一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的制作方法

1.本实用新型属于超声波焊接技术领域，尤其涉及一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头。


背景技术：

2.目前，镍氢动力电池的正极板制作过程中，需要把镀镍钢带作为集流体焊接到每列极板未涂浆料的泡沫镍上，增加电流通过能力，从而组成电池正极板。
3.在以泡沫镍为基材的镍氢动力电池正极生产中，一般采用金属超声波连续焊接方式将集流体与极板焊接。超声波焊头一般位于极板和集流体的上方，连续焊接过程中，极板和集流体从超声波焊头与焊接底模之间匀速穿过，同时，焊接底模对极板与集流体施加压力将其紧贴焊头工作面，超声波焊头外缘的工作面压着集流体表面并以相同线速度转动，在超声波焊头高频振动以及摩擦作用下，集流体与泡沫镍被紧密、连续地焊接形成一体。
4.由于超声音波焊接时需要把超声波频率的振荡电流转换成弹性机械能，再通过变幅杆来放大振幅，由变幅杆传递到工件，故超声波焊头(含变幅杆、焊接工作盘)各个组元的自振频率，需按照同一频率设计。现有的超声波焊接头的一端用于连接电机和换能器，另一端用于焊接，在焊接工作盘高速转动以及压力较大的情况下，焊接头易产生晃动偏移，且焊接头与超声波发生器发出的频率匹配性产生偏差，甚至削减其频率与振幅，对焊接稳定性产生较大影响，尤其是在极板走行的蛇形波动、功率波动及集流体输送卡顿等情况下，还会导致集流体焊接时会产生虚焊、炸焊等焊接不良缺陷，严重影响电池的电性能。
5.因此，发明人致力于设计一种焊接头以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于：提供一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，不仅结构可靠、焊接稳定性好，还可提高焊接合格率。
7.为了达到上述目的，本实用新型所采用的一种技术方案为：
8.一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，包括焊接工作盘和两个复合变幅杆，所述焊接工作盘位于两个所述复合变幅杆之间，两个所述复合变幅杆由所述焊接工作盘的两端面分别向外延伸而成，所述焊接工作盘的每个端面中心均设有平面，两个所述复合变幅杆分别垂直设置于两个所述平面上，所述焊接工作盘的两个端面边缘处分别向内倾斜形成环形的斜面，两个所述斜面的夹角为4
°
～6
°
。
9.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，两个所述平面之间的厚度为7mm～8mm，所述平面的直径大于所述复合变幅杆的直径。
10.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的工作端直径小于所述复合变幅杆的固定端直径，所述复合变幅杆的固定端长度为70mm～80mm。
11.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合
变幅杆的固定端面上设有凸台，所述凸台的直径为31.5mm～32.5mm，所述凸台的端面上设有螺纹孔。
12.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，两个所述复合变幅杆对称设置并与所述焊接工作盘同轴，所述焊接工作盘的直径为230mm～240mm。
13.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述焊接工作盘和两个所述复合变幅杆的总长为275mm～285mm。
14.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的固定端呈圆柱形，所述复合变幅杆的固定端直径为55mm～65mm。
15.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的固定端外壁上设有多个固定孔，多个所述固定孔呈一圈间隔设置。
16.为了达到上述目的，本实用新型所采用的另一种技术方案为：
17.一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，包括焊接工作盘和两个复合变幅杆，所述焊接工作盘位于两个所述复合变幅杆之间，两个所述复合变幅杆由所述焊接工作盘的两端面分别向外延伸而成，所述焊接工作盘的每个端面中心均设有平面，两个所述复合变幅杆分别垂直设置于两个所述平面上，所述焊接工作盘的两个端面边缘处分别向内倾斜形成环形的斜面，两个所述斜面的夹角为4
°
～6
°
。
18.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，两个所述平面之间的厚度为7mm～8mm，所述平面的直径大于所述复合变幅杆的直径。
19.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的工作端直径小于所述复合变幅杆的固定端直径，所述复合变幅杆的固定端长度为70mm～80mm。
20.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的固定端面上设有凸台，所述凸台的直径为31.5mm～32.5mm，所述凸台的端面上设有螺纹孔。
