新能源汽車電池（chí）包箱體連接技術

電池包箱（xiāng）體連接技（jì）術

輕量化的發展對（duì）連接（jiē）技術提出了新的挑戰，如（rú）何通過輕量化材料的連接技術來保證箱體的安全性能（néng），是（shì）電池（chí）箱體（tǐ）輕量（liàng）化過程中的（de）一項重要課題。目前（qián）電池包箱體生產（chǎn）中（zhōng）應（yīng）用（yòng）到的連接技術主要包括焊接技術（shù）和機械連接技術。

焊接是電池箱體加工過程中的主要連接（jiē）工藝，電池箱生產中應用到的焊接技術包括傳統熔焊、攪拌摩（mó）擦焊、冷金屬過渡技（jì）術、激光焊、螺柱（zhù）焊、凸焊等。電池箱體中目前涉及到的機械連接方（fāng）式有安裝拉鉚（mǎo）螺（luó）母和鋼絲螺套兩種緊固標準件方式。

傳（chuán）統（tǒng）熔焊

箱體加工中應（yīng）用到的熔焊方法有TIG和MIG焊，TIG和MIG焊作（zuò）為成熟的焊接技術，在箱體上應用具有使用靈活、適用性強、生（shēng）產成本低等優勢，目前在箱體連接上已（yǐ）進行了較多的（de）應用（yòng）。TIG焊接速度低，焊縫質量好，適用於（yú）點固焊（hàn）和複雜軌跡焊接，在箱體中一般應用於邊框拚焊和邊梁小（xiǎo）件焊接；MIG焊接速度高，熔透（tòu）能力強（qiáng），在箱體中一般應用（yòng）於邊框底板總成內部整圈（quān）焊接。

目前（qián）鋁合金TIG/MIG焊接尚存在一些問題需要解決。

焊接缺陷的控製 鋁合金由於其化學成分和物理性能的特點，在進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋（wén）傾向嚴重，且容易產生氣孔。在實（shí）際生產和試驗過程中，熔焊焊縫是（shì）箱體密封（fēng）及機械失效主要發生的位置，是箱體性能薄弱（ruò）部位。如何（hé）控製TIG/MIG焊接過程中裂紋、氣（qì）孔等焊接缺陷的產生及檢驗（yàn）識（shí）別，提高焊接質量，在（zài）實際生產中具（jù）有重要意義。

焊接變形的控製TIG/MIG焊接熱輸入較高且（qiě）鋁合金（jīn）線脹係數（shù）大，導致箱體焊後變形嚴重（chóng），不利於箱（xiāng）體尺寸（cùn）的控製，影響生產（chǎn）效率和產品合格率。針對焊接變形（xíng）問（wèn）題（tí），可采取結合CAE分析優化焊接工藝（yì）、采用反變形（xíng）法等方法進行（háng）控製。

焊接效率的提高 目前實際生產中TIG/MIG多（duō）采用人工焊接，生產效率低，勞動強度大，焊（hàn）接一致性難以（yǐ）保（bǎo）證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通過機械手（shǒu）臂配合（hé）變（biàn）位機（jī）實現電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（shēng）產成本。

攪拌摩擦焊

攪拌摩（mó）擦（cā）焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊接研究（jiū）所（TWI）於1991年發明的一種新型固相焊接方法。攪拌（bàn）摩擦焊接過程中，以攪（jiǎo）拌針及軸肩與母材摩（mó）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母材的擠壓和（hé）鍛造，最終得到具有精（jīng）細（xì）鍛造組織特征的焊（hàn）接接頭，不同於熔焊接頭的鑄造組織。

相（xiàng）對於傳統焊接，攪拌摩擦焊具有適用範圍廣、接頭質量高、焊接成本低（dī）、便於自動化等諸多優點。攪拌摩（mó）擦焊在鋁擠型材（cái）電池箱體中已得到大規模廣泛應用。由於焊接裝配要求，目前焊（hàn）接部位主要集中在底（dǐ）板（bǎn）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形式，一般（bān）進行正反雙麵焊接；邊框與底板總（zǒng）成焊接一般為鎖底（dǐ）接頭形式或對接接頭形（xíng）式，鎖底接頭形式進行單麵焊接，對接接頭形式（shì）進行正反（fǎn）雙麵焊接。

目前攪拌摩擦焊在（zài）電池箱體上應用需要解決的問（wèn）題（tí）有：

焊接應用範圍有待擴大（dà） 攪拌摩擦焊（hàn）可靠性優（yōu）於熔焊，而由於焊接機理的限製，其（qí）不適用於邊框（kuàng）拚焊和邊梁小件焊接，而該部位為氣密（mì）及機械失效薄弱位置。針對（duì）此問（wèn）題，通過設計避免上述焊縫和通過工藝創新實現攪拌摩擦焊在上述位置的焊接應用，以提高產品的質量和可靠性。

