面对焊接影响
材料对激光的吸收率随温度的变化由公式 ελ（T） =0.365 軈ρ[1+β（T-20）/λ 軈1/2 决 定 ， 其 中 ρ 为 铝 合 金 20 ℃时直流电导率， β 为电阻温度系数， λ 为激光波 长。 按公式做出基本估算， 铝合金对 YAG 激光在 20 ℃吸 收 率 大 约 在 20%。 在 焊 接 过 程 中 采 用 类 似 图 4 优化激光脉冲［3］， 设置指数形式衰减波， 激光波形开