21.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，两个所述复合变幅杆对称设置并与所述焊接工作盘同轴，所述焊接工作盘的直径为230mm～240mm。
22.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述焊接工作盘和两个所述复合变幅杆的总长为275mm～285mm。
23.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述复合变幅杆的固定端侧壁呈多边形状，所述复合变幅杆的固定端宽度为55mm～65mm。
24.作为本实用新型镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的一种改进，所述焊接工作盘上穿设有多个通孔，多个所述通孔位于所述斜面上并呈一圈间隔设置。
25.与现有技术相比，本实用新型的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，通过在焊接工作盘的两个平面上分别设置复合变幅杆，同时，焊接工作盘的两端面边缘处均向内倾斜设置形成两个夹角为4
°
～6
°
的斜面，使整个焊接头的振动频率达到20khz，满足超声波振幅放大以及有效传递能量，并且达到超声波焊头的高频振动要求，从而达到最优结构参数，使超声波焊头结构可靠、焊接稳定性好，即使是在极板走行的蛇形波动、功率波动及集流体输送卡顿等情况下，也不会产生虚焊、炸焊等焊接不良缺陷，提高焊接合格率。
附图说明：
26.图1是本实用新型第一实施例的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的立体图；
27.图2是本实用新型的第一实施例的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的主视图；
28.图3是本实用新型的第二实施例的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的立体图；
29.图4是本实用新型的第二实施例的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的左视图；
30.图5是本实用新型的第二实施例的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的主视图。
31.图示说明：
32.1、焊接工作盘；11、平面；12、斜面；121、通孔；2、复合变幅杆；21、凸台；211、螺纹孔；22、固定孔。
具体实施方式
33.下面结合附图，具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。
34.实施例一
35.参照图1和图2，一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，包括一焊接工作盘1和两个复合变幅杆2，焊接工作盘1位于两个复合变幅杆2之间，两个复合变幅杆2由焊接工作盘1的两端面分别向外延伸而成，焊接工作盘1和两个复合变幅杆2由金属材料一体加工而成。
36.参照图1和图2，所述焊接工作盘1呈圆盘形，焊接工作盘1的整体直径为230mm～240mm，焊接工作盘1的侧壁为其焊接工作面，该焊接工作盘1的每个端面中心均设有平面11，两个平面11之间的厚度g为7mm～8mm，每个平面11的直径大于复合变幅杆2的直径，焊接工作盘1的两个端面边缘处分别向内倾斜形成斜面12，两个斜面12均呈环形，两个斜面12的夹角f为4
°
～6
°
，整个焊接工作盘1从根部向外由厚到薄斜面过渡，使焊接工作盘1的焊接工作面为最小尺寸。
37.参照图1和图2，两个所述复合变幅杆2对称设置，两个复合变幅杆2分别垂直设置于两个平面11上，每个复合变幅杆2靠近焊接工作盘1的一端为工作端，每个复合变幅杆2的工作端直径小于其固定端的直径，使复合变幅杆2的外形为阶梯式，每个复合变幅杆2远离焊接工作盘1的一端为固定端，复合变幅杆2的固定端呈圆柱形，每个复合变幅杆2的固定端直径为55mm～65mm，复合变幅杆2的固定端长度c为70mm～80mm，复合变幅杆2的固定端外壁上设有多个固定孔22，多个固定孔22呈一圈间隔设置，每个复合变幅杆2的固定端面上设有一凸台21，凸台21的直径为31.5mm～32.5mm，凸台21的端面上设有一螺纹孔211，该螺纹孔211用于与焊接机连接。
38.参照图1和图2，本实施例中，两个复合变幅杆2均与焊接工作盘1同轴设置，整个焊接头整体为“十”字形，整个焊接头由整体加工制作而成且左右对称，焊接工作盘1和两个复
合变幅杆2的总长为275mm～285mm。
39.实施例二
40.参照图3至图5，是本实用新型的第二实施例，本实施例与第一实施例的区别在于：本实施例的复合变幅杆2的固定端侧壁呈多边形状，复合变幅杆2的固定端宽度为55mm～65mm，焊接工作盘1上穿设有多个通孔121，多个通孔121位于两个斜面12上并围绕平面11呈一圈间隔设置，其他结构与第一实施例相同，在此不再阐述。
41.本实用新型的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的使用方法为：将其中一个复合变幅杆2与换能器连接，接收由超声波发生器发出的振荡电流通过换能器转换的高频弹性机械能，将另一复合变幅杆2与驱动电机连接，通过电机驱动保证焊头外缘的工作面与极板以相同线速度匀速运动，焊接工作时，焊接头位于集流体上方，焊接头与焊接底模把集流体与泡沫镍紧贴一起，极板带动集流体以一定速度匀速通过焊接头与焊接底模之间，并且焊接头外缘面工作面与极板保持相同线速度，从而进行自动连续焊接。
