新能源汽（qì）車電池（chí）包（bāo）箱體連接技術（shù）

電（diàn）池包箱體連接技術

輕量化的發展對連接技術提出了新的挑戰，如何通過（guò）輕量化（huà）材料的連（lián）接技（jì）術來保（bǎo）證箱體的安全性能（néng），是電池箱體（tǐ）輕量化過程中的一項重要課題（tí）。目前電池包箱體生產（chǎn）中應用到（dào）的連接技術主要包括焊接技術（shù）和機械連接技（jì）術。

焊接是電池箱體加工過程中的（de）主要連接工藝，電池（chí）箱生產中應用到的焊接技術包括傳統熔焊、攪拌摩擦焊、冷金屬過渡技術、激光焊、螺柱焊、凸焊等。電（diàn）池箱體中目前涉及到（dào）的（de）機械連接方式有安裝拉鉚螺母和鋼絲螺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MIG焊，TIG和MIG焊作為成熟的焊接技術，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（hàn）接速度低，焊縫（féng）質量好，適用於點固焊和複雜軌跡焊接，在箱體中一般應用於邊框（kuàng）拚焊和邊梁小件焊接；MIG焊接速度高（gāo），熔透能力強，在箱體中一般應用於邊框底（dǐ）板總成內部整（zhěng）圈焊接。

目前（qián）鋁合金TIG/MIG焊接尚存在一（yī）些問題需要（yào）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焊接時產生熱裂紋傾向嚴重，且（qiě）容易產生氣孔。在實際生產和試驗過程中，熔焊焊縫是箱體密（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（hàn）接過程中裂（liè）紋、氣孔（kǒng）等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）鋁合金線脹係數大，導致（zhì）箱（xiāng）體焊後變形嚴重，不利於箱體尺（chǐ）寸的控製，影響生產效率（lǜ）和產品合格率。針（zhēn）對焊接變形問題，可采取結合CAE分析優化焊接工（gōng）藝、采（cǎi）用反變形法等（děng）方法進行控製。

焊接效率（lǜ）的提高（gāo） 目前實際生產中TIG/MIG多采用人工焊接，生產效率低，勞動強度（dù）大，焊接一致（zhì）性（xìng）難（nán）以保證。采用自動化焊接方式（shì）是發展趨勢，通過（guò）機械（xiè）手臂配合變位機實現電池箱體（tǐ）的全位置焊接，可大幅提（tí）高焊接效率和焊接質量，並降低生產成本。

攪拌（bàn）摩擦焊

攪拌摩擦焊（F r i c t i o n s t i r welding，FSW）是英國焊接研究所（TWI）於1991年（nián）發明的一種新（xīn）型（xíng）固相焊接方法。攪拌摩擦焊接過程（chéng）中，以攪拌針及軸肩與母材摩擦產熱為熱源，通過攪拌針（zhēn）的旋轉攪拌和軸肩的軸向壓力實現對（duì）軟化母材的擠壓和鍛造，最終得到具有精細鍛造組織特征的焊接接頭，不同於熔焊接（jiē）頭的鑄造組織。

相對（duì）於傳統焊接，攪拌摩（mó）擦焊具有適用範（fàn）圍廣（guǎng）、接頭質量高、焊接成（chéng）本低、便（biàn）於自動化等諸多優點。攪拌（bàn）摩擦（cā）焊在鋁擠型材電池箱體中已（yǐ）得到（dào）大規模廣泛應用。由於焊接裝配要求，目前焊接部位（wèi）主要集中在底板（bǎn）型材（cái）對拚焊接和（hé）邊框與底板總成焊接工序。底板型（xíng）材對拚焊接為（wéi）對接接頭形式，一般進（jìn）行正反（fǎn）雙麵焊接（jiē）；邊框與底板總（zǒng）成焊接一般為鎖底接頭形（xíng）式或對接（jiē）接頭形式，鎖底接頭形（xíng）式進行單麵焊接，對接接頭形式進行正反雙麵焊接。

目（mù）前攪拌摩擦焊在（zài）電池箱體上應用需要解決的問題（tí）有：

焊接應用範圍有待擴大 攪（jiǎo）拌摩擦（cā）焊可靠（kào）性優於熔焊，而由於焊接（jiē）機理的限製，其不適用於邊框拚（pīn）焊和邊梁小件焊接，而該部（bù）位為氣密及機械失效薄弱位（wèi）置（zhì）。針對此問題，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（pǐn）的質量和可靠性。

