(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109807455 A(43)申请公布日 2019.05.28
(21)申请号 201910185411.5(22)申请日 2019.03.12
(71)申请人 广东省焊接技术研究所(广东省中
乌研究院)
地址 510000 广东省广州市天河区长兴路
363号大院(72)发明人 李琪 刘凤美 熊敏 易耀勇
侯斌 乐雄 戴宗倍 (74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理
事务所(普通合伙) 11371
代理人 严诚(51)Int.Cl.
B23K 20/02(2006.01)B23K 20/26(2006.01)B23K 37/04(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图2页
(54)发明名称
一种扩散焊用夹具及铜镍复合片的扩散焊接方法(57)摘要
本发明公开了一种扩散焊用夹具及铜镍复合片的扩散焊接方法，涉及焊接技术领域。该扩散焊用夹具包括第一石墨压板、第二石墨压板以及多个定位棒。第一石墨压板上开设有多个第一定位孔，第一石墨压板的上表面用于放置至少一个铜极片和至少一个镍极片；第二石墨压板位于第一石墨压板的上方，且铜极片和镍极片位于第一石墨压板和第二石墨压板之间，第二石墨压板上开设有与多个第一定位孔一一对应的多个第二定位孔，第二石墨压板用于在外力作用下将铜极片和镍极片压紧；多个定位棒用于穿过对应的第一定位孔和第二定位孔进行定位。该扩散焊用夹具结构简单，可有效地降低焊接过程中的废品率，同时可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接，可重复利用率强。
CN 109807455 ACN 109807455 A
权 利 要 求 书
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1.一种扩散焊用夹具，用于夹紧铜镍复合片，其特征在于，包括：第一石墨压板，所述第一石墨压板上开设有多个第一定位孔，所述第一石墨压板的上表面用于放置至少一个铜极片和至少一个镍极片，且所述铜极片位于所述镍极片和所述第一石墨压板之间；
第二石墨压板，所述第二石墨压板位于所述第一石墨压板的上方，且所述铜极片和所述镍极片位于所述第一石墨压板和所述第二石墨压板之间，所述第二石墨压板上开设有与多个所述第一定位孔一一对应的多个第二定位孔，所述第二石墨压板用于在外力作用下将所述铜极片和所述镍极片压紧；
多个定位棒，一个所述定位棒对应一个所述第一定位孔和一个所述第二定位孔，且所述定位棒用于穿过对应的所述第一定位孔和所述第二定位孔进行定位。
2.根据权利要求1所述的扩散焊用夹具，其特征在于：
多个所述第一定位孔和多个所述第二定位孔均呈矩形阵列排布。3.根据权利要求1所述的扩散焊用夹具，其特征在于：所述第一定位孔和所述第二定位孔均为圆孔，且所述第一定位孔和所述第二定位孔的直径Φ1的大小与所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的尺寸有关，且所述第一定位孔和所述第二定位孔的直径Φ1＝4～6mm。
4.根据权利要求1所述的扩散焊用夹具，其特征在于：
所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的尺寸与所述铜镍复合片的尺寸以及扩散焊的炉腔总高度相关。
5.根据权利要求4所述的扩散焊用夹具，其特征在于：所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的长度均为L1，所述铜镍复合片的长度为L2，L1＝L2+(15～20)mm；
所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的宽度均为W1，所述铜镍复合片的宽度为W2，W1＝W2+(15～20)mm；
所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的高度均为H1，所述炉腔总高度为H2，所述铜镍复合片的高度为H3，H1＝H2/((H1+H3)×铜镍复合片片数)。
6.根据权利要求1所述的扩散焊用夹具，其特征在于：所述定位棒为不锈钢圆棒，且所述定位棒的高度的大小根据被焊铜镍复合片以及所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的总高度决定，所述定位棒的直径的大小根据所述第一定位孔和所述第二定位孔的大小决定。
