新能源汽車（chē）電池包箱體連接技術

電池包箱（xiāng）體連接技術

輕量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（lái）保證箱體的安全性（xìng）能，是電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（lián）接技術主要包括焊接技術和（hé）機械連接技術（shù）。

焊接是電池箱（xiāng）體加工過程中的主要連接（jiē）工藝，電池（chí）箱生產中應用到的焊接技術包（bāo）括傳統熔（róng）焊、攪拌摩擦（cā）焊、冷金屬過渡（dù）技術、激光焊、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（luó）母和鋼絲（sī）螺套兩種緊固標準件方式。

傳統熔焊

箱體加工（gōng）中應用（yòng）到的熔焊方法有TIG和MIG焊，TIG和MIG焊作為成（chéng）熟的焊接技術，在箱體上（shàng）應用具（jù）有使用（yòng）靈（líng）活、適用性強、生產（chǎn）成本低等優勢，目前在箱體連接上已進行了較多的應用。TIG焊接（jiē）速度低，焊縫質量好（hǎo），適用於點固焊和複雜軌（guǐ）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，在箱體中一般應用於邊框底板總成內部整圈焊接。

目前（qián）鋁（lǚ）合金TIG/MIG焊接尚（shàng）存在一些問題需要解決。

焊接缺陷的控（kòng）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）接時產生熱裂（liè）紋傾（qīng）向嚴重，且容易產生氣孔。在實際生產和試驗過程中（zhōng），熔焊焊縫是箱體密封及（jí）機械（xiè）失效主（zhǔ）要發生的位置，是（shì）箱體性能薄弱部位。如（rú）何控製TIG/MIG焊接過程中裂紋、氣孔等（děng）焊接缺陷的產生及檢驗識別，提高焊接質量，在實際生產中具（jù）有重要意義（yì）。

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，導致箱體焊後變形嚴重（chóng），不利於箱體尺寸的（de）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（xī）優化焊（hàn）接工藝（yì）、采用反變形法等方（fāng）法進行控製。

焊接效率的提高 目（mù）前實際生產中TIG/MIG多采用人工焊接，生產效率低，勞動強度大，焊接一致性難以（yǐ）保證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通過機械手臂配合變位機（jī）實現（xiàn）電（diàn）池箱體的全位置焊接，可大（dà）幅提高焊接效率和焊接質量，並降低生產成本。

攪拌摩擦焊

攪（jiǎo）拌摩擦焊（hàn）（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊（hàn）接研究所（suǒ）（TWI）於1991年發明的一（yī）種新型固相焊接方法（fǎ）。攪拌摩擦焊接過程中，以攪拌針及軸肩（jiān）與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力實現對軟化（huà）母材（cái）的擠壓和鍛造，最終（zhōng）得到具有精細鍛造組（zǔ）織（zhī）特征的焊接接頭，不同於熔焊接頭的鑄造組（zǔ）織。

相對於傳（chuán）統焊接，攪拌摩擦焊具有適用範（fàn）圍（wéi）廣、接頭質量高、焊接成本低、便（biàn）於自動化等諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁（lǚ）擠型材電池箱體中已得到大（dà）規模廣泛（fàn）應（yīng）用。由於焊（hàn）接裝配要求，目（mù）前焊接部位（wèi）主要集中在底板型材（cái）對拚焊接和邊框與底板總成焊接（jiē）工序。底板型材對（duì）拚焊接為（wéi）對接接頭形（xíng）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式或對接接頭（tóu）形式，鎖（suǒ）底接（jiē）頭形式進行單麵焊接，對接接頭形式進（jìn）行正反雙麵焊接。

目前攪拌摩擦焊在電池（chí）箱體上應用需（xū）要解決的問題有：

焊接應用範圍（wéi）有（yǒu）待（dài）擴大 攪拌摩擦（cā）焊可靠（kào）性優（yōu）於熔焊，而由於焊接（jiē）機（jī）理的限製，其不適用於邊框拚（pīn）焊和邊（biān）梁小（xiǎo）件焊（hàn）接，而該部位為氣（qì）密及機械失效薄弱位置。針對（duì）此問題，通過設計避免上述焊縫和通過工藝創（chuàng）新實現攪拌（bàn）摩（mó）擦焊（hàn）在上述位置的焊接應用，以提高產品的質量和可靠性（xìng）。

焊接生產效率有待提高 目（mù）前電池箱體（tǐ）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（zào）成生產效率低，成本（běn）較高；底板拚焊實行雙麵焊接，焊接過程中需進（jìn）行翻麵，影響焊（hàn）接效率。針對生產效率問題，改進的途徑有：通過焊接工藝（yì）優化並結合攪拌頭設計（jì）提高焊接速度，實行（háng）高（gāo）速焊接；采用雙機頭雙麵（miàn）對稱焊接或雙軸（zhóu）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（jiē）工裝設計提高（gāo）自動化程度來提高生產效率。

