0 前言

隨著“十三五”規(guī)劃中有關新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項規(guī)劃與政策不斷落實，電動汽車市場得到了快速發(fā)展。動力電池作為電動汽車三大核心技術之一，一定程度上決定了電動汽車的使用性、可靠性和安全性。電池模組鋁合金殼體部件是動力電池的重要支撐，對其焊接位置有很高的強度要求。電池模組殼體部件一般采用5系和6系鋁合金焊接而成，鋁合金化學活潑性很強，表面極易形成氧化膜，且其線膨脹系數(shù)較大，導熱性能極強，焊接時很容易產(chǎn)生咬邊、塌陷和翹曲變形等缺陷。采用傳統(tǒng)的單激光焊接時，很容易產(chǎn)生爆點、氣孔和焊接裂紋等缺陷［1－2］。

當鋁合金在激光非穿透焊接時，易產(chǎn)生兩大類型的氣孔，一類是氫氣孔，另一類是小孔型氣孔。氫氣孔可以通過氣保護和焊前機械清理來改善，但小孔型氣孔是激光焊接過程不穩(wěn)定導致的，減少這種類型的氣孔得從焊接工藝尋求新的途徑。已有研究證實了采用雙光束焊接能夠減緩小孔型氣孔的產(chǎn)生。也有研究表明，采用激光束擺動的方式焊接鋁合金時，不僅可以減少小孔型氣孔，而且能減小焊接裂紋的產(chǎn)生幾率。目前所采用的wobbling焊接頭可承受功率和掃描頻率都較低，很難實現(xiàn)高強鋁合金的無氣孔焊接。

文中采用高速振鏡擺動激光束對鋁合金進行焊接，并對焊接接頭橫、縱截面進行觀察分析，揭示了振鏡擺動激光束的焊接方式抑制小孔型氣孔的原因。同時，與不擺動激光束焊接鋁合金進行了對比分析試驗。證實了該振鏡焊接工藝能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金的無氣孔焊接。因此，研究結(jié)果對于深入認識高速掃描振鏡焊接的物理本質(zhì)以及優(yōu)化其工藝參數(shù)具有重要意義。

1 試驗方法

文中樣品焊接形式是由3 mm厚和16 mm厚的鋁合金組成的角接位置焊接，要求焊接熔深2.8 mm，屬于非穿透焊接。電池模組殼體部件焊接位置示意圖如圖1所示。其組成分別是5系鋁合金（母材1：尺寸76 mm×42 mm×3 mm）和6系鋁合金（母材2：尺寸76 mm×30 mm×16 mm）。

油脂積累量是衡量篩選微藻能否大規(guī)模應用于微藻柴油開發(fā)的最重要指標，本文通過對東湖水體中微藻的培養(yǎng)，希望可以篩選出潛在的富油微藻，以便進一步研究探討。BG11培養(yǎng)基中培養(yǎng)25 d后收集藻細胞，測量OD680及尼羅紅染色熒光值得到胞內(nèi)中性油脂含量，整理如圖6。

圖1 電池模組殼體部件焊接位置示意圖

激光焊接系統(tǒng)包括7.5 k W光纖n LIGHT激光器（波長為1.08μm，光斑直徑為0.38 mm），同飛水冷機（TFL W－8000 WDR－01－3385），光束振鏡擺動裝置YEDATA及Yaskawa MH50機械手。焊接熔池采用氬氣進行保護。焊前試板經(jīng)過機械打磨和酒精表面處理，以減少氫氣孔的產(chǎn)生。

焊接時振鏡頭保持不動，振鏡使光束做“C”型掃描運動，通過改變長徑和短徑大小，其形成的擺動軌跡如圖2所示，選擇“C”形插補方式后會自動切換成 擺焊接方式。其變量有頻率f（Hz）、長徑L （mm）和短徑D （mm）。

五名劍士和只手拿云的搏殺處于膠著狀態(tài)。只手拿云是有數(shù)的江湖高人，一雙如鬼影幻動的手仿佛在編織一張可怕的網(wǎng)將五名劍手網(wǎng)在其中，以致圍殺他的五名劍手不時險象環(huán)生?？擅慨斨皇帜迷频檬种H，劍手都會有神來之筆，那神來之筆不僅詭譎難測，而且殺氣逼人。隨著時間推移，眼觀六路，耳聽八方的只手拿云逐漸意識到劍手的神來之筆與神情淡然的蕭飛羽有關，因為轉(zhuǎn)觀者讓出了一個豁口，每當緊要關頭豁口頂端的蕭飛羽都會嘴唇微微蠕動。

