新能源汽車（chē）電池包箱體連接（jiē）技術

電池包箱體連接技術

輕量化的發（fā）展對連接技術（shù）提（tí）出了新的挑戰，如何通過輕量化材（cái）料的（de）連接技術（shù）來保證箱體的安全性（xìng）能，是（shì）電池箱體輕量（liàng）化（huà）過程（chéng）中的一項重要課題。目前電池包箱體生產中（zhōng）應（yīng）用到（dào）的連接技術主要（yào）包括焊接技術和機械連接技術。

焊接是電池箱體加（jiā）工過程中（zhōng）的主要連（lián）接工（gōng）藝，電池箱（xiāng）生產中應用到（dào）的焊接技術包括傳統熔焊、攪拌摩擦焊、冷金屬過渡技術、激光（guāng）焊、螺柱焊、凸（tū）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母和（hé）鋼絲（sī）螺套（tào）兩種緊固標準件方式。

傳統熔焊（hàn）

箱體加工中應用到（dào）的熔焊方法有TIG和MIG焊，TIG和MIG焊作（zuò）為成熟的焊接（jiē）技術，在箱體上應用具有使用靈（líng）活、適用性（xìng）強、生產成（chéng）本低等（děng）優（yōu）勢，目前在箱體連接上已進行了較多的應用。TIG焊接速度（dù）低，焊縫質量好，適（shì）用於點固焊和（hé）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（zài）箱體中一般應用於邊框底板總成內部整圈焊（hàn）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（kòng）製 鋁合金（jīn）由於其化學成分和物理性能的特點，在進行TIG/MIG焊（hàn）接時產（chǎn）生熱裂紋傾向嚴重，且容（róng）易產生氣孔。在實際生產和試（shì）驗過程中，熔焊焊縫是（shì）箱體密（mì）封及（jí）機械失效主要發生的位置，是箱體性（xìng）能薄弱部位。如何控製TIG/MIG焊接過程中裂紋、氣孔等焊接缺陷的產生及檢驗識別，提高（gāo）焊接質（zhì）量，在實際生產中具有重要意義。

焊接變形的控製TIG/MIG焊接熱輸入較高且鋁合金線脹係數大，導致箱體（tǐ）焊後變形（xíng）嚴重，不利於箱體尺寸的（de）控製，影響生產效率和產（chǎn）品合格率。針對焊接變形問題，可（kě）采取結（jié）合CAE分析優化焊接工藝、采用反變形法等方法進行控製。

焊接（jiē）效率的提高 目前實際生產中TIG/MIG多采用人工焊接，生產效率低，勞動強度大，焊接一致性難以保（bǎo）證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通（tōng）過機械手臂（bì）配合變位機實現電池箱體的全（quán）位置焊接，可大幅提（tí）高焊（hàn）接效率和焊（hàn）接質量，並降低生產（chǎn）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（shì）英國焊接研究所（TWI）於1991年發明的一種新型固相焊（hàn）接方法。攪拌（bàn）摩擦（cā）焊接過程中，以攪拌針及軸肩與母材摩擦產熱（rè）為熱源，通過攪拌針的旋轉攪拌和（hé）軸肩的軸向壓（yā）力實現對軟化母材（cái）的（de）擠壓和鍛造，最終得到（dào）具有精細鍛造組（zǔ）織特征的焊接接頭，不同於熔焊接頭的鑄造組織。

相對於傳統焊接，攪拌摩擦焊具有適（shì）用（yòng）範圍廣、接頭質量高（gāo）、焊接成本低、便於自動（dòng）化等諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁（lǚ）擠型材電池箱體中已得到大規模廣（guǎng）泛應用。由於焊接裝配要（yào）求（qiú），目前（qián）焊接部位主要（yào）集中（zhōng）在底板型材對拚焊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，一般進行正反雙麵焊接；邊框與底板總成焊接一般為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麵焊接。

目前攪拌摩擦焊在電池箱體上應用需要解決（jué）的問題有：

焊（hàn）接應用範圍有待擴大 攪（jiǎo）拌摩擦焊（hàn）可靠性優於熔焊，而由於焊（hàn）接機理的限製，其不適用於邊框拚（pīn）焊和邊梁（liáng）小件焊接，而該部位（wèi）為氣密及機械失效薄弱（ruò）位置。針對此（cǐ）問題，通過設計避免上述焊縫和通過（guò）工藝創新實現攪拌摩（mó）擦焊在上（shàng）述位置的焊接應用，以提高產品的質量和可靠（kào）性。

焊接生產效率有待提高 目前電池箱體生產過程中攪拌摩擦焊焊接速度相對偏低，且對工裝（zhuāng）依賴性大，工裝較複雜，造成生產效（xiào）率低（dī），成本較高；底板拚焊實行雙麵焊接，焊接過程中需進行翻麵，影響焊接效率。針對（duì）生產效率問題，改（gǎi）進的途徑有：通過（guò）焊接工藝優化並結合攪拌頭（tóu）設計提高焊接速度，實行高速焊接；采用雙機頭雙麵對稱焊接或雙軸肩/多軸肩焊接方（fāng）法，實（shí）現一次焊接雙麵成形，避免翻麵；優化焊（hàn）接工裝設計提高自動化程度來提高生產效率。

