一种异形齿的超声波焊头的制作方法

1.本实用新型涉及超声波焊接领域，具体为一种异形齿的超声波焊头。


背景技术：

2.超声波焊接具有焊接强度高，电阻率低，效率高，低能耗，无熔珠飞溅等优良特性，因而被越来越多的应用在锂离子电池行业，随之而来的对超声波焊头的质量要求也越来越高。随着锂离子电池能量密度需求不断提高及电芯厚度的不断降低，集流体箔材的厚度也在不断的减薄，目前6um箔材作为集流体越来越多的被应用在锂离子电池生产过程。现有的超声波焊头的焊齿为斜齿或菱形齿的平面焊头齿结构，如专利cn208101083u公开一种用于超声波焊接的菱形齿的模具，而在6um箔材的超声波焊接过程，由于超声波焊头的焊齿垂直向下的作用力，箔材受力形成向下凹陷的焊印，而无论斜齿或菱形齿，由于其边缘菱形齿轮廓对箔材造成损伤巨大，致使焊接和未焊区域连接处破裂，在化成过程箔材断裂层负极片无法进行嵌锂或正极端锂离子无法脱嵌，导致电芯容量缺失。因此，为满足电芯能量密度不断提升的增长需求及发展趋势，针对日益减薄的集流体箔材，研究出一种新型齿形焊头成为目前亟需完成的项目。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于如何解决高能量密度及超薄集流体箔材焊接过程中焊裂的问题。
4.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
5.一种异形齿的超声波焊头，包括焊头主体和标准圆台；所述焊头主体包括焊头前段和焊头末段；所述标准圆台、焊头末段、焊头前段依次首尾固定连接；所述焊头前段包括焊接面，所述焊接面上设置有异形齿；所述异形齿包括多个凸起焊齿；多个凸起焊齿规则排列；每个所述凸起焊齿顶部为平面的近半球形结构，且位于焊头前段的最前排凸起焊齿的齿径和齿深小于后排若干组凸起焊齿的齿径和齿深。
6.本实用新型设置有多个规则排列的凸起焊齿，且每个凸起焊齿顶部为平面的近半球形结构，相比于现有的斜齿或菱形齿，顶部为平面的近半球形结构的圆形轮廓可降低对箔材的损伤；且位于焊头前段的最前排凸起焊齿的齿径和齿深小于后排若干组凸起焊齿的齿径和齿深，后排若干组凸起焊齿可保证焊接强度，同时最前排的凸起焊齿形成的焊印较浅又降低了对箔材的损伤程度，且在焊接过程中，位于后排若干组凸起焊齿先压箔材，最前排凸起焊齿后压箔材，这样可对箔材的受力起到过度的作用，进一步减小焊接与未焊区域箔材的损伤程度。
7.优选地，位于同一排的每个凸起焊齿呈等间距排列。
8.优选地，前后排凸起焊齿间隔布置。
9.优选地，所述异形齿中多个凸起焊齿呈矩形阵列布置。
10.优选地，矩形阵列的异形齿的长宽尺寸与焊头前段侧面的长宽相等或略小。
11.优选地，所述凸起焊齿的数量为90个，每排所述凸起焊齿的数量均为30个。
12.优选地，所述焊头前段为连接在一起的长方体和梯形体结构。
13.优选地，所述焊头末段为圆柱体结构。
14.本实用新型的优点在于：
15.1、本实用新型设置有多个规则排列的凸起焊齿，且每个凸起焊齿顶部为平面的近半球形结构，相比于现有的斜齿或菱形齿，顶部为平面的近半球形结构的圆形轮廓可降低对箔材的损伤；且位于焊头前段的最前排凸起焊齿的齿径和齿深小于后排若干组凸起焊齿的齿径和齿深，后排若干组凸起焊齿可保证焊接强度，同时最前排的凸起焊齿形成的焊印较浅又降低了对箔材的损伤程度，且在焊接过程中，位于后排若干组凸起焊齿先压箔材，最前排凸起焊齿后压箔材，这样可对箔材的受力起到过度的作用，进一步减小焊接与未焊区域箔材的损伤程度。
16.2、异形齿内多个凸起焊齿呈等间距排布，可均匀分散振动力，避免箔材局部受力不均而受损。
17.3、异形齿大致覆盖整个焊头前段的侧面，尽量大的将振动力大面积分散，最大限度降低箔材的局部受力，保证箔材的完整性。
18.4、本实用新型设计的超声波焊头在高能量密度及超薄集流体箔材的电芯极耳焊接过程中，有效的改善箔材焊裂问题，保证电芯焊接质量。
附图说明
19.图1为本实用新型的一种异形齿的超声波焊头的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例的焊头主体的侧视结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例的a的放大结构示意图。
