盤點新能源汽車製造中的焊接工藝
來源 : 旺材電機與電控
說起焊裝車間
你印象裏是不是這樣？
但其實現在的焊裝車間是這樣的
焊裝早期被認爲是機械裁縫負責把衝壓好的工件焊接到一起，在製造業中被廣泛應用。在汽車製造工藝中四步：衝壓-焊裝-塗裝-總裝。
目前，焊裝的自動化、柔性化程度決定了焊接的發展前景與未來。汽車製造中焊接車間包括焊鉗-焊機-輸送線等，新能源汽車電池模組生產也會用到各種各樣的焊接工藝，今天我們就聊一聊生產一臺新能源汽車會用到哪些焊接技術？
焊接的定義：焊接是指通過加熱或者加壓，或者兩者並用；加或不加填充材料；使兩分離的金屬表面達到原子間的結合，形成永久性連接的一種工藝方法。
常見的焊接方法有熔焊，壓焊和釺焊三種，詳細的分類方法如下表所示。
熔焊：焊接過程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態。待溫度降低後，熔化部分凝結，兩個工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。
壓焊：利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法，壓力焊又稱壓焊。鍛焊、接觸焊、摩擦焊、氣壓焊、冷壓焊、爆炸焊屬於壓焊範疇。
釺焊：採用比母材熔點低的金屬材料作釺料，將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點，低於母材熔化溫度，利用液態釺料潤溼母材，填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件的方法。
熔焊、壓焊、釺焊是根據焊接的不同原理所做的粗略分類，在實際應用過程中，隨着焊接技術的發展，也誕生了很多新工藝，新名詞，技術分類也越來越明晰。
點焊屬於電阻焊的一部分，將被焊金屬工件壓緊於兩個電極之間，並通以電流，利用電流經過工件接觸面及臨近區域產生的電阻熱，將其局部加熱到熔化成塑性狀態，使之形成金屬結合的一種連接方式。
點焊是一種高速、經濟的連接方法。它適於製造可以採用搭接、接頭不要求氣密、厚度小於3mm的衝壓、軋製的薄板構件，點焊要求金屬要有較好的塑性。這種方法廣泛用於汽車殼體、配件、傢俱等低碳鋼產品的焊接。
MIG焊，熔化極氣體保護電弧焊是採用連續等速送進可熔化焊絲與焊件之間的電弧作爲熱源熔化焊絲和母材金屬，形成熔池和焊縫的焊接方法。爲了得到良好的焊縫應利用外加氣體作爲電弧介質並保護熔滴、熔池金屬及焊接區高溫金屬免受周圍空氣的有害作用。
螺柱焊，將金屬螺柱或類似的其他金屬緊固性（栓、釘等）焊接到工件（一般爲板件）上去的方法叫做螺柱焊。螺柱焊接技術是爲提高焊接質量和效率而發展起來的一項專業焊接技術。這項技術被廣泛地應用在汽車等行業。實現螺柱焊的方法有電阻焊、摩擦焊、爆炸焊以及電弧焊等。
TIG焊，在惰性氣體的保護下，利用電極與母材金屬（工件）之間產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的焊接過程。
凸焊：
凸焊同點焊一樣，均屬於電阻焊，凸焊與點焊的差別在於，凸焊的工件上需要預製一定形狀和尺寸的凸點，焊接過程中電流通路面積的大小決定於凸點尺寸，而不像點焊那樣決定於電極端面尺寸。
01 激光焊接
激光焊接：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈衝的寬度、能量、峯功率和重複頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。
▲對焊接件進行點焊固定
▲進行連續激光焊接
激光焊接技術廣泛被應運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精製造領域，給人們的生活質量帶來了重大提升，更是引領家電行業進入了精工時代。
02 激光復合焊接
激光復合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術相結合，獲得最佳焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當前最先進的焊接方法。
激光復合焊的優點是：速度快，熱變形小，熱影響區域小，並且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。
激光復合焊除了汽車薄板結構件的焊接，還適用於很多其它應用。例如將這項技術應用於混凝土泵和移動式起重機臂架的生產，這些工藝需對高強度鋼進行加工，傳統技術往往會因爲需要其它輔助工藝（如預熱）而導致成本的增加。再則，該技術也可應用於軌道車輛的製造及常規鋼結構（如橋樑，油箱等）。
03 攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊是利用摩擦熱與塑性變形熱作爲焊接熱源。攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。
攪拌摩擦焊在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上，焊頭邊高速旋轉，邊沿工件的接縫與工件相對移動。
焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，並用於防止塑性狀態材料的溢出，同時可以起到清除表面氧化膜的作用。
攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下匙孔。通常這個匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。
攪拌摩擦焊可實現異種材料間焊接，如金屬、陶瓷、塑料等。攪拌摩擦焊焊接質量高，不易產生缺陷，容易實現機械化、自動化、質量穩定、成本低效率高。
04 電子束焊接
電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置於真空或非真空中的焊件所產生的熱能進行焊接的方法。
電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重複性好及熱變形量小的優點而廣泛應用於航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等衆多行業。
▲電子束焊接原理
電子束穿透能力強，功率密度極高，焊縫深寬比大，可達到50:1，可實現大厚度材料一次成形，最大焊接厚度達到300mm。焊接可達性好，焊接速度快，一般在1m/min以上，熱影響區小，焊接變形小，焊接結構精度高。電子束能量可以調節，被焊金屬厚度可以從薄至0.05mm到厚至300mm，不開坡口，一次焊接成形，這是其他焊接方法無法達到的。能採用電子束焊接的材料範圍較大，特別適用於活性金屬、難熔金屬和質量要求高的工件的焊接。
05 超聲波金屬焊接
超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將框框振動能量轉變爲工作間的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結合是母材不發生熔化的情況下實現的一種固態焊接。
它有效地克服了電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象，超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接。可廣泛應用於可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。
超聲波金屬焊接優點在於快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚(一般小於或等於5mm)、焊點位不能太大、需要加壓。
06 閃光對焊
閃光對焊的原理是利用對焊機使兩端金屬接觸，通過低電壓的強電流，待金屬被加熱到一定溫度變軟後，進行軸向加壓頂鍛，形成對焊接頭。
兩個焊件未接觸前被兩個夾鉗電極夾緊並連接電源，移動可動夾具，兩焊件端面輕輕接觸即通電加熱，接觸點因加熱形成液態金屬發生爆破，噴射火花形成閃光，連續移動可動夾具，連續發生閃光，焊件兩端獲得加熱，達到一定溫度後，擠壓倆工件端面，切斷焊接電源，牢固的焊接在一起。利用電阻加熱焊件接頭使接觸點產生閃光，熔化焊件端面金屬，迅速施加頂端力完成焊接。
電池模組電連接:
在汽車製造工藝技術方面，特別是焊裝工藝方面，無論節能內燃機汽車，還是電驅動的新能源汽車，都需要迎合數字化、智能化的大趨勢，在效率、質量、成本的持續優化中尋找到最佳平衡點，向着更高的智能製造階段轉型升級。此外，當今節能與新能源汽車，很多輕量化的材料不斷應用於汽車之中，輕質材料在減輕車身重量的同時，也對焊接技術提出了更高的要求。
電機、電池（鋰電+氫燃料電池）作爲新能源汽車的核心部件，其品質直接決定了整車性能。焊接技術是新能源汽車電機與電池製造當中的重要環節,焊接技術的選擇及應用會對最終的焊接效果產生重要影響。