7.根据权利要求6所述的扩散焊用夹具，其特征在于：所述定位棒的高度为H4，H4＝(H1+H3)×铜镍复合片片数+(1.5～2.5)mm；所述定位棒的直径为Φ2，Φ2＝Φ1-0.2mm；其中，Φ1为所述第二定位孔的直径，H3为所述铜镍复合片的高度，H1为所述第一石墨压板和所述第二石墨压板的高度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的扩散焊用夹具，其特征在于：
所述第一石墨压板与所述第二石墨压板之间设置有多个所述铜极片和所述镍极片，且所述铜极片和所述镍极片的数量由扩散焊用炉腔的大小和所述第一石墨压板、所述第二石墨压板的厚度计算；
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其中，所述第一石墨压板与所述第二石墨压板之间设置有20～50个所述铜极片和所述镍极片。
9.根据权利要求1所述的扩散焊用夹具，其特征在于：所述铜极片上开设有第一通孔，所述镍极片上开设有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔形状相同，所述镍极片上具有向所述第二通孔延伸的凸片，且当所述第一通孔和所述第二通孔相对时，所述第二石墨压板与所述第一石墨压板可在外力作用下将所述铜极片和镍极片压紧。
10.一种铜镍复合片的扩散焊接方法，其特征在于，包括：
利用权利要求1至9中任一项所述的扩散焊用夹具将所述铜极片和所述镍极片夹紧后进行焊接。
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说 明 书
一种扩散焊用夹具及铜镍复合片的扩散焊接方法
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技术领域
[0001]本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种扩散焊用夹具及铜镍复合片的扩散焊接方法。
背景技术
[0002]当今社会，随着人们生活水平的提高，汽车的保有量也在逐年递增。由于燃油车带来的尾气排放问题是目前环境污染的一个重要因素。因此，电动汽车或混合动力车等新能源汽车应运而生，它们代表着未来汽车的一个发展方向。在电动汽车中，最为核心的就是作为动力来源的动力电池组。目前，电动汽车的动力电池一般都是采用大量的由数十甚至上百节单体锂电池通过串、并联的方式组成大功率的锂电池组，以满足电动汽车的动力需求。对于单体锂电池电芯之间的串、并联，通常是采用全镍片或全铜片进行连接。采用全镍片进行连接，虽然可焊性好，但成本高；采用全铜片进行连接，虽然导电性能好，成本低，但其与电芯极柱之间往往存在焊接不牢固的问题。[0003]现有技术中，铜镍复合片是较为常用的一种电池连接片。连接时，将镍片上的焊接件与电池组的正极或是负极焊接，现有铜镍复合片存在的缺点是：焊接可靠性不强，焊接过程中，废品率太高等缺陷，因此，有必要予以改进。发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种扩散焊用夹具，该扩散焊用夹具结构简单，使用方便，装配简单，且可有效地降低焊接过程中的废品率，同时可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接，可重复利用率强。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种铜镍复合片的扩散焊接方法，该方法的可靠性强，焊接过程中废品率低。
[0006]本发明的实施例是这样实现的：[0007]一种扩散焊用夹具，用于夹紧铜镍复合片，包括：[0008]第一石墨压板，第一石墨压板上开设有多个第一定位孔，第一石墨压板的上表面用于放置至少一个铜极片和至少一个镍极片，且铜极片位于镍极片和第一石墨压板之间；[0009]第二石墨压板，第二石墨压板位于第一石墨压板的上方，且铜极片和镍极片位于第一石墨压板和第二石墨压板之间，第二石墨压板上开设有与多个第一定位孔一一对应的多个第二定位孔，第二石墨压板用于在外力作用下将铜极片和镍极片压紧；[0010]多个定位棒，一个定位棒对应一个第一定位孔和一个第二定位孔，且定位棒用于穿过对应的第一定位孔和第二定位孔进行定位。[0011]进一步地，在本发明的较佳实施例中，多个第一定位孔和多个第二定位孔均呈矩形阵列排布。
