行业资讯 | 晖耀激光 | 激光焊接为什么会产生气孔？从原因、工艺到排查方法，拆解气孔形成原因

  在PACK产线的激光焊接过程中，气孔是需要重点关注的一类焊接缺陷。

  有些气孔出现在焊缝表面，可以通过外观检查发现；有些则隐藏在焊缝内部，需要借助X-Ray、CT或截面金相等检测手段确认。对于电池模组中的极柱、汇流排等连接部位，气孔是否影响焊缝质量，还需要结合接头结构、电气性能和机械性能综合判断。

  气孔反复出现时，现场容易先从激光功率、焊接速度等参数入手。但在实际生产中，材料表面状态、接头装配、保护气体、激光输出及光学系统，都可能影响气孔的形成。

  如果没有先明确缺陷特征和发生条件，单纯调整焊接参数，不仅可能无法解决问题，还可能引入新的焊接缺陷。

  本文从缺陷识别、形成原因、现场排查和长期管控四个方面，梳理PACK激光焊接气孔的处理思路。

  一、气孔的5种典型形态

  气孔并不是单一形态的缺陷。观察气孔的位置、分布特征及其在不同批次中的出现规律，可以为后续排查提供线索。

  需要注意，以上是现场观察和排查时常用的描述方式，并非仅凭外观就能确定成因的缺陷分类。

  例如，表面气孔可能与材料污染有关，也可能受到熔池不稳定、保护气体配置或喷嘴状态的影响。同样，内部气孔也不能简单归因于焊接速度过快。缺陷形态用于缩小排查范围，最终原因需要通过检测、对照试验和工艺记录确认。

  二、气孔对PACK的4类危害

  PACK激光焊接的质量要求，不仅是焊缝成形良好，还要满足连接部位的电气性能、机械性能和长期可靠性要求。

  气孔的影响主要体现在以下几个方面。

  1.影响连接电阻

  如果气孔集中在主要导电区域，可能减少有效连接面积，影响接头电阻。对于大电流连接部位，应结合实际电阻测试判断是否符合要求。

  2.降低接头强度

  较大的气孔或集中分布的气孔，可能削弱焊缝的局部连接强度。对于有机械性能要求的接头，需要通过适用的拉力、剪切力等测试进行验证。

  3.增加内部缺陷检出难度

  焊缝表面成形良好，并不代表内部没有气孔。对于有内部质量要求的接头，需要根据产品要求选择X-Ray、CT或截面金相等检测方式。

  4.增加长期可靠性风险

  如果气孔已经影响接头电阻或机械性能，还需要评估其在工作电流、温升及振动等实际工况下的可靠性，不能仅凭发现气孔就认定产品存在安全问题

  因此，气孔治理不能只关注焊缝外观，还应结合产品技术要求，明确检测方法、缺陷接受标准及验证方式。

  三、气孔的四类主要原因

  材料侧——表面状态不干净

  这是最常见、也最容易被忽视的原因：铜、铝汇流条表面油污、氧化层、灰尘，镀镍层不均匀、镀层过薄，电芯极柱表面残留电解液。焊接时，这些杂质在激光高温下迅速气化，被包进未凝固的熔池中——气孔就形成了。

  快速判断：焊前用无水乙醇擦拭焊接面，对比擦拭前后试焊结果。擦拭后气孔明显减少，可判定为材料侧原因。

  工艺侧——保护气体配置不当

  激光焊接依赖保护气体（通常为氮气或氩气）将熔池周围的空气隔离。气体配置出问题，气孔会扎堆出现：

  ·流量不足：熔池上方空气未完全隔离

  ·气体纯度不够：混入氧气或水蒸气

  ·吹气角度不当：气流未覆盖熔池关键区域

  ·快速判断：将保护气体流量上调 20%~30% 试焊，气孔明显减少，可判定为工艺侧原因。

  设备侧——光路系统亚健康

  这一类原因最隐蔽，但占比并不小：

  ·激光器功率波动：导致熔池深度变化，气体来不及排出

  ·聚焦镜/准直镜污染或损伤：光束质量下降，模式劣化

  ·光纤接口松动：传输损耗加大，实际功率低于设定值

  ·快速判断：用功率计实测出光功率，若低于设定值 5% 以上，先排查设备。

  四、现场排查

  排查时需要注意什么？

  *，不要把外观检查当作内部质量的全部依据。

  如果产品的质量要求涉及内部气孔，需要选择与接头结构、缺陷尺寸和验收标准相适应的检测方式。不同检测手段的检出能力存在差异，不能相互简单替代。

  第二，不要在原因不明时同时调整多个参数。

  如果功率、速度、气体流量和离焦量同时变化，即使缺陷减少，也很难判断究竟是哪项调整发挥了作用。

  第三，异常处理要保留记录。

  至少记录产品型号、材料批次、设备编号、工艺配方、异常位置、检测结果及处理措施。对于批次性异常，还应按企业质量流程评估隔离、复检和放行要求。

  这套排查顺序可以帮助现场逐步缩小问题范围，但不能保证所有气孔都能通过固定步骤定位。对于反复出现或难以解释的内部气孔，仍需要结合更深入的检测和工艺分析。

  五、建立焊前、焊中、焊后点检机制

  如果气孔只在出现异常时才被关注，现场很容易陷入反复试焊、反复调整的循环。

  要降低缺陷反复发生的概率，需要把材料、工艺和设备的关键状态纳入日常管理。

  1.焊前：先确认“状态正常”

