新能（néng）源汽車電（diàn）池（chí）包箱體連接技術

電池包箱體連接技術

輕（qīng）量化（huà）的發展對連接技術（shù）提出（chū）了新的挑戰，如何通過輕量化材料的連接技術來保證箱體的安（ān）全性能，是（shì）電池箱體輕量化過（guò）程中的一項重要課題。目前電池（chí）包箱體生（shēng）產中應用到的連接技術主要包括焊接技術（shù）和機械連接技術（shù）。

焊接是電池箱體加工過程中的主要連接工藝，電池箱生產中應用到的焊接技術包括傳（chuán）統熔焊、攪拌摩擦焊、冷金屬過渡技術、激光焊、螺柱焊、凸（tū）焊等。電池箱體（tǐ）中目前涉及到的機械連（lián）接方式有安裝拉鉚螺母和鋼絲螺套兩種緊（jǐn）固標準件方式。

傳統熔焊

箱體加工中應用到的熔焊方法有TIG和MIG焊，TIG和MIG焊作為成熟的焊接技術，在箱（xiāng）體上應（yīng）用具有使用靈（líng）活、適（shì）用性強、生產成本低等優（yōu）勢，目前在箱體（tǐ）連接上（shàng）已進行了較多的應用。TIG焊接速度（dù）低，焊縫質量好，適用於點固焊和複雜軌跡焊（hàn）接，在箱體中一般應用於邊框（kuàng）拚焊和（hé）邊梁（liáng）小件（jiàn）焊接；MIG焊接速度高，熔透能力強，在箱（xiāng）體中一般應用於邊框（kuàng）底板總成內部整圈焊接。

目前鋁合金TIG/MIG焊接尚存在一些問題需要解決。

焊接缺陷的控製 鋁（lǚ）合金（jīn）由於（yú）其化學成（chéng）分和物理（lǐ）性能的特點，在（zài）進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋傾向嚴重，且（qiě）容（róng）易產生氣孔。在實際生產（chǎn）和試驗過程中，熔（róng）焊焊縫是箱體密封及機械失效主要發（fā）生的位置，是箱體性能薄弱部位。如何控製TIG/MIG焊接過程（chéng）中（zhōng）裂（liè）紋、氣孔（kǒng）等焊接缺陷的產（chǎn）生及檢驗（yàn）識別（bié），提高焊接質量，在實際生產中具有重要意義。

焊接變形的控製TIG/MIG焊接熱輸入（rù）較高且鋁合金線脹係數大，導致箱體焊後變形（xíng）嚴重，不利於箱體尺寸的（de）控製，影（yǐng）響生（shēng）產效率和產品合格率。針對焊接變形問題，可采取結合（hé）CAE分析優化焊接工藝、采用反變形法等（děng）方法進（jìn）行控製。

焊接（jiē）效率的提（tí）高（gāo） 目前實（shí）際生產中（zhōng）TIG/MIG多采用人工焊接，生產效率低，勞動（dòng）強度大，焊接（jiē）一致性難（nán）以保證。采用自動化（huà）焊接方式是發展趨（qū）勢，通過機械（xiè）手臂配（pèi）合變位機實現（xiàn）電池箱體的全位置焊接，可大幅提高焊（hàn）接效率和焊接質（zhì）量，並降低生產成（chéng）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）是英國焊接研（yán）究所（suǒ）（TWI）於1991年發明的一種新型固（gù）相焊接方法。攪拌摩擦（cā）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（jiān）的軸向壓力實現對軟（ruǎn）化母材的擠壓和鍛造（zào），最終（zhōng）得到具有精細鍛造組織特征的焊接接頭，不（bú）同於熔焊接頭的鑄造組織。

相對於（yú）傳統焊接，攪拌摩擦焊具有適用範圍廣、接頭質量高、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（tǐ）中已得到大規模廣泛應用（yòng）。由於焊接裝配要（yào）求，目前（qián）焊接部位主要集（jí）中在底板型材對拚焊（hàn）接和邊框與底板總成焊接工序。底板型材對拚焊接為對接接頭形式，一般進行（háng）正反雙麵焊接；邊框與底板總成焊接一般為鎖底接頭形（xíng）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麵焊接。

目前攪（jiǎo）拌摩擦焊在電池箱體上應用需要解決（jué）的問題（tí）有：

焊接應用範圍有待擴大 攪拌摩擦焊可靠性（xìng）優於熔焊，而由於焊接機理的限製，其不適用於邊（biān）框拚焊和邊梁小件焊接，而該部位（wèi）為氣密及機械失效薄弱位置。針（zhēn）對此問題，通過設計避免上述焊縫和（hé）通過工藝創新實現攪（jiǎo）拌摩擦（cā）焊在上述位置的焊（hàn）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（chí）箱體生產過（guò）程中攪拌摩擦焊焊接速度相對（duì）偏低，且對工裝依賴性大，工裝較複（fù）雜，造成生產效率低，成本較高；底板拚焊實（shí）行雙麵焊接，焊接過程中需進行翻麵，影響焊接（jiē）效率。針對生產（chǎn）效率問題，改進的途徑有（yǒu）：通過焊接工藝優化並結合攪拌頭設計提高（gāo）焊接速（sù）度，實（shí）行（háng）高速焊接；采用雙機（jī）頭雙麵對稱焊（hàn）接或雙軸肩/多軸肩（jiān）焊接方法，實現一次焊接雙麵成形，避免翻麵；優化焊接工裝設計提（tí）高自動化程度來提（tí）高生產效（xiào）率（lǜ）。

