新能源汽車電池包（bāo）箱體連接技術

電池（chí）包箱（xiāng）體連（lián）接技術

輕量化的（de）發展對（duì）連接技術提出了新的挑戰（zhàn），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（diàn）池箱體輕量（liàng）化過程中的（de）一項重要課題。目前電（diàn）池包箱體（tǐ）生產中應用到的連接技術主要包括焊接技術和（hé）機械連接技（jì）術。

焊接是電（diàn）池箱體加工過程中的（de）主要（yào）連接（jiē）工藝，電池（chí）箱（xiāng）生產中應用到的焊接技術包括傳統熔焊、攪拌摩擦焊、冷金（jīn）屬（shǔ）過渡技術、激光焊、螺柱焊、凸焊等。電池箱體中目前涉及到的機械連（lián）接方式有安裝拉（lā）鉚螺母和鋼絲（sī）螺套兩種緊固標準件（jiàn）方式。

傳統熔焊

箱體加工中應用到的（de）熔焊方法有TIG和MIG焊（hàn），TIG和MIG焊作（zuò）為成熟的焊接技術，在箱體（tǐ）上應用具有使用靈（líng）活、適用（yòng）性強、生產成本低等優勢，目前在箱體連接上已進行（háng）了較多的應用。TIG焊（hàn）接速度低，焊縫質量好，適用於點固焊（hàn）和複雜軌跡焊接，在箱體中（zhōng）一般應用於邊框拚焊和邊梁（liáng）小件焊（hàn）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（hàn）接。

目前鋁合（hé）金（jīn）TIG/MIG焊接尚存在一些問題需要解決。

焊接缺陷的控（kòng）製（zhì） 鋁合金由於其化學成分和物理性能的特點，在進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋（wén）傾向嚴重，且（qiě）容易產生氣孔。在（zài）實際生產（chǎn）和（hé）試驗過程中，熔焊焊縫是箱體密封及機械失效主要發（fā）生的位置（zhì），是箱體性能薄弱（ruò）部位。如何控製TIG/MIG焊接過程中裂紋（wén）、氣孔等焊接缺陷的產生及檢驗識別，提高焊接（jiē）質量，在實（shí）際生（shēng）產中具（jù）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（zhàng）係數大，導致（zhì）箱體焊後變形嚴重，不利於箱（xiāng）體尺寸的控製，影響生產效率和產（chǎn）品合（hé）格率。針對焊接變形問（wèn）題，可采取結合CAE分析優化焊（hàn）接工藝、采用反變形法等方（fāng）法進行（háng）控製。

焊接效率的提（tí）高 目前實際生產中（zhōng）TIG/MIG多采用人（rén）工焊接，生產效率低，勞動強度大（dà），焊接一（yī）致性難以保證。采（cǎi）用自動化（huà）焊接方式是發展趨勢，通過（guò）機械手臂配合變位機實（shí）現電池（chí）箱體的全位置（zhì）焊（hàn）接，可大幅提高焊接效率和（hé）焊接質量，並降（jiàng）低生產（chǎn）成本。

攪拌摩擦焊

攪（jiǎo）拌摩擦（cā）焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊（hàn）接研究所（TWI）於1991年發明的（de）一種新型固相焊接方（fāng）法。攪拌摩（mó）擦焊接過（guò）程中，以攪拌針及（jí）軸肩與母材摩擦產熱為熱源，通過攪拌針（zhēn）的旋（xuán）轉攪（jiǎo）拌和軸肩的軸（zhóu）向壓力實現對軟化母材的擠壓和鍛造，最終（zhōng）得到具有精細鍛造（zào）組織特征的焊接接頭，不同於熔焊接頭的鑄（zhù）造組織。

相對於傳統焊接，攪拌摩（mó）擦焊具（jù）有（yǒu）適用範圍廣、接頭質量高、焊接成本低、便於自動化等諸（zhū）多優點。攪拌摩擦焊在鋁擠型材電池（chí）箱體中已得到大規模廣泛應用。由（yóu）於焊接裝配要求，目前焊接部位主要（yào）集中在底板型材（cái）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（tóu）形式，一般進行（háng）正反雙麵焊接；邊（biān）框與底板（bǎn）總成焊接（jiē）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池箱體上應用需要解決的問題有：

焊接應用（yòng）範圍有待擴大 攪（jiǎo）拌摩擦焊可靠性優於熔焊，而由於焊接機理的限（xiàn）製（zhì），其不適用於邊框拚焊和邊（biān）梁小件焊接，而該部位為氣密及機械失效薄弱位置。針對此問題，通過設計避免（miǎn）上述（shù）焊縫和通過工（gōng）藝創新實（shí）現攪拌摩（mó）擦焊在上述位置的焊（hàn）接應用（yòng），以提高產品（pǐn）的質量和可靠性。