圖2 YE－DATA振鏡光束運動軌跡示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 長徑L與短徑D對焊接形貌的影響

圖3a和圖3b是在焊接功率為5.4 k W，焊接速度為4.8 m／min，離焦量為－4 mm時，在不同的長徑L和短徑D參數(shù)下獲得的焊接接頭截面形貌照片。可以發(fā)現(xiàn)當短徑D大于長徑L時，焊縫下端會偏向右側(cè)，當短徑D 為0.5 mm，長徑L為0.7 mm時焊縫截面形貌呈“等腰三角形”。

2.2 振鏡擺動光束焊接接頭宏觀分析

圖4a和圖4b分別是激光直線模式焊接與高速振鏡“C”形掃描模式焊接得到的焊接接頭表面形貌和截面宏觀照片。

圖3 不同短徑和長徑下焊接焊縫橫截面對比

圖4 直線模式和“C”形模式焊接接頭宏觀照片

兩種模式的參數(shù)見表1。其中，焊接參數(shù)有激光功率P（k W），離焦量DF（mm）和焊接速度v（m／min）。從圖4a可以看出，當激光功率為5.5 k W、焊接速度為4.8 m／min、離焦量－4 mm的條件下不做光束擺動焊接時，所得焊縫表面飛濺較多，且具有較大的根部氣孔存在。

式中，Pnewit：企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力衡量指標；Dit：企業(yè)進口中間產(chǎn)品的多樣性指標；Xit：控制變量，主要對企業(yè)全要素生產(chǎn)率和企業(yè)規(guī)模等進行描述；μi：有關企業(yè)建設中未觀測到的因素；δt：年份效應，用于控制企業(yè)共同面對的宏觀經(jīng)濟形式變動；εit：隨機誤差項。

就數(shù)字資源建設崗位而言，本科院校圖書館對崗位職責和所需技能的描述最為完備，以設備維護、網(wǎng)絡維護和特色數(shù)據(jù)庫建設為主?？梢?，本科院校圖書館在計算機人才需求方面規(guī)劃清晰，定位明確。

光束通過高速掃描振鏡擺動后所得的焊縫表面成形均勻一致，且如圖4b和圖4c所示橫、縱截面均無任何氣孔。從縱截面宏觀照片圖4c可看出光束擺動攪拌熔池的焊接效果，焊縫根部呈鋸齒狀與光束擺動路徑有關。試驗過程中還得出：光束擺動條件下，當擺動短徑D不大于長徑L時焊縫橫截面呈“倒三角”形狀，如圖4b焊縫橫截面宏觀照片所示。當短徑D大于長徑L時，焊縫小孔將會偏向一邊，減小有效焊接熔深，降低產(chǎn)品整體焊接強度。

2.3 光束擺動改善小孔型氣孔及其分析

圖5a和圖5b分別是光束擺動和未擺動條件下所得焊縫拉伸斷裂后縱截面的宏觀照片。通過兩張對比照片顯示出在光束未擺動時焊接接頭氣孔率較高，而光束擺動條件下的焊接接頭幾乎無氣孔。高速掃描焊接過程中光束以一定擺幅和步距擺動后，焊接熔池可以得到充分攪拌，很大程度上減小了焊接氣孔率［4－5］。

表1 直線模式和“C”形模式焊接參數(shù)表

激光掃描模式 激光功率P／k W離焦量DF／mm焊接速度v／（m·min－1）長徑L／mm短徑D／mm頻率f／Hz直線 5.5 －4 4.8 — — —“C”形 5.5 －4 4.8 0.7 0.5 150

