新能（néng）源汽車電池包箱體（tǐ）連接技術

電（diàn）池包箱體連接技術

輕量（liàng）化（huà）的發展對連接技（jì）術提出（chū）了新的挑戰，如何通過輕量化材（cái）料的連接技術來（lái）保證箱體的安全性能，是電池（chí）箱體輕量化（huà）過程中的一項重要課題。目前電池包箱（xiāng）體生產中應用到的連接技術主要包括焊接技（jì）術和機械連接技術。

焊（hàn）接（jiē）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（jiē）技術包括傳統熔焊（hàn）、攪拌摩擦焊、冷金屬過（guò）渡技術、激光焊、螺柱焊、凸（tū）焊（hàn）等。電池箱體中目前涉及到的機械連接方式有（yǒu）安裝拉鉚螺母（mǔ）和（hé）鋼絲螺（luó）套兩種緊固標準件方式。

傳統熔焊

箱體加工中應用到的熔焊方法有TIG和（hé）MIG焊，TIG和MIG焊作為成熟的焊接技術，在箱體上應用具有（yǒu）使用靈活、適用性（xìng）強、生產成本（běn）低等優勢，目前在箱體連接上已進行了（le）較多的（de）應用。TIG焊接速（sù）度低，焊（hàn）縫質量好，適用於點（diǎn）固焊和複雜（zá）軌（guǐ）跡焊接，在箱體中一般應（yīng）用（yòng）於邊框（kuàng）拚焊和邊梁小件焊接；MIG焊接速度高，熔透能（néng）力強，在箱體中一般應用於邊框底板總成內部整圈焊接。

目前鋁合（hé）金TIG/MIG焊接尚存在一（yī）些問題需要解決（jué）。

焊接缺陷（xiàn）的控製（zhì） 鋁合金由於（yú）其化學成分和物（wù）理性能的特點，在進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋（wén）傾向嚴重，且容易產生氣孔。在實際生產（chǎn）和試驗過程中，熔（róng）焊焊縫是箱體密（mì）封及機械失效主要發生的位置，是箱體性能薄弱部位。如何控製TIG/MIG焊接過程中裂紋、氣孔等焊接缺陷的產（chǎn）生及檢驗識別，提高焊接質量，在（zài）實際生產中具（jù）有重（chóng）要（yào）意（yì）義。

焊接變形的控製TIG/MIG焊（hàn）接熱（rè）輸入較高且鋁合金線脹係數大，導致箱體焊後變形嚴重，不利於（yú）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（xī）優化焊接工（gōng）藝、采用反變（biàn）形（xíng）法等方法進行控製。

焊接效率的提高 目前實際生產中TIG/MIG多采用人工焊接，生產效率低（dī），勞動強度大，焊接一（yī）致性（xìng）難（nán）以保證。采用（yòng）自（zì）動化焊接方式是發（fā）展趨勢（shì），通過機械手臂配合變位機實現電池箱體的全位置焊接，可大幅提高焊接效（xiào）率（lǜ）和焊接質（zhì）量，並降低生（shēng）產成本（běn）。

攪拌摩擦焊

攪（jiǎo）拌摩擦焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊接（jiē）研究所（TWI）於1991年發明的一種新型固相焊接（jiē）方法。攪拌摩擦焊接過程中，以攪拌針（zhēn）及軸肩與母材摩（mó）擦產熱為熱（rè）源，通過攪拌針的旋轉攪拌和軸（zhóu）肩的軸（zhóu）向壓力實現對軟化母材的擠壓和鍛造，最終得到具有（yǒu）精細鍛（duàn）造組織特（tè）征的焊接（jiē）接頭，不（bú）同於熔焊接頭的鑄造組織。

相對於（yú）傳統焊接（jiē），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（dòng）化等諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁擠型材電池箱體中已得到大規（guī）模廣泛應用。由於焊接裝配要求，目前焊接（jiē）部位主要集中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（cái）對（duì）拚焊接為對接接（jiē）頭（tóu）形式，一般進行正反雙麵焊接；邊框與底（dǐ）板總成焊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。

目前攪拌摩擦焊在電（diàn）池（chí）箱體上應用需要解決的問題有：

焊接應用範圍有待擴大 攪拌摩擦焊可靠性優於（yú）熔焊，而由於焊（hàn）接機理的限製，其不適用於邊框拚焊和邊梁小件焊接，而該部位為氣密及機械失效薄（báo）弱位（wèi）置。針對（duì）此問題，通過設（shè）計避免上述焊縫和通過工藝（yì）創新實現攪拌摩擦焊（hàn）在上述位置（zhì）的焊接應用，以提（tí）高產品的質量和可靠性。