焊接生產效（xiào）率有待提高 目前電池箱體生（shēng）產過程中攪拌（bàn）摩（mó）擦焊焊接速度相對偏低，且對工裝依賴性大（dà），工裝較複雜，造成生產效率低，成本（běn）較高；底板拚焊實行雙麵焊接，焊接過程（chéng）中需進（jìn）行翻麵，影響焊接效率。針（zhēn）對生產效率（lǜ）問題，改進的途徑有（yǒu）：通過焊（hàn）接（jiē）工藝優化並結合攪拌頭設計提高焊接速度，實行高速焊接；采用雙機（jī）頭雙麵對稱焊接或雙軸肩/多軸（zhóu）肩焊接方法，實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（xiào）率。

焊接接頭性能評價有待完善 目前對於接頭性能評價方（fāng）式偏重於靜（jìng）態強度評價，對（duì）於動態性能和疲勞性（xìng）能評價比較欠缺（quē），而這（zhè）是電池箱體接頭設計和焊接工藝（yì）製定的重（chóng）要（yào）理論支撐。隨著輕量化（huà）的發展，底板（bǎn）對拚焊縫支撐寬度減小，無法（fǎ）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（jī）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的一種高效精密焊接方（fāng）法，具（jù）有焊接質量高、精（jīng）度高、速度快的特點，被譽為21世（shì）紀最有希望的焊接方法，也是當前發展最快、研究（jiū）最多（duō）的方法之一。

與傳（chuán）統焊接方法相比，激光焊（hàn）具有如下特點：

高能焊接 聚焦後（hòu）的功率密度可（kě）達 每平（píng）方厘米105W～108W，加熱（rè）集中，完（wán）成焊接所需熱輸入小（xiǎo），因而工件焊接變形小，焊縫深寬比大。

焊接速度快 目（mù）前鋁合金的激光焊接最大速度可（kě）達48m/min，鋼的激光焊接最大速度可達60m/min，遠（yuǎn）高於傳統熔焊（hàn），生產效率大幅度提高。

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（jīn）屬（shǔ）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（hàn）接（jiē）中存（cún）在的問題是激光反射，反射（shè）嚴重影響了能量利用率和焊接質量。為解決激光反（fǎn）射問題，人們提出激光電弧複合焊接方法。激光複合焊（hàn）是激光焊和MIG焊兩種方法同時作（zuò）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（sī），也向焊（hàn）縫（féng）輸入熱量（liàng）。開始焊接時，先MIG焊電源形（xíng）成電（diàn）弧對工件加熱，使工件表麵揮發出大量的金屬蒸氣，從而使激（jī）光束的能量傳輸更加（jiā）容易，形成揮發孔，順利將激光的所有能量傳（chuán）到工件上。激光複合焊焊接過（guò）程穩定，焊接速（sù）度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好的（de）柔性（xìng）和工件的適（shì）應性（如焊（hàn）鋁合金）及經濟性，有望在箱體連接方麵取得大（dà）規模應用。

冷金屬過渡技術

冷金屬過渡技術（shù）（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊短路過渡的基礎之上開發出的一種（zhǒng）焊接技術（shù）。CMT焊接（jiē）過（guò）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，將短路電流降（jiàng）到幾乎為零，同時（shí）通過送絲機回抽焊絲實現（xiàn）熔滴與焊絲的分離，且熔滴在（zài）無電流（liú）狀態下冷（lěng）過渡，消除了傳統MIG/MAG焊（hàn）中通過焊絲爆（bào）斷實現過渡而（ér）產生的飛濺。

CMT技術（shù）在電池（chí）箱體加工過程中可取代傳統MIG/TIG焊接進（jìn）行（háng）邊框拚焊和邊框底板（bǎn）焊接部分。相較（jiào）於傳統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明（míng）顯降低，可有效減小焊接變形（xíng），有利於控製產品尺（chǐ）寸；可實（shí）現薄板焊接，避免薄板傳統（tǒng）MIG/TIG焊接發生焊穿而造成的（de）密封和機械失效，熱輸入降低有利於控製焊接裂紋（wén）的產生，利於箱體的輕量化設計和產品質量保證；減少焊（hàn）接過程中的飛濺和煙塵，改善工作環境。

機械連接

拉鉚螺（luó）母解決（jué）了金屬薄板、薄（báo）管焊接螺母易（yì）焊穿、螺（luó）紋易滑（huá）牙等問題，實現了薄板與其他部件的螺紋聯接，緊固效率高且使用成本低。在（zài）電池箱體的生產過程（chéng）中拉鉚螺母主要安裝於箱體邊框密封麵以實現（xiàn）箱體與上蓋的機械連接，安裝於箱（xiāng）體內腔底板上以實現模組或其他部件與箱體的連接。

鋼絲螺套用來加強鋁或其他低強度機體的（de）螺孔（kǒng）或修複損壞的螺孔，可（kě）加強低強度材（cái）料機體（tǐ）螺孔強度，改（gǎi）善螺紋沿（yán）旋和（hé）長度方向的受力分布和提高螺釘的承載能力。在電池包箱體中，鋼絲螺套可用於（yú）電池模組安裝孔和密（mì）封麵（miàn）安裝孔（kǒng）。相對於拉鉚螺（luó）母，鋼絲螺套強度較高且易於修複，但一般（bān）安裝於厚壁（bì）處，不適用於薄壁安裝。