焊接接頭性能評價有待完善 目前對於接頭性能評價方式偏重於靜態強度評（píng）價（jià），對於動態性能和疲勞性能評價比較欠缺，而這是電池箱體接頭設計和焊接工（gōng）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，無法實現全焊透，需要對接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（néng）量密（mì）度的激光束作（zuò）為能源（yuán）的一種高效精密焊接方法（fǎ），具有焊接質量高、精度高、速度快的特點，被譽為21世紀最有希望的焊接方法，也是當前發展最快（kuài）、研究最多的方（fāng）法（fǎ）之一。

與傳統焊接方法相比，激（jī）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，加熱集中，完成焊接所需熱輸入小，因而工件焊接變（biàn）形小，焊縫深（shēn）寬（kuān）比大。

焊接速度快 目前鋁合金（jīn）的激光焊接最大速度可達48m/min，鋼（gāng）的激光焊接（jiē）最大速度可達（dá）60m/min，遠高於傳統熔焊，生產效率大幅（fú）度提高。

焊接質量好 對鋼焊接焊縫強度等於或大於母材。

應用範圍廣 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（jiē）。

激光焊在鋁合金焊接（jiē）中存在的問題是激光反射，反射嚴重影響了能（néng）量利用率和焊（hàn）接質量。為解決激光反射問（wèn）題（tí），人們提出激光電弧複合焊接方法。激光複合焊是激光焊和MIG焊兩種方法同時作用於焊接區，激光束在焊縫垂直方向輸入熱量，同時MIG焊在後方熔化焊絲，也（yě）向焊縫輸入熱量。開始（shǐ）焊接時，先MIG焊電源形（xíng）成電弧對工件（jiàn）加熱（rè），使工件（jiàn）表麵揮發（fā）出大量的金屬蒸氣，從而使（shǐ）激光束的能量（liàng）傳輸（shū）更加容易，形成揮發孔，順利將激光的所有能量傳到（dào）工件上（shàng）。激光複合焊焊接過程穩定，焊接速（sù）度快（kuài），形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好的柔性和工件的適應性（如焊鋁合金）及（jí）經濟性，有望（wàng）在箱體連（lián）接方麵取得（dé）大規模應用。

冷金屬（shǔ）過渡（dù）技術

冷金屬過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊短路過渡的（de）基礎之上開發出的（de）一種（zhǒng）焊接技術。CMT焊接過程中，當熔滴與母材發生接觸短路（lù）時，焊機的控製器監測到短路信號，將（jiāng）短路電流降到（dào）幾乎為零，同時（shí）通過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（zhuàng）態下冷過渡，消（xiāo）除（chú）了傳統MIG/MAG焊中通過焊絲爆斷實現過渡而產生（shēng）的飛濺。

CMT技術在電池（chí）箱體加工過程中可取（qǔ）代傳（chuán）統MIG/TIG焊接進行邊框拚焊（hàn）和邊（biān）框（kuàng）底板焊接部分。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明顯（xiǎn）降低，可有效減小焊接變形，有利於控製產品尺寸；可實現薄板焊接，避免薄板（bǎn）傳統MIG/TIG焊接發生焊穿而造成的密封（fēng）和機械失（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（liàng）化設計和產品質量保證；減少焊接過程中的飛濺和煙塵，改（gǎi）善工作環境。

機械連接

拉鉚螺母解決了金（jīn）屬薄板、薄管焊接螺母易焊穿、螺紋易滑牙等問題，實現了薄板與其他部（bù）件的螺紋聯接，緊（jǐn）固效率高且使用成本（běn）低。在電池箱體的生產過程中（zhōng）拉鉚螺母（mǔ）主（zhǔ）要（yào）安裝於箱（xiāng）體邊框密封麵以實（shí）現箱（xiāng）體與上（shàng）蓋的機械連接，安裝（zhuāng）於箱體內腔底板上以實現模組或其他部件與箱（xiāng）體的（de）連接。

鋼絲螺套用來加強鋁或其他（tā）低強度機體（tǐ）的螺孔或修複損壞的螺孔，可加強低強度材料機體螺孔強度，改善螺紋沿旋和長度方向的受力分布和提高螺釘（dìng）的承載能力。在（zài）電池包箱體中（zhōng），鋼絲螺套可用於電池模組安裝孔和密封麵安裝孔。相（xiàng）對於拉鉚螺母，鋼絲螺套強度較（jiào）高且易於修複，但一般安裝（zhuāng）於厚壁處，不（bú）適用於薄壁安裝。