新能（néng）源汽車電池包箱（xiāng）體連接技術（shù）

電池包（bāo）箱體連（lián）接技術

輕量化（huà）的發展對連接（jiē）技術提出了新的挑戰，如何（hé）通過（guò）輕量化材料的連接技術來保證箱體的安全性能，是（shì）電池箱體輕量化過程中（zhōng）的一項重要課題。目前電池包箱體生產中應用到（dào）的連接技術主要包括焊接技（jì）術和機械連（lián）接技術。

焊接是電池箱體加工過程中的主要連接工藝，電池箱生產中（zhōng）應用到的焊（hàn）接技術（shù）包括傳（chuán）統熔焊、攪拌摩擦焊、冷金（jīn）屬過渡技術、激（jī）光焊、螺柱焊、凸（tū）焊等。電池箱體中目前涉及到（dào）的機械連接方式有安裝拉鉚螺母和鋼絲螺（luó）套兩種緊固標準件方式。

傳統熔焊

箱體加工中應用到（dào）的熔焊方法有TIG和MIG焊（hàn），TIG和（hé）MIG焊作為成（chéng）熟的焊接技術，在箱體上應用具有（yǒu）使用靈活、適用性強、生產成本低等（děng）優勢，目前在箱（xiāng）體連接上已進行了較多的應用。TIG焊接速度低（dī），焊縫質（zhì）量好，適用於點固焊和複雜軌跡焊接，在箱體中一般（bān）應用於邊框拚（pīn）焊和邊梁小件焊接；MIG焊（hàn）接速度高，熔透能力強，在箱體中（zhōng）一般應（yīng）用於（yú）邊框底板總成內部整圈（quān）焊接。

目前鋁合金TIG/MIG焊接尚存在（zài）一些問題需要解決。

焊接缺陷的（de）控製 鋁（lǚ）合金由於其化學成分和物（wù）理性能的特點，在進行TIG/MIG焊接時產生熱裂紋傾向嚴重，且容易產（chǎn）生氣孔（kǒng）。在實（shí）際生產和試（shì）驗過程中，熔焊焊縫是箱體密封及機械失效主要發生的位（wèi）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（jiē）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（gāo）且鋁合（hé）金（jīn）線脹係數大，導致箱體焊後變形嚴（yán）重，不利（lì）於箱體尺寸的控製，影響生產效率和產品（pǐn）合格率。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（kòng）製（zhì）。

焊接效率的提（tí）高 目前實際（jì）生產中TIG/MIG多（duō）采用人（rén）工焊接，生產效率低，勞動強度大，焊接一致性難以保證。采用自動化焊接方式是發展趨勢，通過機械手臂配合變位（wèi）機實現（xiàn）電（diàn）池箱體的全位置焊接，可大幅提高焊接效率和焊接質量，並降低生產成本。

攪拌摩擦焊

攪拌（bàn）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年發明的一種新型固相焊接方法。攪拌摩擦焊接過（guò）程（chéng）中，以攪拌針及軸肩與母材摩擦產熱為（wéi）熱源，通過攪拌（bàn）針的旋轉攪拌和軸肩的軸向壓力實現（xiàn）對軟化母材（cái）的擠壓和鍛造，最終得到具有（yǒu）精細鍛造組織特征的焊接接（jiē）頭，不（bú）同（tóng）於熔（róng）焊接頭的鑄造組織（zhī）。

相對於傳統焊接（jiē），攪拌摩（mó）擦焊具有適用範圍廣、接頭質量高、焊接成本低、便於自動化等諸多優點。攪拌摩擦焊在鋁擠（jǐ）型（xíng）材電池箱體中已得到（dào）大規模廣泛（fàn）應用。由於焊（hàn）接裝配要求，目前焊接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。底板型材對拚焊（hàn）接為（wéi）對（duì）接接（jiē）頭形式，一般進行正反雙麵焊（hàn）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，鎖底接（jiē）頭形式進行單麵焊接（jiē），對接接頭形（xíng）式進行正反雙（shuāng）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（yǒu）：

焊接應用範圍有待擴大 攪拌摩擦（cā）焊可靠性優於熔焊，而由於焊接機（jī）理的限（xiàn）製，其不適用（yòng）於邊框（kuàng）拚焊和邊梁小件焊接，而該部位為氣密及機（jī）械失效薄弱位置。針對此問題，通過（guò）設計避免上述焊縫和通過工藝創新（xīn）實現攪（jiǎo）拌摩（mó）擦焊在上述位置（zhì）的焊接應用，以提高產品的質量和可靠性。

焊接生產效率有待提高 目前電池箱體生產過程中攪拌摩擦（cā）焊焊接速度相對偏低，且對工裝依賴性大，工裝較複雜（zá），造（zào）成生產效率低，成本較高（gāo）；底板拚（pīn）焊實行（háng）雙（shuāng）麵焊接，焊接過程中需進行翻麵，影響焊接效率（lǜ）。針對生產效率（lǜ）問題（tí），改進的途徑有：通過焊接工藝優化並結（jié）合攪（jiǎo）拌（bàn）頭設計提高焊接速度，實（shí）行高速焊接；采用雙機頭雙麵對（duì）稱焊接或雙軸肩/多（duō）軸肩（jiān）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（jì）提高自動化程（chéng）度來提高生產效率。

