不锈钢SUS316L钛合金双极板激光焊接应用解析
氢能源电池双极板激光焊接-不锈钢SUS316L/钛合金双极板激光焊接应用解析：本文所述的单极板，是以厚度0.1mm的不锈钢316L为基材，先经过表面处理，再经冲压成型而得。激光焊接时是以两片金属单极板为材料，用激光进行叠焊。要求焊接后的焊缝光洁、无氧化，双极板无形变且密封良好。
燃料电池双极板激光焊接设备是影响焊接质量和效率的重要因素。通常由激光器、冷水机、焊接工作台、显示器、控制柜、电动平移台组成。对于厚度0.1mm的超薄型板材，较为适宜的是波长为1064nm近红外激光，也就是YAG：Nd型固体激光发射器产生的激光。依据对工件的作用方式，可分为脉冲激光焊接和连续激光焊接设备。脉冲激光焊，输入到工件上的能量是断续的、脉冲的，简单来说只能实现脉冲式点焊，依靠焊点的重叠来实现焊接。连续性激光焊，输入到工件上的能量是连续的，可实现线性焊接。
焊接工艺参数：
离焦量：激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。对于0.1mm厚度金属双极板的叠焊通常采用负离焦方式。
激光器的输出功率：输出功率太大，会造成焊接工件穿孔，输出功率太小会使上、下两层单极板焊接不实，容易出现两层未完全焊接在一起。
焊接速度：焊接速度过快，气体来不及逸出，且熔深浅，焊接不牢固，焊接速度太慢，生产率低，成本高，热影响区常因过热晶粒粗大而脆断，工件变形也大。当激光功率一定时，激光焊接速度成为影响焊缝强度的主要因素。激光深熔焊时，焊缝熔深几乎与焊接速度成反比，焊缝熔深及宽度随焊接速度的加快而减小。针对0.1mm厚度的不锈钢推荐使用的焊接速度为200mm/s。
保护气体：可选氮气、氩气等惰性气体，浓度：≥99.9%;流量：10-20L/min;压力：0.1-0.5MPa。
工装夹具是影响焊接质量的又一个关键因素，常用于制作工装夹具的材料是紫铜、不锈钢、电木等。工装夹具应满足以下要求：
①足够的承载或夹持力度，以保证工件在工装夹具上夹紧压实，运行过程要平稳，要便于固定在焊接工作台上；
②装、卡工件操作简单，灵活快速；
③工装底座上与工件焊线相对应的位置要留有通气槽。此通气槽一是为了减少物质气化对熔池的破坏；二是可以充入保护气体对焊接部位进行冷却和保护，防止形变和氧化；
④工件的待焊接部位，在焊接过程中要实现有保护气体从上下两侧对焊接的部位进行防护，防止工件形变和氧化；
⑤压板与底座要能够保证两片单极板需焊接的部位贴紧压实。通过选择适宜的激光焊接设备、调节工艺参数、优化设计工装，金属双极板激光焊接的一次合格率可达98%以上。
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