[发明专利]用于锂电池环形电极激光焊缝超声波无损检测的柔性超声聚焦检测探头

说明书

本发明公开了一种锂电池环形电极激光焊缝的柔性超声聚焦检测探头与检测方法，检测探头包括聚焦压电换能器、储水器、柔性接触端；所述储水器由主体部分、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ和塑料塞组成；所述主体部分包括上端螺口、中部储水区、下端螺口；单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ分别装设在中部储水区外缘并与中部储水区连通；压电换能器通过螺口与所述储水器的上端螺口相连，柔性接触端通过螺口与所述储水器下端螺口相连；柔性接触端的底面粘接有柔性膜。本发明的检测探头避免了焊缝粗糙表面对声束入射的不利影响，可在焊缝中形成能量集中、耦合稳定、频率高的超声聚焦检测声束，提出的检测方法可应用于锂电池环形电极激光焊缝熔合状态的无损检测。

技术领域

本发明涉及无损检测装置技术领域，具体涉及一种用于锂电池环形电极激光焊缝超声波无损检测的柔性超声聚焦检测探头。

背景技术

随着社会经济实力的不断发展，工业领域成为了支撑我国的中坚力量。而在电池技术中，锂离子动力电池因“能量高”、“寿命长”的特点被广泛应用在日常生活中。在新能源电动汽车领域，锂离子电池更是被广泛运用。激光焊接作为新型焊接方法的一种，具有热影响区小、能量密度高、焊接速度快、加工精度高等优势，已应用于锂离子电池电极的焊接。激光焊接工作原理：激光焊接工作是应用高能脉冲激光来实现，通过激光电源对氙灯放电形成光波照射到激光晶体上，使晶体受激光辐射，再经过谐振腔之后发出脉冲激光，反射聚焦于待焊接的物体上。然而，由于铝合金对激光有较高的反射率，焊接参数波动易导致焊缝变形、内部裂纹、气孔、熔深不足、熔深过深等焊接缺陷，此因素将会严重影响锂电池的使用寿命及安全性能。

超声波无损检测技术是在不损害或影响被检测物使用性能的前提下，利用超声波在检测对象中的传播特性，评估被检测物是否存在质量缺陷或性能退化，该检测能实时反映出缺陷的大小、位置、性质和数量，从而判断被检测物的性能状态。具有检测范围广、灵敏度高、穿透能力强、检测精度高、实用性强等优势。锂电池电极激光焊缝具有焊缝表面粗糙、焊缝表面存在余高、焊缝宽度窄的特点，常规接触式超声波探头无法满足检测要求。因此，需设计专用柔性超声聚焦检测探头以提高对此类焊缝无损检测能力。具体要求为：探头频率高、探头可控主声束宽度、探头与焊缝应保持良好的声学耦合。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种用于锂电池环形电极激光焊缝超声波无损检测的柔性超声聚焦检测探头。该探头可应用于实现焊缝与探头的良好声学耦合，其高频、宽度可控的发射声束可有效保障对焊缝熔合状态的无损检测。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种用于锂电池环形电极激光焊缝超声波无损检测的柔性超声聚焦检测探头，其特征在于：包括聚焦压电换能器、储水器、柔性接触端；所述储水器由主体部分、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ和塑料塞组成；所述主体部分为储水器的储水区，包括上端螺口、中部储水区、下端螺口；所述单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ分别装设在中部储水区外缘并与中部储水区连通，单向阀Ⅰ作为储水器的进水口，单向阀Ⅱ作为储水器的出水口和排气口；单向阀Ⅱ的出水口上设有塑料塞；所述压电换能器通过螺口与所述储水器的上端螺口相连，所述柔性接触端通过螺口与所述储水器下端螺口相连；所述柔性接触端的底面粘接有柔性膜。

优选的，所述聚焦压电换能器的中心频率为10 MHz，频带宽度为10 MHz，晶片尺寸为13mm，水中焦距为76 mm，下部螺口为外螺纹，螺纹外径18 mm。

优选的，所述主体部分的上端螺口为内螺纹，螺纹内径为18mm，壁厚4 mm，高度15mm；下端螺口为外螺纹，螺纹外径为18mm，壁厚2 mm，高度11.5 mm；中部储水区包括上部的圆柱形管部分和下部的圆台形空心管部分，总高度25 mm、壁厚2mm，下部圆台形空心管上下端内径分别为：22mm、14 mm，高度10 mm。

优选的，所述单向阀Ⅰ的中心轴线距离储水器上端面22.5 mm；进水口外径3 mm。

优选的，所述单向阀Ⅱ的中心轴线距离储水器上端17.5 mm；排水口外径3 mm。