焊接接頭性能評價有待完善 目前對於接頭性能評價方式（shì）偏（piān）重於靜態強（qiáng）度評價，對於動態性能和疲勞性能評價比較（jiào）欠缺，而這是電池箱體接頭設（shè）計和焊接（jiē）工藝製定的重要理論支撐。隨著輕量化的發展，底板對拚焊縫支撐寬度減小，無法實現全（quán）焊透，需要（yào）對接（jiē）頭的性能做出更完善的（de）評價。

激光焊

激光焊接（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是以高能量密度的激光束作為能源（yuán）的一種高效精密焊接方法，具有焊接質量高、精度高、速度快的特點，被譽為21世紀（jì）最有希望的焊接方法，也是當前（qián）發展（zhǎn）最快（kuài）、研究最多的方法之一。

與傳統焊接方法相比，激光焊具有如下特點：

高能焊接 聚焦後的功（gōng）率密度可達 每平方厘米105W～108W，加熱集（jí）中，完成（chéng）焊接所需熱輸入小，因（yīn）而工件焊接變形小，焊（hàn）縫深寬（kuān）比大。

焊接速度快 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（dù）可（kě）達60m/min，遠高於傳統熔焊，生產（chǎn）效率（lǜ）大幅度提高。

焊接質量好 對鋼焊接焊縫（féng）強度等於（yú）或（huò）大於母材。

應用範圍（wéi）廣（guǎng） 可實現不同型號、異種金屬之間的焊接，尤其適用於（超）高強度鋼板及鋁合金的焊接。

激光焊在鋁合金焊接中存在的問題是激光反（fǎn）射，反射嚴重影響了（le）能量利用率和焊接（jiē）質量。為解決激光反射問題，人們提出激（jī）光電弧複合焊接方法。激光複合焊是激光焊（hàn）和（hé）MIG焊（hàn）兩種方法同時作用於焊接（jiē）區，激光束（shù）在焊（hàn）縫垂直（zhí）方向輸入熱（rè）量，同時MIG焊在（zài）後方熔化焊絲（sī），也（yě）向焊縫輸入熱量。開始焊接時，先MIG焊電（diàn）源（yuán）形成電（diàn）弧對工件加熱，使工件表麵揮發出大量的（de）金（jīn）屬蒸氣，從而（ér）使激光束的（de）能（néng）量傳輸更加容易（yì），形（xíng）成揮（huī）發孔，順利將激光的所有能量傳到工件上。激光複合焊焊接過程穩定，焊接速度快，形成的熔池大，搭橋能力（lì）好，具有很好的柔（róu）性（xìng）和工件的（de）適應性（如焊鋁合金）及經（jīng）濟（jì）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（shǔ）過渡（dù）技術（Cold metal transfer，CMT）是在（zài）MIG焊短路（lù）過渡的基礎之上開發出的一種焊接技術。CMT焊接過程（chéng）中，當熔滴與母材發生接（jiē）觸短路時，焊（hàn）機的控（kòng）製（zhì）器監測到（dào）短路信號，將短路電流降到幾乎為（wéi）零，同時通過（guò）送絲機回抽焊絲實現熔滴與焊絲的分離，且熔滴在無電流狀態下冷過渡，消除了傳統MIG/MAG焊中通過焊絲爆斷實現過渡而產生的飛濺。

CMT技術在（zài）電池箱體加工過程中可取代傳統MIG/TIG焊接（jiē）進行（háng）邊框（kuàng）拚焊和邊框底板焊接部分。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明顯降低，可有效減小焊（hàn）接變形，有利於控製產品尺寸；可實現薄板焊接（jiē），避免薄板傳統MIG/TIG焊接發（fā）生焊（hàn）穿（chuān）而造成的密封（fēng）和機械失（shī）效，熱輸入降低（dī）有利於控（kòng）製（zhì）焊接裂紋的產生，利於箱體的（de）輕量化設計和產品（pǐn）質量保證；減少焊接過（guò）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、薄管焊接螺母易焊（hàn）穿、螺紋易滑牙等問題，實（shí）現了薄（báo）板與其他部件的螺紋聯（lián）接，緊固效率高且使用成本低。在電池箱體的生（shēng）產過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的機械連接，安裝於箱體內腔底板上以實現模組或其他（tā）部件與箱體的連接。

鋼絲螺（luó）套用（yòng）來加強鋁（lǚ）或其他低強度機體的螺孔或修（xiū）複損壞的螺孔，可加強低強度材（cái）料機體螺孔（kǒng）強度，改善螺紋（wén）沿旋和長度方向的受（shòu）力分布和提高螺釘的承載能力。在電池包箱體中，鋼絲（sī）螺套可用於電池模組安裝孔和密封麵安裝孔。相對於拉鉚螺母，鋼絲螺套強度較高（gāo）且易於修（xiū）複，但一般安裝於厚壁處，不適用於薄壁安裝。