[0012]进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一定位孔和第二定位孔均为圆孔，且第一定位孔和第二定位孔的直径Φ1的大小与第一石墨压板和第二石墨压板的尺寸有关，且第
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一定位孔和第二定位孔的直径Φ1＝4～6mm。[0013]进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一石墨压板和第二石墨压板的尺寸与铜镍复合片的尺寸以及扩散焊的炉腔总高度相关。[0014]进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一石墨压板和第二石墨压板的长度均为L1，铜镍复合片的长度为L2，L1＝L2+(15～20)mm；
[0015]第一石墨压板和第二石墨压板的宽度均为W1，铜镍复合片的宽度为W2，W1＝W2+(15～20)mm；
[0016]第一石墨压板和第二石墨压板的高度均为H1，炉腔总高度为H2，铜镍复合片的高度为H3，H1＝H2/((H1+H3)×铜镍复合片片数)。[0017]进一步地，在本发明的较佳实施例中，定位棒为不锈钢圆棒，且定位棒的高度的大小根据被焊铜镍复合片以及第一石墨压板和第二石墨压板的总高度决定，定位棒的直径的大小根据第一定位孔和第二定位孔的大小决定。[0018]进一步地，在本发明的较佳实施例中，定位棒的高度为H4，H4＝(H1+H3)×铜镍复合片片数+(1.5～2.5)mm；[0019]定位棒的直径为Φ2，Φ2＝Φ1-0.2mm。[0020]进一步地，在本发明的较佳实施例中，第一石墨压板与第二石墨压板之间设置有多个铜极片和镍极片，且铜极片和镍极片的数量由扩散焊用炉腔的大小和第一石墨压板、第二石墨压板的厚度计算；[0021]其中，第一石墨压板与第二石墨压板之间设置有20～50个铜极片和镍极片。[0022]进一步地，在本发明的较佳实施例中，铜极片上开设有第一通孔，镍极片上开设有第二通孔，第一通孔和第二通孔的形状相同，镍极片上具有向第二通孔延伸的凸片，且当第一通孔和第二通孔相对时，第二石墨压板与第一石墨压板可在外力作用下将铜极片和镍极片压紧。
[0023]一种铜镍复合片的扩散焊接方法，包括：利用上述的扩散焊用夹具将铜极片和镍极片夹紧后进行焊接。
[0024]本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：[0025]1、本发明提供的铜镍复合连接片扩散焊接装置，通过设计与待焊件的规模相匹配的夹具，并将铜极片与镍极片待焊件与夹具进行装配，然后将制得的装配好的夹具工装在真空扩散焊炉内进行扩散焊接，即可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接。[0026]2、本发明提供的铜镍复合连接片扩散焊接装置，将高密度石墨板材质作为卡具，在对铜镍复合连接片待焊件进行扩散焊接时，利用石墨压板与铜极片及镍极片不发生化学反应的特性，焊接后可得到了表面质量较高的铜镍复合连接片。[0027]3、本发明提供的铜镍复合连接片扩散焊接装置，将充分利用炉腔的使用空间，采用堆叠式，按照炉腔大小及石墨板厚度计算，预计一套夹具堆叠后将夹持20～50块铜镍复合连接片。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
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范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本发明的实施例提供的扩散焊用夹具的结构示意图；
[0030]图2为本发明的实施例提供的铜镍复合片在第一视角下的结构示意图；[0031]图3为本发明的实施例提供的铜镍复合片在第二视角下的结构示意图。[0032]图标：100-扩散焊用夹具；101-铜极片；103-镍极片；105-凸片；107-第一石墨压板；109-第二石墨压板；111-第一定位孔；113-第二定位孔；115-定位棒；117-铜镍复合片。具体实施方式