22.附图标号说明：
23.1、焊头主体；11、焊头前段；12、焊头末段；2、标准圆台；3、凸起焊齿。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例一
26.如图1所示，本实施例公开了一种异形齿的超声波焊头，包括焊头主体1和标准圆台2。
27.本实施例的焊头主体1包括焊头前段11和焊头末段12；
28.并具体以图1的方位为参照，焊头前段11包括连接在一起的也可以是一体成型的长方体和梯形体结构，焊头末段12为圆柱体结构；长方体的左端与梯形体的右端焊接固定，也可以是一体成型的其中，梯形体的厚度为14.2mm，长度为14.3mm；焊头末段12的长度为20.46mm，的直径为47.7mm；
29.如图1所示，并具体以图1的方位为参照，焊头末段12的右端与焊头前段11的左端焊接固定，也可以是一体成型的，且焊头末段12的右端与焊头前段11的左端的连接处通过过度圆角过度，且该连接处的过度圆角为r19mm。
30.如图1所示，本实施例的标准圆台2的右端与焊头末段12的左端同轴焊接固定，也可以是一体成型的，标准圆台2的长度为44.1mm，直径为50mm，且标准圆台2与焊头主体1的总长度为113.3mm。
31.如图1、图2所示，本实施例的焊头前段具有焊接面，焊接面上设置有异形齿，异形齿包括多个凸起焊齿3，多个凸起焊齿3分成多组规则排列，位于同一排的每个凸起焊齿3呈等间距排列，且前后排凸起焊齿3间隔布置，多个凸起焊齿3呈矩形阵列布置；
32.如图2、图3所示，每个凸起焊齿3为顶部为平面的近似于半球形的结构，凸起焊齿3底部截面与焊头前段11的长方体一侧焊接固定；且位于同一排的相邻两个凸起焊齿3之间左右距离为1.45mm，位于前后排的相邻两个凸起焊齿3之间前后距离为1.40mm；如图2所示，位于焊头前段11的最前排或最后排凸起焊齿3的齿径和齿深小于其他排凸起焊齿3的齿径和齿深；本实施例中最前排凸起焊齿3的尺寸小，后排的凸起焊齿3尺寸大。
33.本实施例给出一具体尺寸实例，该尺寸能够满足手持超声波焊头作业时异形齿与箔材接触面积大，具体尺寸为：最前排凸起焊齿3的顶部平面的直径为φ0.2，底部的直径为φ0.7，齿深为0.2mm；位于后端的若干排凸起焊齿3的顶部平面的直径为φ0.25，底部的直径为φ0.8，齿深为0.25mm，齿侧面圆弧为φ0.3。
34.本实施例的工作原理是：本实用新型提供一种异形齿的超声波焊头，设置有若干组排列的凸起焊齿3，且且每个凸起焊齿3顶部为平面的近半球形结构，相比于现有的斜齿或菱形齿，顶部为平面的近半球形结构的圆形轮廓可降低对箔材的损伤；且位于焊头前段的最前排凸起焊齿3的齿径和齿深小于后排若干组凸起焊齿3的齿径和齿深，后排若干组凸起焊齿3可保证焊接强度，同时最前排的凸起焊齿3形成的焊印较浅又降低了对箔材的损伤程度，且在焊接过程中，位于后排若干组凸起焊齿3先压箔材，此时箔材受到压力形成多个向下凹陷的且形状近似半球形的第一焊印，而该焊印与未焊接区域的连接处受到向第一焊印方向拉伸的第一拉力，然后最前排凸起焊齿开始接触压箔材形成第二焊印，当前排凸起焊齿刚接触箔材时，此时第一焊印已经完成全部深度的一部分，其周边未焊接区域的箔材受到第一拉力后向第一焊印位置移动，此时前排凸起焊齿下压时，位于第一焊印和第二焊印之间的箔材具有足够的拉伸量完成剩余深度的焊印需求，从而避免第一焊印和第二焊印之间的箔材受较大拉力而断裂。大小不同的凸起焊齿不同时间接触箔材，可对箔材的受力起到过度的作用，减小焊接与未焊区域箔材的损伤程度。
35.本实用新型设计的超声波焊头在高能量密度及超薄集流体箔材的电芯极耳焊接过程中，有效的改善箔材焊裂问题，保证电芯焊接质量。
36.实施例二
37.本实施例与上述实施例的区别在于：本实施例的凸起焊齿3设置的数量为90个，90个凸起焊齿3平均分成三排，且设置成三排，每排设置有30个凸起焊齿，且最前端凸起焊齿3的齿径及齿深小于其它两排凸起焊齿3的齿径及齿深，形成异形齿。
38.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。