焊接生產效率有待（dài）提高 目前電池箱體生產過程中攪拌摩擦焊焊接（jiē）速度相對偏低，且對工裝依賴性大，工（gōng）裝較（jiào）複雜，造成生產效（xiào）率低，成本較高；底板拚焊實行雙（shuāng）麵焊（hàn）接，焊接過程中需進行翻麵，影響（xiǎng）焊接效率。針對生（shēng）產效率問題，改進（jìn）的途徑有：通過焊接工藝優化並（bìng）結合攪拌頭設計提高焊接速度，實行高速焊接；采用（yòng）雙機頭雙麵對稱焊接或雙軸肩/多軸肩焊接方法，實現一次焊接雙麵成形（xíng），避免翻麵；優（yōu）化焊接工裝設計提高自動化程度來提高生產效（xiào）率。

焊接接（jiē）頭性能評價有待完（wán）善 目前對於接頭性（xìng）能評價方式偏重（chóng）於靜態強度評價，對於動（dòng）態性能和疲勞性能（néng）評價比較欠缺（quē），而這是電池箱體接頭設計和焊（hàn）接工藝製定的重要理論支撐。隨著輕量化的（de）發展（zhǎn），底板對拚（pīn）焊縫（féng）支撐寬度減小，無法實現全焊透，需（xū）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）是以高能量密度的激光束（shù）作為能源的一（yī）種高效精密焊接方法，具有（yǒu）焊接質量（liàng）高（gāo）、精（jīng）度高、速度（dù）快的（de）特點，被譽為21世紀最有希望的焊接方法，也是當前發展最（zuì）快、研究最多的方法之一。

與傳統焊接方法相比，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，完成焊接所需熱輸入小，因而工件焊接變形小，焊縫深寬比大。

焊接速度（dù）快 目前鋁合金的激（jī）光焊接最大速度可達48m/min，鋼的激光（guāng）焊接最大速度（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（gāng）焊接焊縫強度等於或大於（yú）母材。

應用範圍廣 可實現不同型號、異種金（jīn）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（hé）金焊（hàn）接中存在的問題是激光反射，反射嚴重影響了能量利用（yòng）率和焊接質量。為解決激（jī）光反射問題，人們提出激光電弧複合焊接方法（fǎ）。激光（guāng）複合焊是激光焊和（hé）MIG焊兩種方法同（tóng）時作用（yòng）於焊接區，激光束在焊縫垂直（zhí）方向輸入熱量，同時MIG焊在後方熔化焊絲，也向焊縫輸（shū）入熱量。開始焊接時，先MIG焊電源形成電弧對工件加熱，使工件（jiàn）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容易，形（xíng）成揮發孔，順利（lì）將激光的所有能量（liàng）傳到工件上。激（jī）光複合焊焊接過程穩定，焊接速度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很（hěn）好的柔性（xìng）和（hé）工件的適應性（如焊（hàn）鋁合金）及（jí）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焊短路過渡的基礎之上（shàng）開發出的一（yī）種焊接技術。CMT焊接過程中，當熔滴與母材發（fā）生接觸短路（lù）時，焊機的（de）控（kòng）製器監測到短路信號，將短路電（diàn）流降到幾乎為零，同時通過（guò）送絲機回抽焊絲實現熔滴與焊絲的分離，且熔滴在無電流（liú）狀（zhuàng）態下冷過渡，消除了傳統MIG/MAG焊中（zhōng）通過焊絲爆斷實現過渡而產生的飛濺。

CMT技術在電池箱體加工過程中可取代傳統（tǒng）MIG/TIG焊接進行邊（biān）框拚焊（hàn）和邊框底板焊接部分。相較於傳（chuán）統MIG/TIG焊接，CMT技（jì）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，避免薄板傳統MIG/TIG焊（hàn）接發生焊（hàn）穿而造成的密封和機械失效，熱輸入降低有（yǒu）利於控製焊接裂（liè）紋的產生，利（lì）於箱體的輕量化設計和產品（pǐn）質量保證；減（jiǎn）少焊接過（guò）程中（zhōng）的飛濺和煙塵，改（gǎi）善工作環境（jìng）。

機械連接

拉鉚螺母解決了金屬薄板、薄管焊接螺母易焊穿、螺紋易滑牙等問題（tí），實現了薄板與其他部（bù）件的螺紋聯接，緊固效率高且使用成本低（dī）。在電池箱（xiāng）體的生產過程中拉鉚（mǎo）螺母主要安裝於箱體邊框密封麵以實現箱體與上蓋的機械（xiè）連（lián）接，安（ān）裝於箱體內腔底板上以（yǐ）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螺孔或修（xiū）複損壞的螺（luó）孔，可加強低強度材料機體（tǐ）螺孔強（qiáng）度，改善螺紋沿旋和長度方向的受力分布和提高（gāo）螺釘的承（chéng）載能力。在電池包箱體中，鋼絲螺套可用於電（diàn）池模組（zǔ）安裝（zhuāng）孔和密封麵安裝孔。相對於拉鉚螺母，鋼絲（sī）螺套強度較（jiào）高且易於修複（fù），但一般安（ān）裝於（yú）厚壁處，不適用於薄壁安裝。