新能源汽車電池包箱體連接技（jì）術

電池包箱體連接技（jì）術

輕量化的發展（zhǎn）對連接技術提出了新的挑戰，如何通過（guò）輕（qīng）量（liàng）化材料的連接技術來（lái）保證箱體的安全性能，是電池箱體（tǐ）輕量化過程中的一項重要課題。目前（qián）電池包箱體生產中應用到的（de）連（lián）接技術主（zhǔ）要包括焊接技術和機械連接技術。

焊接是電（diàn）池（chí）箱體加工過程中的主（zhǔ）要連接工藝，電池箱生產中應用到（dào）的焊接技術包括傳統熔（róng）焊、攪拌摩擦焊、冷金屬過渡技術、激光焊、螺柱焊、凸焊等。電池（chí）箱體中目（mù）前涉及到的機械連接方式有安裝拉鉚螺母和鋼絲螺套兩種緊固（gù）標（biāo）準件方式。

傳統熔焊

箱體加工中應用（yòng）到的熔焊（hàn）方法有TIG和MIG焊，TIG和MIG焊作（zuò）為成熟的（de）焊接技術，在箱體上應用具（jù）有使用靈活、適（shì）用性強（qiáng）、生產成本低等優勢，目前在箱體連接（jiē）上（shàng）已進行（háng）了較多的應用。TIG焊（hàn）接速度低，焊（hàn）縫質量好，適用於點固焊和複雜軌跡焊接，在箱體中一（yī）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，在箱體中一般應用於邊框底板總（zǒng）成內部整圈焊接（jiē）。

目前鋁合金TIG/MIG焊接尚存在一（yī）些問題（tí）需要解決。

焊接缺（quē）陷（xiàn）的控製 鋁合（hé）金由於其化學成分和物理性能的特點，在進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋傾（qīng）向嚴重，且容易產生氣孔。在實際生產和試驗過程中，熔焊焊縫是箱體密封及機械失效主要發生的位置，是箱體性能薄弱部位。如何控（kòng）製TIG/MIG焊接過程（chéng）中裂紋、氣孔等焊（hàn）接缺陷的產生及（jí）檢驗識別，提高焊接質量，在實際生產中（zhōng）具有重要意義。

焊接變形的控製TIG/MIG焊（hàn）接熱輸入較高且鋁合金線脹係數大，導致箱（xiāng）體焊後變形嚴重，不利（lì）於箱體尺寸的控製，影響生產效率和產品合格率。針對焊接變形問題，可采取結合CAE分析優化焊接工藝、采用反變形法等方法進行控（kòng）製。

焊接（jiē）效率的提高 目前實際生產（chǎn）中TIG/MIG多采用人工焊接，生（shēng）產效率（lǜ）低，勞動強度大，焊（hàn）接一致性難以保證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通過機械手（shǒu）臂配合變位機實現電池箱體的全位置焊（hàn）接，可大幅提高焊接效率和焊接質量，並降低生產成（chéng）本。

攪拌摩擦（cā）焊

攪拌摩擦焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊（hàn）接研究所（TWI）於1991年發明的（de）一種新型固相焊接方法。攪拌摩擦焊接過程中，以攪拌針及軸肩與母（mǔ）材摩擦產熱為熱（rè）源，通過攪拌針的旋轉攪拌和軸（zhóu）肩的（de）軸向壓力實現對軟化母材（cái）的擠壓和鍛造，最（zuì）終得到（dào）具有精細鍛造組織特征的焊接（jiē）接頭，不同於熔焊（hàn）接頭（tóu）的鑄造組織。

相對於傳統焊接，攪拌摩擦焊具有適用範圍廣、接（jiē）頭質量高、焊接成本低、便於自動化等諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁擠型材電池箱體中已（yǐ）得到大規模廣泛應用。由於焊接裝配要求，目（mù）前焊接部位主要集中在底（dǐ）板型材對拚（pīn）焊接和邊框與底板總成焊接工序。底板型材對拚焊接為（wéi）對接接頭形式，一般進行正反雙麵焊接；邊框與底板總成焊（hàn）接一般為鎖底接頭形式或對接接頭形式，鎖底接頭形式進行單麵焊接，對接接頭形式進行正反雙麵焊接。

目前攪拌摩（mó）擦焊在（zài）電（diàn）池箱體上應用需要解決的（de）問題有：

焊接應用（yòng）範圍有待擴（kuò）大 攪拌摩擦焊可靠性優於熔焊，而由於焊接機理的限製（zhì），其（qí）不適用於邊框拚焊和邊梁（liáng）小件焊接，而該部位為氣密（mì）及機（jī）械失效薄（báo）弱位置。針對此問題，通（tōng）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焊接應用，以提高產品的質量和可靠性。