[0033]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0034]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0035]在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0036]在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0037]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0038]图1为本实施例提供的扩散焊用夹具100的结构示意图，图2为本实施例提供的铜镍复合片117在第一视角下的结构示意图；图3为本实施例提供的铜镍复合片117在第二视角下的结构示意图。请参阅图1至图3，本实施例提供了一种扩散焊用夹具100，用于夹持铜镍复合片117，以对铜镍复合片127进行焊接。该扩散焊用夹具100包括：第一石墨压板107、
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第二石墨压板109以及多个定位棒115。[0039]详细地，请再次参阅图1至图3，在本实施例中，第一石墨压板107上开设有多个第一定位孔111，第一石墨压板107的上表面用于放置至少一个铜极片101和至少一个镍极片103，且铜极片101位于镍极片103和第一石墨压板107之间；第二石墨压板109位于第一石墨压板107的上方，且铜极片101和镍极片103位于第一石墨压板107和第二石墨压板109之间，第二石墨压板109上开设有与多个第一定位孔111一一对应的多个第二定位孔113，第二石墨压板109用于在外力作用下将铜极片101和镍极片103压紧；多个定位棒115与多个第一定位孔111和多个第二定位孔113一一对应设置，且定位棒115用于穿过第一定位孔111和第二定位孔113进行定位。本发明提供的铜镍复合连接片扩散焊接装置，通过设计与待焊件的规模相匹配的夹具，并将铜极片101与镍极片103待焊件与夹具进行装配，然后将制得的装配好的夹具工装在真空扩散焊炉内进行扩散焊接，即可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接。因此，该扩散焊用夹具100结构简单，使用方便，装配简单，且可有效地降低焊接过程中的废品率，同时可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接，可重复利用率强。[0040]作为可选的方案，第一石墨压板107和第二石墨压板109均为高密度的石墨材料。将高密度石墨板材质作为卡具，在对铜镍复合连接片待焊件进行扩散焊接时，利用石墨压板与铜极片101及镍极片103不发生化学反应的特性，焊接后可得到了表面质量较高的铜镍复合连接片。
[0041]请再次参阅图1至图3，在本实施例中，第一定位孔111和第二定位孔113的数量均为四个，定位棒115的数量为四根。四个第一定位孔111和第二定位孔113均以待焊件为中心，对称分布。定位棒115可以为定位螺栓。定位棒115的数量还可以根据需求进行选择，并不仅限于四根，本发明的实施例不做限定。[0042]请再次参阅图1至图3，在本实施例中，第一定位孔111和第二定位孔113均为圆孔，且第一定位孔111和第二定位孔113的直径Φ1的大小与第一石墨压板107和第二石墨压板109的尺寸有关，且第一定位孔111和第二定位孔113的直径Φ1＝4～6mm。[0043]并且，第一石墨压板107和第二石墨压板109均为长方体状，第一石墨压板107和第二石墨压板109的尺寸与铜镍复合片117的尺寸以及扩散焊的炉腔总高度相关。第一石墨压板107和第二石墨压板109的长度均为L1，铜镍复合片117的长度为L2，L1＝L2+(15～20)mm；第一石墨压板107和第二石墨压板109的宽度均为W1，铜镍复合片的宽度为W2，W1＝W2+(15～20)mm；第一石墨压板107和第二石墨压板109的高度均为H1，炉腔总高度为H2，铜镍复合片117的高度为H3，H1＝H2/((H1+H3)×铜镍复合片117片数)。[0044]作为可选的方案，在本实施例中，定位棒115为不锈钢棒圆棒，且定位棒115的高度的大小根据被焊铜镍复合片117以及第一石墨压板107和第二石墨压板109的总高度决定，定位棒115的直径的大小根据第一定位孔111和第二定位孔113的大小决定。定位棒115的高度为H4，H4＝(H1+H3)×铜镍复合片117片数+(1.5～2.5)mm；定位棒115的直径为Φ2，Φ2＝Φ1-0.2mm。