焊接生產（chǎn）效（xiào）率有待提高 目前電池箱體生產過程（chéng）中攪拌摩擦焊焊接速度相對偏低，且對（duì）工裝依賴性大，工裝較複雜（zá），造成生產（chǎn）效率低，成本較高；底板（bǎn）拚焊實行雙麵焊接，焊接過程中需進行翻（fān）麵，影（yǐng）響焊接效率（lǜ）。針對生產效率問題，改進的途徑（jìng）有：通過焊（hàn）接工藝優化並結（jié）合攪拌頭設計提高焊接速度，實行高速焊接；采用雙（shuāng）機頭雙麵對稱焊（hàn）接或雙軸肩/多軸肩焊接方法，實現（xiàn）一次焊接雙麵成形，避（bì）免翻麵；優化焊接工裝設計提高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（duì）於接頭性能評價方式偏重於靜態強度評（píng）價，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藝製定（dìng）的重要理論（lùn）支撐。隨著（zhe）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（yào）對接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）是以高能量密度的激光束作為能源的一種高效（xiào）精密焊接方法，具有焊接質量高、精度高、速度快（kuài）的（de）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（kuài）、研究最多的方（fāng）法之一。

與傳（chuán）統焊接方（fāng）法相（xiàng）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，加熱集中，完成焊接所（suǒ）需（xū）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（dù）可達48m/min，鋼（gāng）的激光焊接最大（dà）速（sù）度（dù）可達60m/min，遠高於傳統熔焊，生產效率大幅度提高。

焊接質量好 對鋼焊接（jiē）焊縫強度等於或大於母材（cái）。

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

激光焊在鋁合金焊接中存在（zài）的問題是激（jī）光反射，反射嚴重影響了能量利用率和焊接質量（liàng）。為解決激光反射問題，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（hé）MIG焊兩種方法同時作（zuò）用於焊接區，激光束在（zài）焊縫垂直方向輸（shū）入熱量，同時（shí）MIG焊在後方熔化焊絲，也向焊縫輸入熱（rè）量。開始焊接時，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（jīn）屬蒸氣，從而使激光束的能量傳輸（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。激光複合（hé）焊焊接過程穩定，焊接速度快，形成（chéng）的熔池大，搭橋能（néng）力好，具有很好（hǎo）的柔性和工件的適（shì）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（guī）模應用（yòng）。

冷金屬過渡技術（shù）

冷金屬過渡（dù）技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊（hàn）短路過渡（dù）的基（jī）礎之上開發出的一種焊接技術。CMT焊接（jiē）過程中，當熔滴與（yǔ）母（mǔ）材發（fā）生接觸短路時，焊機的控製器監測到短路信號，將短路電流降到幾乎為零，同時（shí）通過（guò）送（sòng）絲機回抽焊絲實現熔滴與焊絲的（de）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（zhōng）通過焊（hàn）絲爆（bào）斷實現過渡而產生的飛濺。

CMT技術在（zài）電池箱體加工過（guò）程中可取代傳統MIG/TIG焊接進（jìn）行邊（biān）框拚焊和邊框底板焊接部分（fèn）。相較於傳統MIG/TIG焊（hàn）接，CMT技術熱（rè）輸入明顯降低，可有效減小焊接變形，有利（lì）於控製產品（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（xiè）失效，熱（rè）輸入降低有利於控（kòng）製焊接（jiē）裂紋（wén）的產生，利於箱體的輕量化設計和產（chǎn）品質量保證；減少焊接過程中的飛濺和煙塵，改（gǎi）善工（gōng）作環境。

機械連接

拉（lā）鉚螺母解決了（le）金屬薄板、薄管焊接螺母易焊穿、螺紋易滑（huá）牙等問題，實現了薄板與其他部（bù）件（jiàn）的螺紋聯接，緊固效率（lǜ）高且使用成（chéng）本低。在電池箱體的生產過程中拉鉚螺母主要安裝（zhuāng）於箱體邊框密封（fēng）麵以實現箱體與（yǔ）上蓋的機械（xiè）連接，安裝於箱體內腔底板上以實現模組或其他部件與箱體的連（lián）接。

鋼絲螺套用來加強鋁或其他（tā）低強度機體的螺（luó）孔或修複損壞的螺（luó）孔，可加強（qiáng）低強度材料（liào）機體螺孔強（qiáng）度，改善螺紋（wén）沿旋和長度方（fāng）向的受（shòu）力分布和提高螺釘的承載能力。在電池包箱體中，鋼（gāng）絲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複（fù），但一般安裝於厚壁處，不適用於薄壁安裝。