主要针对:铜铝汇流排、极耳、模组端板、CCS、壳体密封激光焊;常见不良:虚焊、未熔合、飞溅、气孔、裂纹、焊穿、炸点、偏位、断焊。
从来料→工装定位→设备参数→保护气→环境→在线监控→工艺验证完整梳理,可直接用于 ESOP、评审报告。
一、来料问题(占不良很大比例,很多问题不是焊机问题)
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表面清洁必须管控铜、铝表面氧化膜、油污、切削液、指纹、粉尘、拉丝灰,极易造成气孔、飞溅、虚焊。
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铝件:氧化层厚,优先超声波清洗 + 烘干;禁止手直接触碰焊接区域。
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铜件:防止氧化变色,清洗后尽快焊接,存放做好防潮。
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焊前:焊接区域禁止喷涂防锈油、脱模剂。
现象:同样参数,一批好一批差,大多是来料表面波动。
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零件配合间隙严格控制激光焊对间隙非常敏感:
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搭接焊:间隙建议≤0.1mm;超过 0.15mm 极易未熔合、塌陷。
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对接焊:间隙尽量<0.05mm。
间隙大:激光直接穿透间隙,能量流失,虚焊;间隙过小容易焊穿。管控:冲压 / 机加工公差、工装压合夹紧力,保证贴合紧密。
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材料厚度、材质一致性铜铝混杂焊接,成分波动、硬度不一致会造成熔池不稳定;不同批次铝材 Si、Mg 含量变化会出现气孔波动。
二、工装与定位(PACK 激光焊高频失效点)
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压紧工装,消除间隙必须刚性压紧,焊接过程零件不能抖动。焊接时零件微小振动就会断焊、气孔。
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压头避开激光光路,防止压头被激光打坏;
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压紧力要均衡,局部压不紧就会虚焊。
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定位精度激光光斑很小,模组极耳、汇流排焊接,定位偏移>0.2mm 就会焊偏。
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工装定位销、载具定期复检磨损;
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AGV 产线要做好工位二次定位,不能依靠 AGV 本身停靠精度。
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散热工装铜铝导热极快,散热不足会热累积,连续焊接热变形,间隙变大,产生批量不良;铜排焊接工装增加铜水冷垫块。
三、激光设备与工艺参数(核心)
核心四要素:激光功率、焊接速度、离焦量、脉冲 / 连续模式
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离焦量是最容易调错的参数
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正离焦:光斑变大,熔深浅,容易虚焊;
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负离焦:光斑集中在工件内部,熔深大,容易焊穿飞溅。
铜铝高反材料,离焦微小变化就会造成良率波动,每次换工装、换镜片要复核离焦。
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功率‑速度匹配
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功率过大:焊穿、飞溅、炸点;
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速度太快:能量不足,未熔合虚焊;
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速度太慢:热输入大,变形大、晶粒粗大、裂纹。
PACK 模组极耳焊接:不能一味加大功率,铜铝高反射,功率过高会出现反射打坏激光器。
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防高反损坏激光器铜、铝属于高反射材料,反射光回打激光器会造成设备故障同时焊接不稳定。
措施:选用带高反防护光纤激光器;优化入射角,激光头倾斜 5‑10°,减少回返光。 -
保护气体(气孔头号来源)铝焊接气孔绝大多数来自保护气不到位。
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气体:铝焊优先氩气;铜焊可用氩气 / 氮气;禁止空气进入熔池。
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气嘴角度、流量、距离工件高度很关键;流量过小保护不足出气孔;流量过大紊流卷吸空气同样气孔。
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焊缝背面也需要保护,否则背面氧化、气孔。
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定期检查气管漏气、气嘴堵塞。
四、常见不良对应的对策
表格
| 不良现象 | 主要原因 | 改善措施 |
|---|---|---|
| 虚焊 / 未熔合 | 能量不足;间隙大;表面氧化;速度过快;离焦不对 | 控制零件间隙;来料清洗;下调速度或提升功率;校准离焦 |
| 焊穿、塌陷 | 功率过大,速度过慢;压紧不好局部薄点 | 降低功率,提高焊接速度;优化压紧;复核材料实际厚度 |
| 大量飞溅、炸点 | 表面油污氧化;功率过载;保护气紊流;高反 | 严格清洗;优化功率速度;调整气嘴角度流量;激光头倾斜 |
| 气孔密集(铝件最多) | 氧化膜、保护气失效、漏气、背面无保护 | 焊前清洗除氧化;正反面保护气;排查气路漏气 |
| 裂纹(铝) | 热输入过大,应力,冷却过快 | 降低热输入;优化焊接路径;工装辅助散热 |
| 焊偏断焊 | 定位漂移;零件抖动;光路偏移 | 定期校准工装;加强压紧;定期维护激光头 |
五、生产过程防错,避免流出不良品
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首件确认换批次、换工装、换镜片、设备停机重启,必须做首件;做金相切片确认熔深熔宽,不能只看外观。外观好看≠焊接合格,很多虚焊肉眼看不出来。
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在线监控手段
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光强 / 等离子监控:实时监测熔池信号,识别虚焊、炸点;
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焊缝视觉拍照:外观缺陷识别,但无法检测内部虚焊气孔,只能做辅助。
重点:视觉只能看表面,PACK 高压焊接,虚焊肉眼看不见,只靠视觉会漏不良。
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定期设备点检清单(写入 ESOP)
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保护气压力、流量、气管漏气;
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保护镜片污染(镜片脏直接导致焊接批量异常);
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激光头同轴、离焦;
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工装压头、定位销磨损;
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水冷系统温度;
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激光器功率衰减定期标定。
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环境管控车间湿度太高,铝材更容易产生气孔;焊接工位避免强对流直吹焊缝,风扇直吹会破坏保护气层,批量气孔。
六、PACK 激光焊接特别注意点
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模组极耳多层焊接(多层铜箔、铝箔):箔材容易起翘,工装压紧是重中之重,箔片之间有间隙必虚焊。
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CCS 柔性母板激光焊:热敏感,热输入过大烧穿 FPC,需要严格控制功率与热累积。
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壳体密封激光焊:连续焊缝,一旦零件变形间隙波动,会出现断续未熔合,必须闭环压紧。
七、如何减少不良流出
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关键焊缝,抽样做金相切片验证熔深;
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电性能检测:焊接后直流内阻检测,虚焊点内阻明显变大,可以拦截一部分虚焊;
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建立参数锁权限,普通操作员不能随意修改激光参数;参数改动必须走工艺变更,做首件。
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