[0045]进一步可选地，第一石墨压板107与第二石墨压板109之间设置有多个铜极片101和镍极片103，且铜极片101和镍极片103的数量由扩散焊用炉腔的大小和第一石墨压板107、第二石墨压板109的厚度计算；第一石墨压板107与第二石墨压板109之间设置有20～50个铜极片101和镍极片103。这样设计，将充分利用炉腔的使用空间，采用堆叠式，按照炉
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腔大小及石墨板厚度计算，预计一套夹具堆叠后将夹持20～50块铜镍复合连接片，提高夹具的实用性。
[0046]具体地，在本实施例中，铜镍复合连接片的总长度为157.65mm、宽度为115.34mm，其高度为0.95mm(其中铜极片101厚度为0.8mm，镍极片103为0.15mm)。根据被焊铜镍复合连接片的尺寸进行设置，石墨压板的长为175mm，宽为135mm，高为5mm；4个定位圆孔的直径大小为6mm；按照图1所示，4根定位不锈钢棒的高度为7.5mm，直径大小为5.8mm。[0047]请再次参阅图1至图3，在本实施例中，铜极片101上开设有第一通孔，镍极片103上开设有第二通孔，第一通孔和第二通孔均为圆形，镍极片103上具有向第二通孔延伸的凸片105，且当第一通孔和第二通孔相对时，第二石墨压板109与第一石墨压板107可在外力作用下将铜极片101和镍极片103压紧。这样设置可有效地降低焊接过程中的废品率，避免出现差错。
[0048]本发明的实施例还提供了一种铜镍复合片117的扩散焊接方法，该方法利用上述的扩散焊用夹具100夹紧后进行焊接。[0049]详细地，该方法包括：对待焊的铜极片101和镍极片103进行表面处理；将处理好的铜极片101放置于上述扩散焊用夹具100的第一石墨压板107上方；将处理好的镍极片103放置于铜极片101的上方，且使得铜极片101的第一通孔与镍极片103的第二通孔相对；将定位棒115对准第一定位孔111和第二定位孔113后，进行定位；将第二石墨压板109放置于镍极片103的上方；将铜极片101和镍极片103焊接为一个整体。该方法的可靠性强，焊接过程中废品率低。
[0050]详细地，该方法包括S1：对待焊件的表面进行化学处理除去氧化膜，其先经过清洗介质为10％溶度的稀盐酸清洗，清洗时间为60秒，水冲洗后，再经过清洗介质为10％溶度的氢氧化钠溶液中清洗，清洗时间为60秒，再次水冲洗后，将铜极片101及镍极片103放置于酒精中超声波清洗1min，待酒精风干后得到处理好的待焊件；[0051]S2：将处理后的待焊件与卡具进行装配，具体包括：
[0052]S21:将处理好的铜极片101放置于下压板的定位孔中心；[0053]S22：将处理好的镍极片103放置于下压板上的铜极片101上，铜极片101与镍极片103的通孔相对；[0054]S24：将夹具的4根定位棒115放置于下夹板定位圆孔中，上压板的定位孔与定位棒115对准后，将上压板放置于镍极片103上方，得到装配好的卡具工装；[0055]可选的，对待焊件的表面进行化学处理包括：[0056]S11：依次用稀盐酸、氢氧化钠溶液清洗待焊件的表面；[0057]S12：去除待焊件表面的反应生成物并呈现金属光泽；[0058]S13：再次以无水乙醇清洗待焊件的表面；[0059]S14：将待焊件的表面吹干，得到处理好的待焊样。[0060]还需要说明的是，当需要使用扩散焊用夹具100夹紧多个铜镍复合连接片时，可将夹具、不锈钢板、不锈钢棒表面用酒精及丙酮进行清洗，将清洗好的下压板放于不锈钢板上方，将已处理好的铜极片101放置于下压板4个定位圆孔中心，将4根不锈钢棒材放于4个定位圆孔之间，将处理好的镍极片103放于铜极片101的正上方，铜极片101与镍极片103的通孔相对，第二石墨压板109对准4根不锈钢棒后，将上压板放于镍极片103上方，完成一层铜
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镍复合连接片的夹持，再将夹持好的夹具连同不锈钢板一起放于炉中，继续上层铜镍复合连接片的夹持，即可完成预装配2块铜镍复合连接片。[0061]综上所述，本发明的实施例提供的一种扩散焊用夹具100结构简单，使用方便，装配简单，且可有效地降低焊接过程中的废品率，同时可实现大规模铜镍复合连接片的扩散焊接，可重复利用率强。本发明的实施例提供一种铜镍复合片117的扩散焊接方法，可靠性强，焊接过程中废品率低。
[0062]以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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