焊接接頭性能評價有（yǒu）待（dài）完善 目前對於接頭（tóu）性能評價方式偏重於靜態強度評價，對於動態性能和疲勞性能（néng）評價比較欠缺，而這是電池箱體接頭設計（jì）和焊接工藝製定的重要理論支撐。隨著輕量化的發展，底板對拚焊縫支撐寬度減小，無法（fǎ）實現全焊透，需（xū）要對接頭的性能做出更（gèng）完（wán）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（liàng）密度（dù）的激光（guāng）束作為能源的一（yī）種高效精密焊（hàn）接方法（fǎ），具有焊接（jiē）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法，也（yě）是當前發展最快、研究最（zuì）多的方（fāng）法之一。

與傳統焊接方法相比，激光焊具有如下特點：

高能焊（hàn）接 聚焦後的功（gōng）率密度可達 每平方厘米105W～108W，加熱集中，完成焊接所需熱輸（shū）入小，因而工件焊接變（biàn）形小，焊縫深寬比大。

焊接速度快 目前鋁合金的激光（guāng）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（fú）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（hào）、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（jiē）。

激光焊在鋁合金焊接中存在的問題是激光反射，反射嚴重影響（xiǎng）了能量利（lì）用率和焊接質（zhì）量。為解決激光反射問題，人們提出激光電弧複合焊接方法。激光複合焊是激光（guāng）焊和MIG焊兩種方法同時作用於焊接區，激光束在焊縫（féng）垂直方向輸入熱量（liàng），同時MIG焊在後（hòu）方熔化焊絲，也向焊縫輸入熱（rè）量。開始焊接時（shí），先MIG焊電源形成電弧對工件加熱，使工（gōng）件表麵揮發出大（dà）量的金屬蒸氣（qì），從而使激光束的能量傳輸更加容易，形成揮發孔，順利將激光（guāng）的所（suǒ）有能量傳到工件上（shàng）。激光複合焊（hàn）焊接過程穩定，焊接（jiē）速度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具（jù）有很好的柔性（xìng）和工件（jiàn）的適應性（如焊鋁合金）及經（jīng）濟性，有望在（zài）箱體連接方麵取得大規模應用。

冷金屬過渡技術

冷金屬過渡技術（Cold metal transfer，CMT）是在MIG焊短路過（guò）渡（dù）的基礎之上開發出的一種焊接技術。CMT焊接過程中，當熔滴與母材發生接觸短路（lù）時，焊機的控（kòng）製器監測（cè）到短路信（xìn）號，將短路電流降到幾（jǐ）乎為零，同時通過送（sòng）絲機回（huí）抽焊絲實現（xiàn）熔滴與焊絲（sī）的分離，且熔滴在無電（diàn）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（shēng）的飛濺。

CMT技術在電池箱體加工過程中可取代傳統MIG/TIG焊接（jiē）進行邊框拚焊和邊框底板焊接部分。相較於傳（chuán）統MIG/TIG焊接，CMT技術熱輸入明顯降低，可有效減小焊接變形，有利（lì）於控製產品尺寸；可實現薄（báo）板焊（hàn）接，避免（miǎn）薄板傳統MIG/TIG焊（hàn）接發生焊穿（chuān）而造成的密（mì）封和機械失效，熱輸入降低有利於控製焊接裂紋的產生，利於箱體的輕量化設計（jì）和產品質量保證；減少焊接（jiē）過程中的飛濺和煙塵，改（gǎi）善工作環境。

機（jī）械連接

拉鉚螺母解決了金屬薄板（bǎn）、薄管焊接螺母易（yì）焊穿、螺紋易滑牙等問題，實現了薄板與其他部件的螺紋聯接，緊固（gù）效率高且使用成本（běn）低。在電池箱體的生產過程中拉鉚螺母主要安裝於箱體邊框（kuàng）密（mì）封麵以實現箱體與（yǔ）上蓋（gài）的機械連接，安裝於箱體內腔底板上（shàng）以實現模（mó）組或其他部件與箱體的連接。

鋼（gāng）絲螺套用來加強鋁或其他低強（qiáng）度機體的螺（luó）孔或修複損壞的螺孔，可加強低強度材料機體螺（luó）孔強度，改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。在電池包箱體中，鋼絲螺套可用於（yú）電（diàn）池（chí）模組安裝孔（kǒng）和密封麵安裝（zhuāng）孔。相對於拉鉚螺母，鋼絲螺套（tào）強度較高且易於修複，但一般安（ān）裝（zhuāng）於厚壁處，不適用於（yú）薄（báo）壁安裝。