焊接（jiē）接頭性能評價（jià）有待完善 目前對於接頭性能評（píng）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（shì）電池（chí）箱體接頭設計和焊接工藝（yì）製定的重（chóng）要理論支撐。隨（suí）著輕量化的發展，底板對拚焊縫支撐寬度減小，無法實現全焊透，需要對接頭的性能做出更完善的評（píng）價。

激光焊

激光（guāng）焊接（jiē）（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是以高能量密度的激光束（shù）作為（wéi）能源的一種高效精（jīng）密焊接方法，具有焊接質量高、精度高、速度快的特點（diǎn），被譽（yù）為21世紀最有希望的焊接方法，也是當前（qián）發展最（zuì）快、研究最多（duō）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 聚焦後的功率密度可達 每平方厘米105W～108W，加（jiā）熱集中（zhōng），完（wán）成焊接所需（xū）熱輸入小，因而（ér）工件焊接變形小，焊縫深寬比大。

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

焊接質（zhì）量好 對鋼（gāng）焊接焊縫（féng）強度等於或大於母材。

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

激光（guāng）焊在鋁合金焊接中存在的問題是激光反射，反射嚴重影響了能量利用率和（hé）焊接質量（liàng）。為解決激光（guāng）反射問題，人們提出（chū）激光電弧（hú）複合焊接方法。激光複合焊（hàn）是激光焊和MIG焊兩種方法（fǎ）同（tóng）時作用於焊接區，激光束在焊縫垂直方向輸入熱量，同時MIG焊在後（hòu）方熔（róng）化焊絲，也向焊縫（féng）輸入熱量。開始焊接時，先MIG焊（hàn）電（diàn）源形成電弧對（duì）工件加熱，使工件表麵揮（huī）發出大量的金屬（shǔ）蒸氣，從（cóng）而使激光束的能量傳輸更加容易（yì），形成揮發孔（kǒng），順利將激光（guāng）的（de）所有能（néng）量傳到工件上。激光複合焊焊接過程穩（wěn）定，焊接（jiē）速度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好的柔性和工件的（de）適應性（如焊鋁合金）及經濟性（xìng），有望在箱體連接方麵取得大規模應用。

冷金屬過渡技術（shù）

冷金（jīn）屬（shǔ）過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在（zài）MIG焊短路（lù）過渡的基礎之上開發出（chū）的一種焊接技術（shù）。CMT焊接過程中，當熔滴（dī）與母材發生接觸短路時，焊機（jī）的控製器監測到短路信號，將短路電流降到幾乎為零，同時通過送絲機回抽（chōu）焊絲實現熔滴與焊絲的分離，且熔滴在無（wú）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（xiàn）過渡而產（chǎn）生（shēng）的飛濺。

CMT技術在電池箱體加工過程中可取代（dài）傳統（tǒng）MIG/TIG焊（hàn）接進行邊框拚焊和邊框底板焊（hàn）接部（bù）分。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱（rè）輸入明顯降低，可有效減小焊接變形，有（yǒu）利於（yú）控製產品尺寸；可實現薄板焊接，避免薄板傳統MIG/TIG焊接發生焊穿而造成（chéng）的密封（fēng）和機械失效，熱輸入降低有利於（yú）控製焊接裂紋的（de）產生，利於箱（xiāng）體的（de）輕量化（huà）設計和產品質量（liàng）保證；減少焊接過程中的飛濺和煙塵，改善工作環（huán）境。

機械連接

拉（lā）鉚螺母解決（jué）了金屬（shǔ）薄板、薄管焊接螺（luó）母易焊（hàn）穿、螺紋易滑牙等問題，實現了薄板與其他部件的螺紋聯接，緊固（gù）效率高且使用成本（běn）低。在電池箱體的生產過程（chéng）中拉（lā）鉚螺母主要安裝於箱體（tǐ）邊框密封麵以實（shí）現箱體與上蓋的機械連（lián）接，安裝於箱體內腔底板上以實現（xiàn）模組或其他部件與箱體的連接。

鋼絲螺套（tào）用來加強鋁（lǚ）或其他低（dī）強（qiáng）度機體的螺孔或修複損（sǔn）壞的螺（luó）孔（kǒng），可（kě）加（jiā）強低強（qiáng）度材（cái）料機體螺孔強度，改（gǎi）善螺紋沿旋和（hé）長度方向的受（shòu）力分布和提（tí）高螺釘（dìng）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和密封麵安裝孔。相（xiàng）對於（yú）拉鉚（mǎo）螺母，鋼絲螺套強度（dù）較高且易於修複（fù），但一般安裝於厚壁處（chù），不適用於薄壁安裝。