圖5 光束擺動和未擺動時所得焊縫拉斷后縱截面照片

在激光焊接小孔上方任取一點，對熔融金屬作受力分析如圖6所示，有金屬蒸氣反沖力F v，沿焊接小孔上方熔融金屬切線方向的表面張力F a，熔融金屬自身重力F g。通過這三個力的作用維持小孔的平衡。在光束未擺動條件下，小孔上方的金屬液體通過F v，F(xiàn) a，F(xiàn) g三個力的作用處于準平衡態(tài)。由于焊接過程始終有瑞利不穩(wěn)定性的存在［6］，焊接小孔的準平衡態(tài)極易遭到破壞，這將導致小孔上方金屬液體下塌，小孔內(nèi)部的氣體不能及時排出，直接被卷入焊接小孔內(nèi)部，留在焊縫的根部，形成小孔型氣孔［7－8］。S.Kataya ma等人［9］有研究表明，一定條件下，在相同激光能量密度時激光束與焊接熔池作用面越大，則焊接過程中金屬蒸發(fā)程度越大。當金屬蒸氣反沖力F v增大時，焊接小孔上方的熔融金屬會向維持小孔張開的方向移動，使得小孔處于張開狀態(tài)，從而保證了焊接小孔的穩(wěn)定性［10－13］。

圖6 激光小孔內(nèi)壁受力狀態(tài)

2.4 高速振鏡掃描焊接穩(wěn)定性驗證

驗證試驗是在選擇好最優(yōu)參數(shù)后，按此參數(shù)共做36件樣品，其中32件用來檢測焊接熔深和熔寬的穩(wěn)定性，另外4件用來做拉伸試驗，檢測焊接接頭強度大小。采用焊接參數(shù)為：激光功率5.5 k W，焊接速度4.8 m／min，離焦量－4 mm，擺動頻率為150 Hz，擺動長徑和短徑分別是0.4 mm 和0.8 mm。

圖7 同條件下32件樣品焊接熔深與熔寬變化曲線

同條件下焊接的32件樣品焊接熔深與熔寬變化曲線如圖7所示，焊接熔深和熔寬都在2.80 mm到3.54 mm區(qū)間內(nèi)波動，相對于焊接熔寬焊接熔深波動更大一些。圖8是焊接接頭微觀組織金相照片。從圖可見，得到的焊接接頭微觀組織細密，晶粒細小且偏析度較小。

圖8 焊接接頭微觀組織金相照片

剩下4件樣品，在中間位置截取66 mm長焊接接頭做非標拉伸試驗，拉伸結(jié)果見表2。拉力試驗中第二件拉力試驗工裝斷裂，試件未失效，4件樣品平均拉力為22.43 k N，其中最大拉力為24.54 k N。

表2 高速振鏡焊接電池模組殼體部件拉伸試驗結(jié)果

樣品編號焊縫長度l／mm最大拉力F／k N 失效方式1927－3 66.01 24.54 焊縫整體拉斷1927－4 66.36 22.42 焊縫位置尚未失效，拉力工裝斷裂1927－5 65.92 21.41 焊縫整體拉斷1927－6 66.07 21.33 焊縫整體拉斷

3 結(jié)論

（1）采用高速掃描振鏡“C”形掃描焊接模式，可以實現(xiàn)電池模組的高速焊接。并且在焊接參數(shù)為5.5 k W，4.8 m／min，光束掃描頻率為150 Hz，光束擺動短徑：長徑為4：8時，焊接接頭表面成形均勻一致，橫、縱截面觀察均無氣孔和裂紋出現(xiàn)。

（2）在采用光束擺動模式焊接時增加了激光束與焊接熔池的接觸面積，加劇了熔融金屬的蒸發(fā)。金屬蒸發(fā)反沖力的增加，導致驅(qū)動小孔增大的軸向力和徑向力增加，焊接小孔穩(wěn)定性因而得到提高。

CCL5是一種趨化因子，主要激活和傳遞趨化信號到T細胞等周圍免疫系統(tǒng)[52]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，CCL5表達于小膠質(zhì)細胞及星形膠質(zhì)細胞，但不表達于血腦屏障內(nèi)皮細胞。在炎癥刺激下，促炎性細胞因子可上調(diào)CCL5的表達[53]。CCL5受體CCR5同樣表達于小膠質(zhì)細胞及星形膠質(zhì)細胞，但不表達于神經(jīng)元[34,54]。目前對于CCL5在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的特點還不清楚，但它可能參與調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌軸，谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)趨化軸和促炎激活[53,55-56]。

（3）鋁合金電池模組殼體部件高速振鏡掃描焊接時，能夠保證焊接熔深穩(wěn)定在2.8 mm以上，焊接熔寬穩(wěn)定在3.0 mm以上。同時，66 mm長度焊縫的焊接接頭最大拉力可達24.54 k N。

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