新能源汽車電池（chí）包箱體連接（jiē）技術

電池（chí）包箱體連接技術

輕量（liàng）化的發展對連接技術提出了新的挑戰，如何通過輕量化材料的連接技術來保（bǎo）證箱體的安全性能（néng），是電（diàn）池箱體輕量化過程中的一項重要課題。目前電池包箱體生產中應用到的連接技術主要包括焊（hàn）接技術和機械連接技術。

焊接是電池箱體（tǐ）加工過程中的主（zhǔ）要連接工藝，電池箱生產中應用到（dào）的焊接（jiē）技術包括（kuò）傳（chuán）統熔焊、攪（jiǎo）拌摩擦焊、冷金屬過渡技術、激（jī）光焊、螺柱焊、凸焊等。電池箱體中目前涉及到的機械連接方式有安裝拉鉚螺（luó）母和鋼絲螺套兩種緊固標準件方式。

傳統熔（róng）焊

箱體加工中應用到的熔焊方法有TIG和MIG焊，TIG和（hé）MIG焊作為成熟的焊接技（jì）術，在箱體上應用具有使用靈活、適用性強、生產成本低等優勢，目（mù）前在箱體（tǐ）連接上已進行了較多的應用。TIG焊接速度低，焊縫質（zhì）量（liàng）好，適用於點固焊和複雜軌跡焊接，在箱體中一般應用於邊框拚焊和邊梁小件焊接；MIG焊接速度高，熔透能力強，在箱（xiāng）體中一般應用於（yú）邊框底板總成內部整圈焊接。

目前鋁合金（jīn）TIG/MIG焊接尚存（cún）在一（yī）些問題需要解決。

焊接缺陷的（de）控製 鋁合金由於其化學成分和物理性能的特點，在進行TIG/MIG焊（hàn）接（jiē）時產生熱裂紋傾向（xiàng）嚴重，且容易（yì）產生氣孔。在實際生產和試驗過程（chéng）中，熔焊焊縫（féng）是箱體密封及機械失效主要發生的位置（zhì），是箱體性能薄弱部位。如何控製TIG/MIG焊接過（guò）程中裂紋、氣孔等焊接缺（quē）陷的產生及檢驗識（shí）別，提高焊接（jiē）質量，在實（shí）際生產中具有重要意義。

焊接（jiē）變形的控製TIG/MIG焊（hàn）接熱輸（shū）入較高且鋁合金線脹（zhàng）係數大，導致（zhì）箱體焊後變形嚴重，不利於箱（xiāng）體尺（chǐ）寸的控製，影響生產效率和產（chǎn）品合格率。針對焊（hàn）接變形問題，可采取結合CAE分析優（yōu）化焊接工藝、采用（yòng）反變形法等（děng）方（fāng）法（fǎ）進行控製。

焊接效率的提高 目（mù）前實際生產中TIG/MIG多采用人工焊接（jiē），生產效率低，勞動強（qiáng）度大，焊接一致性難以保證。采用自動化焊接方式是發展趨勢（shì），通（tōng）過機械手臂配合變位機實現電池箱體的全位置焊接，可大幅提高焊接效率（lǜ）和焊接質量，並降低生產成本。

攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英（yīng）國焊接研究所（TWI）於1991年發明的一（yī）種新型固相焊接方法。攪拌摩擦焊接過程中，以攪拌（bàn）針及軸肩與（yǔ）母材摩擦產熱為熱源，通過攪拌針的旋轉攪拌和軸肩的軸向壓（yā）力實現（xiàn）對軟化母材的（de）擠壓和鍛造，最終得到具有精細鍛造組織（zhī）特征的焊接接頭，不同於熔焊接頭的鑄造組織。

相對於傳統（tǒng）焊接，攪拌摩擦焊具有適用範圍廣、接頭質量高、焊接（jiē）成本低、便於自動化等（děng）諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁（lǚ）擠型材電池箱（xiāng）體（tǐ）中已得到大（dà）規模廣泛應用。由於焊接（jiē）裝（zhuāng）配要求，目前焊接部位主要集（jí）中在底板型材對拚焊接和邊框與底板（bǎn）總成焊接工序。底板型材對拚焊接為對接接頭（tóu）形式，一（yī）般進（jìn）行（háng）正反雙麵焊接（jiē）；邊框與（yǔ）底板總成（chéng）焊接一般（bān）為（wéi）鎖底接頭形式或對接接頭形式，鎖（suǒ）底接頭形式進行單麵焊接，對接接頭形式進行正反雙（shuāng）麵焊接。

目前攪（jiǎo）拌摩擦焊在電池箱體上應用需要解決的問題有：

焊接應用範圍有待擴大 攪拌摩擦焊可靠性優於熔焊，而由（yóu）於焊接機理的限製，其（qí）不適用於（yú）邊框拚焊和邊梁小（xiǎo）件焊接，而該部位為氣密及機械（xiè）失效薄（báo）弱位置。針對此問題（tí），通過設計避免上述焊縫和通過工藝創新實現攪拌摩擦焊在上述位置的（de）焊接應用，以提高產品的質量和可靠性。

焊接生（shēng）產效率有待提高 目（mù）前電池（chí）箱體生產過程中攪拌摩擦焊焊接速度（dù）相對偏低，且對工裝依賴性大，工裝較複雜，造成生產效率低，成本較高；底板拚焊實行雙麵焊接，焊接過（guò）程中需進行翻麵，影響焊接效率。針對生產效（xiào）率問題，改進的途徑有：通（tōng）過焊接工藝優化並結合攪拌頭設計提高焊接速度，實行高（gāo）速焊接；采用雙機頭雙麵對稱焊接或（huò）雙軸肩/多軸肩焊接（jiē）方法，實現一次焊接雙麵成形，避免翻麵；優化焊接工裝設計提高自動（dòng）化（huà）程（chéng）度來提高生產效率。