  生产前重点确认材料清洁度、工装定位与压紧、保护气体、光学部件以及产品程序和工艺配方是否匹配。换型、换批次或设备维护后，还应按要求完成首件验证，避免异常直接进入批量生产。

  2.焊中：关注关键参数变化

  焊接过程中，根据工位风险监控激光及设备状态、保护气体、工艺参数和报警信息。同时结合焊缝外观及异常产品分布，及时发现参数漂移或设备状态变化。

  3.焊后：用检测结果验证质量

  焊后可结合外观检查、金相截面以及适用的电气、机械性能测试，对焊接质量进行验证。检测结果还应与产品批次、设备状态和工艺参数关联，方便判断缺陷究竟来自材料、设备还是工艺。

  4.从“记录”走向“追溯”

  当气孔异常再次出现时，如果能够快速关联产品、设备、参数和检测结果，就能更快判断问题范围。数字化追溯不能直接消除气孔，但能让异常更容易被发现、问题更容易被定位，改善效果也更容易验证。

  六、写在最后

  气孔不是激光焊接的"绝症"，它是产线管理的一面镜子。

  材料不干净、设备在亚健康、气体不稳定——这三件事任何一个失控，气孔都会冒出来。把它们管住，气孔基本绝迹。

  对工程师来说，气孔问题真正的"解药"不是某一项参数，而是系统化的点检制度。当焊前、焊中、焊后每一段都有数据记录，气孔率自然会稳定在可控范围内。

  这也正是 PACK 整线集成正在解决的事——把"点检"从工艺员的手写记录，升级为产线数字化系统的一部分。

  作为深耕 PACK 整线集成的从业者，晖耀激光在每一个交付的产线里，都把"系统化点检"作为激光焊接工位的标配，交付产线的气孔率通常稳定在万分之几以下。

  七、常见问题（FAQ）

  Q1：气孔能不能彻底消除？

  不建议把"零气孔"当作目标。激光焊接过程中，材料状态、气体环境、设备输出都在波动，工程上更现实的目标是：把气孔率控制在产品验收标准之内，并且长期保持稳定。

  如果某个方案宣称"完全无气孔"，建议先确认三件事：用什么检测手段、抽检比例多少、判定口径是什么。不同检测手段对同一条焊缝的检出结果可能相差很大。

  Q2：焊缝外观合格，是不是就不用查内部了？

  不能这么判断。表面成形良好与内部无气孔之间没有必然对应关系。

  对于极柱、汇流排这类有电气和机械性能要求的连接部位，需要按产品技术要求选择 X-Ray、CT 或截面金相等检测方式。抽检比例和接受标准，通常由企业内部规范或客户协议约定，不能由现场经验代替。

  Q3：X-Ray、CT、金相截面，该怎么选？

  三者定位不同，不能相互简单替代：

  X-Ray：效率高，适合在线或批量筛查，对气孔位置和分布判断直观

  CT：能给出三维信息，适合分析气孔的立体分布和真实尺寸，但检测效率低、成本高

  金相截面：破坏性检测，分辨率高，适合原因分析和工艺验证，不适合全检

  常见的组合是：批量筛查用 X-Ray，疑难分析和工艺定型用 CT 或金相。

  Q4：气孔超标时，先调参数还是先查材料？

  建议先确认缺陷形态（表面还是内部、集中在什么位置、如何分布），再回到材料批次和表面清洁度，最后才动参数。

  原因有两个：一是材料污染和装配状态导致的气孔，靠调功率和速度很难稳定解决；二是原因未明时如果同时调整多个参数，即便缺陷减少，也说不清究竟是哪一项起了作用，改善也无法固化。

  Q5：保护气体用氮气还是氩气？纯度要多少？

  铜、铝及其合金的激光焊接中，氮气和氩气都有应用，选择取决于材料、接头结构和工艺验证结果，不宜直接套用其他产线的经验。

  纯度一般要求 ≥99.99%，含氧量和含水量越低越好，具体指标应在工艺验证阶段确定并写入作业指导书。需要注意的是：气源端纯度合格，不代表喷嘴出口处合格——管路过长、接头老化、管路残留水分都可能造成二次污染，必要时应做出口端检测。

  Q6：设备功率衰减多少需要停机检修？

  前文提到一个常用经验值：用功率计实测出光功率，若低于设定值 5% 以上，应优先排查光路系统。

  实际管理中更推荐建立点检基线——每次记录实测功率，看趋势变化比看单次*值更有意义。聚焦镜、准直镜污染和光纤接口松动，往往先表现为功率的缓慢漂移，等到气孔批量出现时，光路问题通常已经存在一段时间了。

  Q7：新线导入或换型时，怎么提前规避气孔？

  三个动作：

  首件验证：确认材料、工装定位与压紧、气体供应、光学状态、工艺配方与产品程序都匹配后，再进入批量生产

  换批次重新确认：尤其关注镀层状态和表面清洁度，不同批次的来料状态差异往往是气孔突增的直接原因

  记录即基线：把检测结果与产品批次、设备编号、工艺参数关联起来，*批数据就是后续追溯的比对基准