42.本实用新型的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头的有益技术效果如下：
43.(1)、焊接头通过改变超声波焊头各组元形状结构，尺寸及表面状态，从而得到不同应用效果，该超声波焊头可以采取一些特殊的工艺和材料，如热处理、表面喷涂碳化钨、氧化物等，达到一些特殊的工艺要求，提高表面耐磨性，降低损耗；
44.(2)、由于超声音波焊接时需要把超声波频率的振荡电流转换成弹性机械能，再通过变幅杆来放大振幅，由变幅杆传递到工件。故超声波焊头(含变幅杆、焊接工作盘)各个组元的自振频率，需按照同一频率设计，超声音波焊头各个组元随着材质、形状结构、尺寸及表面状态变化，它的固有频率也产生相应的变化，导致与超声波发生器发出的频率匹配性产生偏差，甚至削减其频率与振幅，对焊接稳定性产生较大影响，因此，本实用新型的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头各个部位尺寸、结构相互配合，使焊接头的振动频率为20khz，满足超声波振幅放大以及有效传递能量，并且达到超声波焊头的高频振动要求，从而达到最优结构参数，使超声波焊头结构可靠、焊接稳定性好，即使是在极板走行的蛇形波动、功率波动及集流体输送卡顿等情况下，也不会产生虚焊、炸焊等焊接不良缺陷，提高焊接合格率；
45.(3)、本实用新型的焊接头还具有足够的强度和耐磨性，不仅可提高焊头寿命，还能保证焊点强度的稳定性；
46.(4)、焊接头的两端分别与换能器和驱动电机连接，使焊接头滚焊更稳定，无偏移，即使是在极板走行的蛇形波动、功率波动及集流体输送卡顿等情况下，也不会产生虚焊、炸焊等焊接不良缺陷，提高焊接合格率。
47.以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利保护范围，因此依本实用新型申请专利范围上所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，包括焊接工作盘和两个复合变幅杆，其特征在于，所述焊接工作盘位于两个所述复合变幅杆之间，两个所述复合变幅杆由所述焊接工作盘的两端面分别向外延伸而成，所述焊接工作盘的每个端面中心均设有平面，两个所述复合变幅杆分别垂直设置于两个所述平面上，所述焊接工作盘的两个端面边缘处分别向内倾斜形成环形的斜面，两个所述斜面的夹角为4
°
～6
°
。2.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，两个所述平面之间的厚度为7mm～8mm，所述平面的直径大于所述复合变幅杆的直径。3.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述复合变幅杆的工作端直径小于所述复合变幅杆的固定端直径，所述复合变幅杆的固定端长度为70mm～80mm。4.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述复合变幅杆的固定端面上设有凸台，所述凸台的直径为31.5mm～32.5mm，所述凸台的端面上设有螺纹孔。5.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，两个所述复合变幅杆对称设置并与所述焊接工作盘同轴，所述焊接工作盘的直径为230mm～240mm。6.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述焊接工作盘和两个所述复合变幅杆的总长为275mm～285mm。7.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述复合变幅杆的固定端呈圆柱形，所述复合变幅杆的固定端直径为55mm～65mm。8.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述复合变幅杆的固定端外壁上设有多个固定孔，多个所述固定孔呈一圈间隔设置。9.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述复合变幅杆的固定端侧壁呈多边形状，所述复合变幅杆的固定端宽度为55mm～65mm。10.根据权利要求1所述的镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，其特征在于，所述焊接工作盘上穿设有多个通孔，多个所述通孔位于所述斜面上并呈一圈间隔设置。

技术总结
本实用新型属于超声波焊接技术领域，具体公开了一种镍氢动力电池正极超声波连续滚焊焊接头，包括焊接工作盘和两个复合变幅杆，所述焊接工作盘位于两个所述复合变幅杆之间，两个所述复合变幅杆由所述焊接工作盘的两端面分别向外延伸而成，所述焊接工作盘的每个端面中心均设有平面，两个所述复合变幅杆分别垂直设置于两个所述平面上，所述焊接工作盘的两个端面边缘处分别向内倾斜形成环形的斜面，两个所述斜面的夹角为4


技术研发人员：于杰 黄明 周汉聪 张晓
受保护的技术使用者：佛山市科霸新能源汽车动力电池有限责任公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/7/14