焊接接頭性能評價有（yǒu）待完善 目（mù）前對於接頭性能評價方式偏重於（yú）靜態強度評價，對於動態（tài）性能（néng）和疲勞性能評價比較欠缺，而這（zhè）是電池箱體接頭設計和焊接工藝製定的重要理（lǐ）論支撐。隨著輕量化的發展，底板對拚焊縫支撐寬度減（jiǎn）小，無法實現全焊透，需要對接頭的性能做（zuò）出更完善的評價。

激（jī）光焊（hàn）

激光焊接（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是以高能（néng）量密度的激光束作為能源的一種高效精密焊接方法（fǎ），具有焊（hàn）接質量高、精度高、速度快的特點，被譽為21世紀最有希望（wàng）的焊接方法，也是當前發展最快、研究最多的方法之（zhī）一（yī）。

與（yǔ）傳統焊接方（fāng）法相比，激光焊具有如（rú）下特點：

高能（néng）焊接 聚焦後的功率密度可達 每平方厘米105W～108W，加熱集中，完成焊接所（suǒ）需熱輸入小，因而工件焊接變形小，焊縫深寬比大。

焊（hàn）接速（sù）度快 目前鋁合金的激光焊接最大速度可達48m/min，鋼的激光焊接最大速度可達60m/min，遠高於傳統熔焊，生產效率大幅度提高。

焊接質量好 對鋼焊接焊縫強度（dù）等於（yú）或大（dà）於母材。

應用範圍廣 可實現不同型（xíng）號（hào）、異種金（jīn）屬之（zhī）間的焊接，尤其適用（yòng）於（超）高強度鋼板及鋁合金（jīn）的（de）焊接。

激光焊在鋁合金焊接中存在的問（wèn）題是激光反射，反射嚴重影響了能量利（lì）用率和焊（hàn）接質量。為解決激（jī）光反射問題，人們提（tí）出激光電弧複合焊接方法。激光複合焊是激光焊和MIG焊兩種（zhǒng）方法同時作用於焊接區，激（jī）光束在焊縫垂直方（fāng）向（xiàng）輸入熱量，同時（shí）MIG焊在後（hòu）方熔化焊絲，也向焊縫輸入熱量。開（kāi）始焊（hàn）接時，先MIG焊電源形成電弧對（duì）工件加熱，使工件表麵揮（huī）發出大量（liàng）的（de）金屬蒸氣，從而使激光束的能量傳輸（shū）更加容易，形成揮發孔，順利將激光的所有能量傳到工件上。激光複合（hé）焊焊接過（guò）程穩定，焊接（jiē）速度快，形成的熔池大，搭橋（qiáo）能力好，具有很好的（de）柔性和（hé）工件的適應性（如焊鋁合金）及經濟性，有望在箱體連接方麵取得大規模（mó）應用。

冷金屬過渡技術

冷金屬過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊短路過渡的基（jī）礎之上開（kāi）發出的一種（zhǒng）焊接技（jì）術。CMT焊接過程（chéng）中，當熔滴與母材發生接觸短路時，焊機的控製器監測到短路信（xìn）號，將短路電流降（jiàng）到幾乎為零（líng），同時通過送絲（sī）機回抽焊絲實現熔滴與焊絲（sī）的分離，且熔滴在無（wú）電流狀態（tài）下冷過渡，消除了傳統MIG/MAG焊中通過（guò）焊絲爆斷實現過渡而產（chǎn）生的飛濺。

CMT技術在電池箱體加工過程中可（kě）取代傳統MIG/TIG焊接（jiē）進行邊框（kuàng）拚焊和邊框底板焊接部分。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱（rè）輸入明（míng）顯降低，可有效減小焊接變（biàn）形，有利於控製產品尺寸；可實現薄板焊接，避免（miǎn）薄（báo）板傳統MIG/TIG焊（hàn）接發生焊穿而造成的密封和機械失效，熱輸入降低（dī）有利於（yú）控製焊接（jiē）裂紋的產生，利於（yú）箱體的輕量化設計和產品質量保證；減少焊接過程中的飛濺和煙塵，改善工作環境。

機械連接

拉鉚螺母解決了金屬薄板、薄管焊（hàn）接（jiē）螺（luó）母易焊穿、螺紋易滑牙等問題，實現了薄板與其他（tā）部件的螺紋聯接，緊固效率高（gāo）且（qiě）使用成本低。在電池箱體的生（shēng）產過（guò）程中拉鉚螺母主要安裝於箱體邊框密封麵以實現箱體與上蓋（gài）的機械連接，安（ān）裝於箱體內腔底板上以實現模組或（huò）其他部件與箱體（tǐ）的連接。

鋼（gāng）絲螺（luó）套用來加（jiā）強鋁或其他低（dī）強度機體的螺孔或（huò）修複損壞的螺孔，可加強低（dī）強度材料機體（tǐ）螺（luó）孔（kǒng）強度，改善螺紋沿旋和長度方向的受力分布和提高螺釘的承載能力（lì）。在電池包箱體中，鋼絲螺套可用於電池模組（zǔ）安裝孔和密封麵安裝孔。相（xiàng）對於拉鉚（mǎo）螺母，鋼絲螺套強度較高且易於修複，但一般安裝於厚壁處，不適用於薄（báo）壁安裝。