焊接生產效率有待提高 目前（qián）電池箱體生產過程中攪拌摩擦焊（hàn）焊接速度相對偏低，且對工（gōng）裝依賴（lài）性（xìng）大，工裝較複（fù）雜，造成生產效（xiào）率低，成本較高；底板拚焊實行雙（shuāng）麵焊接，焊接過程中（zhōng）需進行翻麵，影響焊接效率。針對生產（chǎn）效率問題，改進（jìn）的途徑有：通過焊（hàn）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（duì）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（bì）免翻麵；優化焊接工裝設計提高（gāo）自動化程度來提高生產效率。

焊接接（jiē）頭性能評（píng）價有待完善 目前對於接頭性（xìng）能評價方（fāng）式偏重於靜態強度評價，對於動態性能和疲勞性能評價比（bǐ）較（jiào）欠（qiàn）缺，而這是電池箱（xiāng）體（tǐ）接頭設計（jì）和焊接工藝製（zhì）定的重要理論支撐（chēng）。隨著輕量化的發展（zhǎn），底板對拚焊（hàn）縫支撐寬度減（jiǎn）小，無法實現全焊透，需要對接（jiē）頭的性能做出更完善的評價。

激光焊

激光焊接（ L a s e r b e a m  welding，LBW）是（shì）以（yǐ）高（gāo）能量密度的激光束作為能源的一（yī）種高效精密（mì）焊接方法（fǎ），具有焊接質量高、精度高、速度快的特點，被譽（yù）為21世紀最有希望的焊接方法（fǎ），也是當前發展最快、研究最多的方法之一。

與（yǔ）傳統焊接方法相比（bǐ），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，完成（chéng）焊（hàn）接所需熱輸入小，因而工件（jiàn）焊（hàn）接變形小，焊縫深寬比大。

焊（hàn）接速度快 目前鋁合金的（de）激光焊接最大速度可達（dá）48m/min，鋼的激光焊接最大速（sù）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（hàn）縫強度等（děng）於或大於母材。

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

激光（guāng）焊在鋁合金焊（hàn）接中存在的問題（tí）是激光反射（shè），反射嚴重影響了能量利用率和焊接質量。為解（jiě）決激光反射問（wèn）題，人們提出激光電弧（hú）複合焊接（jiē）方法。激光複合焊是激光焊和MIG焊兩種方（fāng）法同時作用於焊接區，激光（guāng）束在（zài）焊（hàn）縫垂直方向輸入熱量，同時MIG焊在後方熔化焊絲，也向焊縫輸入熱量。開始（shǐ）焊接時，先MIG焊電源形成電弧對工件加（jiā）熱，使工件表麵揮發出大量的金屬蒸氣，從而使激光束的能量傳輸更加（jiā）容易，形成（chéng）揮發孔，順利將激光的所有能量傳到工（gōng）件上。激光複（fù）合焊焊接過程穩定，焊接速度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好的（de）柔性和工件的適應性（如焊鋁合金）及經濟性，有望在箱體連接（jiē）方麵取得大規模應用（yòng）。

冷金屬過（guò）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（kāi）發（fā）出的一種焊（hàn）接技術（shù）。CMT焊接過程中，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，將短路（lù）電流降到幾乎為（wéi）零，同時通過送絲機回抽焊絲實現熔滴與焊絲的分離（lí），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（jì）術在電池箱體（tǐ）加工過（guò）程中可取代傳統MIG/TIG焊接進行邊框拚（pīn）焊和邊（biān）框底板焊接部（bù）分（fèn）。相較於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明顯降低，可有效減小焊接變形，有（yǒu）利於控製（zhì）產品（pǐn）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的密封和機械失效，熱輸入降低有利於控製焊接（jiē）裂紋（wén）的產生，利於箱體的輕量化設（shè）計和產品質（zhì）量保證；減少焊（hàn）接（jiē）過程中的飛濺和煙塵（chén），改善工作（zuò）環境。

機械（xiè）連接

拉鉚螺（luó）母（mǔ）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，實現了薄板（bǎn）與其他部件的螺紋聯接，緊固效率高且（qiě）使用成本（běn）低。在電（diàn）池箱體的生產過程中拉鉚螺母主要安裝於箱體（tǐ）邊框密封麵以實現箱體（tǐ）與上蓋（gài）的（de）機械連接，安裝於箱體內腔底板（bǎn）上以實現模（mó）組或（huò）其他部件與箱體的連接。

鋼絲螺套用來加強鋁（lǚ）或其他低強度機體（tǐ）的螺孔或修複損壞的螺孔（kǒng），可加強低強度材料機體螺（luó）孔強度，改（gǎi）善螺紋沿旋和長度方向的受力分布和提高螺釘的承載能力。在電（diàn）池包箱體（tǐ）中（zhōng），鋼絲（sī）螺套（tào）可用於電池模組安裝孔和密（mì）封（fēng）麵安裝孔。相對於拉鉚（mǎo）螺母，鋼絲螺套強度較高且（qiě）易於（yú）修複，但一般安裝於厚壁（bì）處，不適用於薄壁安裝。