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激光填丝熔焊,加速新能源汽车电池托盘制造

发布时间:2023-03-09 | 关注:2737 |

电池托盘是新能源汽车电池系统的骨架,是新能源汽车的重要结构件,为动力电池系统起到抗冲击、抗震动、防水等保护作用。电池托盘经历了不同的发展阶段,由最初的普通钢结构托盘,发展到当下主流的铝合金托盘、高强钢托盘、甚至是钛合金托盘等。随着新能源汽车的高速发展,其市场占有比重越来越高,产能需求日益扩大,考虑到电池托盘多以型材、板材组合拼接而成,且尺寸较大,传统制造过程还是以CMT、搅拌摩擦焊等手段为主要连接方法,但采用这些方式带来的巨大热输入量,导致产品变形量大、CNC工序增加,加上其焊接效率低,使得电池托盘的整体生成效率不高,急需一种新型的连接方法,加速电池托盘的制造。

图1 传统焊接工艺下的电池托盘

我司针对电池托盘的制造特性,考虑其材料特殊性,特别是铝合金材料,以及产品拼接的装配公差,引入激光填丝熔焊工艺。激光填丝熔焊,顾名思义,其利用了激光的能量密度高特性,使得焊接过程热输入小、焊接速度快,并且在焊接过程同步送入与待焊材料相近组分的焊丝,很好的解决了装配间隙带来的焊接缺陷,特别是在针对铝合金此类易出现热裂纹的材料,激光填丝熔焊可获取质量稳定的焊缝,避免热裂纹缺陷。更好的,激光填丝熔焊属于熔化焊,不同于激光钎焊,焊缝为冶金结合,结合强度高于钎焊接头和搅拌摩擦焊的塑性连接。综合来看,激光填丝熔焊比CMT更快、比搅拌摩擦焊强度更高,是电池托盘生产制造的优选连接方式,而我司激光填丝熔焊工艺在电池托盘制造领域有着丰富的技术积累和应用案例。

图2 铝合金电池托盘横纵梁激光填丝熔焊案例

图2是我司某客户的铝合金电池托盘横纵梁焊接案例,材质为6061铝合金,焊缝接头形式为搭接接头,零件均为精加工成型,尺寸状态一致性好,若采用CMT焊接,焊后尺寸变形大,无法达到装车要求。我司采用激光填丝熔焊进行该零件焊接,使用光束质量优异的激光器,焊接速度可达3m/min,是CMT的3-5倍,而且焊缝成型饱满,焊接强度与CMT相当,更优的,采用激光填丝熔焊后,焊接完成的零件变形小,尺寸一致性高,可良好适配装车需求。

图3 铝合金电池托盘背板激光填丝熔焊案例

图3为某客户电池托盘背板激光焊试制案例,托盘框梁为6XXX铝合金,背板材料为5XXX铝合金,背板厚度1.5mm,接头形式为对接接头,原始工艺为搅拌摩擦焊,焊接效率不高,焊接强度低。我司采用激光填丝熔焊,对该电池托盘背板焊接工艺进行升级。我司通过大量试验和检测分析获取了该产品背板的最佳焊接工艺规范,在该焊接工艺规范下,焊缝外观成型均匀一致,焊接效率大幅提升,焊缝内部质量优异,且强度提升明显,每10mm焊缝可承载4.7kN。

我司配套有完善的激光填丝熔焊平台,针对常见电池托盘的拼接结构,适配有多种焊接工艺规范,可适应不同类型材料和结构托盘的激光焊接需求,并可为客户提供系统的新能源汽车电池托盘激光焊接工艺解决方案,具备电池托盘整件试制能力。

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