新能源汽車電（diàn）池包箱體連接技術

電池包箱體連（lián）接技術

輕（qīng）量化的（de）發展對連接技術提出（chū）了新的（de）挑戰，如何通過輕量化材料的連接技術來保證箱體的安全性能，是電池（chí）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（yīng）用到的連接技術主要包括焊接技術和機械連（lián）接技術。

焊接是電池箱體加（jiā）工過程中的主要連（lián）接工藝，電池箱生產中應用到的焊（hàn）接技術包括傳統熔焊、攪拌摩擦焊（hàn）、冷金屬過（guò）渡技術、激光焊、螺柱（zhù）焊、凸（tū）焊等（děng）。電池箱體中目前涉及到（dào）的機械（xiè）連接方式有（yǒu）安裝拉鉚螺母和鋼絲螺套兩種緊固標準件方式。

傳（chuán）統熔焊

箱體加工中應用到的熔焊方（fāng）法有TIG和MIG焊（hàn），TIG和MIG焊作為成熟的焊（hàn）接技術，在箱（xiāng）體（tǐ）上應用具有使用靈活、適用性強、生（shēng）產成本低等優勢，目前在箱體連接（jiē）上已進行了較多的應（yīng）用。TIG焊接速度低，焊縫質量好，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（kuàng）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（zhěng）圈焊接。

目前鋁合金TIG/MIG焊接尚存在一（yī）些問（wèn）題需要解決。

焊接（jiē）缺陷的控製 鋁合金由於其化學成分和物理性能的特點（diǎn），在進行TIG/MIG焊接時產生（shēng）熱（rè）裂紋傾向（xiàng）嚴重，且容易產生氣孔。在實際生產（chǎn）和試驗過程中，熔焊焊縫是箱（xiāng）體密封及（jí）機械失效主要發生的位置，是箱體性能薄弱部位。如何控製（zhì）TIG/MIG焊接過程（chéng）中（zhōng）裂紋（wén）、氣孔等（děng）焊接缺陷的產生（shēng）及檢驗識別，提高焊接質量，在（zài）實際生產中具有重（chóng）要意義。

焊接變形的控（kòng）製TIG/MIG焊接熱輸入較高且（qiě）鋁合金線脹係數大，導致箱體焊後變形嚴重，不（bú）利於箱體尺寸的控（kòng）製，影響生產（chǎn）效率和產品合格率（lǜ）。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製。

焊接效率的提高 目前實際生產中TIG/MIG多采（cǎi）用人工焊接，生產效率低，勞動強度大，焊接一（yī）致性難以保證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通過（guò）機（jī）械手臂配（pèi）合變位機實現電池箱體的全位置焊接，可大幅（fú）提高焊接效率和焊接質量，並（bìng）降低生（shēng）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）是英國（guó）焊（hàn）接研究所（TWI）於1991年發明的一種新型固相焊接方法。攪拌摩擦焊接過程中（zhōng），以攪拌針（zhēn）及軸肩（jiān）與（yǔ）母材摩擦產熱為熱源，通過攪拌針的旋轉攪拌和軸（zhóu）肩的軸向壓力實現對軟化（huà）母材的擠（jǐ）壓和鍛造，最終得到（dào）具有精細鍛造組織特征的焊接接（jiē）頭，不同於熔焊接頭的鑄（zhù）造組（zǔ）織。

相對於傳統焊接，攪（jiǎo）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（huà）等諸多優點。攪拌摩擦（cā）焊在鋁（lǚ）擠型材電池箱（xiāng）體中已得到大規（guī）模廣泛應用。由於焊接裝（zhuāng）配要求，目前（qián）焊接部位主要集中在底板型材對拚焊（hàn）接和邊框與底板總（zǒng）成焊接工序。底板型材對拚（pīn）焊（hàn）接為對接接頭形式（shì），一（yī）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形式，鎖（suǒ）底接頭形式進行單（dān）麵焊接，對接接頭形式進行正反雙麵焊接。

目前（qián）攪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（hàn）可靠（kào）性優（yōu）於熔焊，而由於焊接機理的限製，其不適用於邊框拚焊和邊梁小件焊接，而該部位（wèi）為氣密及（jí）機械失效（xiào）薄弱位置。針對此（cǐ）問題，通過設計避免上述焊縫和通過工藝創新實現攪（jiǎo）拌摩擦焊在上述位置的焊接應用，以提高（gāo）產（chǎn）品的質量和可靠性。