焊接生產效率有待提高 目前電（diàn）池箱體生產過程（chéng）中攪拌摩擦焊焊接速度相（xiàng）對偏低（dī），且對（duì）工裝依賴性大，工裝較複雜，造（zào）成生產效率（lǜ）低，成本較高；底板拚（pīn）焊實行雙麵焊接，焊接過程中需進（jìn）行翻麵，影響焊（hàn）接效率（lǜ）。針對生產效率問題，改（gǎi）進（jìn）的途徑有：通（tōng）過焊接工藝優化並結合攪拌頭（tóu）設計提高焊接速度，實（shí）行高速焊接；采用雙機頭雙麵對稱焊接或雙軸肩/多軸肩焊接方法，實現一次焊接雙麵成形，避免翻麵；優化焊接工裝設（shè）計提高自動化程度來（lái）提高（gāo）生產效率。

焊接接頭性能評價（jià）有待完善 目前對（duì）於接頭性能評價方式偏重於靜態強度評價，對於動態性能和疲勞性能評價比較欠缺，而這是電（diàn）池箱體接頭設計和焊接工藝製定的重要（yào）理論支撐。隨著輕量化的（de）發展，底板對拚焊縫支撐寬度（dù）減小，無法實現全焊透，需要對接頭的性（xìng）能做（zuò）出更完善的評價。

激（jī）光焊

激光焊（hàn）接（jiē）（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是以高能量密度的激光（guāng）束作為能源的一（yī）種高效精密焊接方法，具有焊接質量高（gāo）、精度高、速度（dù）快的特點，被譽（yù）為21世紀最有希望的焊接方（fāng）法，也是當前發展最快、研究最多的方法之一。

與傳統焊接（jiē）方（fāng）法相比（bǐ），激光焊具有如下特點：

高能焊接 聚（jù）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（jiàn）焊接變形小，焊縫深寬比大。

焊接速度（dù）快 目前鋁合金（jīn）的激光焊接（jiē）最大速度可（kě）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 對鋼焊接焊縫強度等（děng）於或大於母材。

應用範（fàn）圍廣 可實現不同型號、異種金屬之間的焊接，尤其適用於（超）高強度鋼板及（jí）鋁（lǚ）合金的焊接。

激光焊在鋁合金焊接中存在的問題是激光反射，反射（shè）嚴重影響了能量利用率和焊接質量。為解決激（jī）光反射（shè）問題，人們提出激光電弧（hú）複（fù）合焊（hàn）接方法。激光複合焊是激光焊和MIG焊兩種方法同（tóng）時作用於（yú）焊接區，激光束在（zài）焊縫（féng）垂直方向輸入熱量，同（tóng）時MIG焊在後方熔（róng）化焊絲，也向焊縫輸入熱量。開始焊接（jiē）時，先MIG焊電源（yuán）形成電（diàn）弧對工件（jiàn）加熱，使工件表麵揮發出大量（liàng）的金屬蒸氣（qì），從而使激（jī）光束的能量傳輸更加容易，形成揮發孔（kǒng），順利將激光的所有能量傳到工件上。激光複合焊（hàn）焊接過程穩定，焊接速度快，形成的熔池大（dà），搭橋能力（lì）好，具有很好的柔性和工件的適（shì）應性（如焊鋁（lǚ）合金）及經濟性，有望在箱體連接方麵取得大規模應用。

冷金屬過渡技術

冷金屬過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊短路過渡的基礎之上開發出的一種焊接技術。CMT焊（hàn）接過（guò）程中，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號，將（jiāng）短路電（diàn）流降到幾乎為零，同時通過送絲（sī）機回抽焊絲實現（xiàn）熔滴與焊絲的分離，且熔滴（dī）在無電流狀態下冷過渡，消除（chú）了傳統MIG/MAG焊中通過焊絲（sī）爆斷實現過渡而（ér）產生的飛（fēi）濺。

CMT技（jì）術在電池箱體加工過程中可取代傳統MIG/TIG焊接進行邊框拚焊和邊框底板焊接部分（fèn）。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明（míng）顯降低，可有效減小焊（hàn）接變形，有利（lì）於控製產品尺寸；可實現薄（báo）板焊接，避（bì）免薄板（bǎn）傳統MIG/TIG焊接發（fā）生焊穿而造成的密封和（hé）機械失（shī）效，熱輸入降低有利於控製焊接裂紋的產（chǎn）生，利於箱體的輕量化設計和（hé）產（chǎn）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（bǎn）、薄管焊接螺（luó）母易焊穿、螺紋易滑牙等問題，實現了薄板與其他部件的螺紋聯接，緊（jǐn）固效率高且使用成本低。在電池箱（xiāng）體（tǐ）的生產過程中拉鉚螺母主（zhǔ）要安裝於箱體邊框（kuàng）密封麵以實現箱體與（yǔ）上蓋的機械連接，安裝於箱體內腔底板上以實現模組或其（qí）他（tā）部件與箱體的連接。

鋼絲螺套用來加（jiā）強鋁或其他低強度機體的螺孔或修複損壞的螺孔，可加強低強度材料機體（tǐ）螺孔強（qiáng）度，改善螺紋沿旋和（hé）長度方向的（de）受（shòu）力分布和提高螺釘的承載能力。在電池包箱體中，鋼絲螺套可用於電池模組安裝孔（kǒng）和密封麵安裝孔。相對於拉鉚（mǎo）螺母，鋼絲螺套強度較（jiào）高且易於修複，但一般安裝於厚（hòu）壁（bì）處，不適用於薄（báo）壁安裝。