焊接生產效率（lǜ）有待提高 目前電池箱體生產過程中攪拌摩擦（cā）焊焊接速（sù）度相對偏低，且對工裝依賴性大，工裝較（jiào）複雜，造成生產效率低，成本較（jiào）高（gāo）；底板拚焊實（shí）行雙（shuāng）麵（miàn）焊接，焊接過（guò）程中（zhōng）需進行翻麵，影響焊接效率。針對生產效率問題（tí），改進的（de）途徑有：通過焊（hàn）接工（gōng）藝優化並結合攪拌頭（tóu）設計提高焊接（jiē）速度，實行高速焊接；采用（yòng）雙機頭（tóu）雙麵對稱焊接或雙軸肩/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高自動化程度來提高生產（chǎn）效率。

焊接接頭性能評價有待完善 目前對於接頭（tóu）性能評價方式偏重於靜態強度評價，對（duì）於動態性能和（hé）疲勞性能評價比較欠（qiàn）缺，而這是電池（chí）箱體接頭設計和（hé）焊接工藝製定的重要理（lǐ）論支撐。隨著輕量化的（de）發展，底板對拚焊縫支撐寬度減小，無法實現全焊透，需（xū）要對接頭的性能做出更完善的評價。

激光焊

激光焊接（jiē）（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是以高能量密度（dù）的激光束作為能源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世紀最有希望的焊接方（fāng）法，也是（shì）當前發展最快、研究最多的方法之一。

與傳（chuán）統焊接方法相（xiàng）比，激光焊具（jù）有如（rú）下特點：

高（gāo）能焊接 聚（jù）焦（jiāo）後（hòu）的功率密（mì）度（dù）可達 每平方厘米105W～108W，加熱集中，完成焊接所需熱輸入小，因而工件焊接變形小，焊縫深寬比大。

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可達60m/min，遠高於傳統熔焊，生產效率大幅度（dù）提高。

焊接質量好 對鋼焊接焊縫（féng）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（de）焊接，尤其（qí）適用於（yú）（超）高（gāo）強度鋼板（bǎn）及鋁合金的焊接。

激光焊在鋁合（hé）金（jīn）焊接中（zhōng）存在的問（wèn）題是激光反射，反射（shè）嚴重影響了能量利用率和焊接（jiē）質量。為解決激光反射問題，人們提出激光電弧（hú）複合（hé）焊接方法。激光複合焊是激光焊和MIG焊兩（liǎng）種方法同時作用於焊接區，激光束在焊縫垂直方向輸入熱（rè）量，同時MIG焊在後方熔化焊絲，也向焊縫（féng）輸入熱量（liàng）。開始焊接時，先MIG焊電源形成電弧對工件加熱，使工（gōng）件（jiàn）表麵揮（huī）發出大（dà）量的（de）金屬蒸氣（qì），從而使激光束的能量傳輸更加（jiā）容易，形成揮發孔，順利（lì）將激（jī）光的所有能（néng）量傳到工件（jiàn）上（shàng）。激光複合焊焊接（jiē）過程穩定，焊接速（sù）度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好（hǎo）的（de）柔性和工件（jiàn）的（de）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應用。

冷金屬過渡（dù）技術

冷金屬過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊（hàn）短路過（guò）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（yǔ）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（jǐ）乎（hū）為零，同時通過送絲機回抽焊（hàn）絲實現熔滴與（yǔ）焊絲的分離，且熔滴在無電流（liú）狀態下冷過渡，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焊接進行邊（biān）框拚焊和邊框底板（bǎn）焊接部分。相較於（yú）傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱（rè）輸入明顯降低，可有（yǒu）效減小焊（hàn）接變形，有利於控（kòng）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（ér）造成的密（mì）封和機械失效，熱輸入降低有利於控製焊（hàn）接裂紋的（de）產生，利於箱體的（de）輕（qīng）量化（huà）設計和（hé）產品質量保證；減少焊接過程中的飛濺和煙塵（chén），改善工作環境。

機械連接

拉鉚螺（luó）母（mǔ）解決了金屬薄板、薄管焊接螺（luó）母易焊穿、螺（luó）紋易滑牙等問（wèn）題，實現了薄板與其他部件的螺紋聯（lián）接，緊固效（xiào）率高且使用成本低。在電池箱體的生產過程中拉鉚螺母主要安裝於箱體（tǐ）邊（biān）框密封（fēng）麵以實現箱體與上蓋的機械連接，安裝於箱（xiāng）體（tǐ）內腔底板上以實現模組或其他（tā）部件與箱體的連接。

鋼（gāng）絲螺套用來加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螺孔強度，改善螺（luó）紋沿旋和長度方向的受力分布和提高螺（luó）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，鋼絲螺套強度較高且易於修（xiū）複，但一般安（ān）裝於厚壁處（chù），不適用於薄壁（bì）安裝。