無聲的焊接革命，托起新能源汽車的安全基石。

在新能源汽車迅猛發(fā)展的今天，電池包作為核心部件，其安全性與可靠性直接關(guān)系到整車的性能。而電池包的制造工藝中，攪拌摩擦焊這一技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用。它究竟有何魅力，能夠成為眾多電池包箱體焊接的首選？

以下是下殼體的生產(chǎn)過程：

攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding，簡(jiǎn)稱FSW）是英國(guó)焊接研究所于1991年發(fā)明的一種固態(tài)連接技術(shù)，被譽(yù)為繼激光焊之后“焊接史上的第二次革命”。

其原理十分巧妙：將一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)、帶有攪拌針和軸肩的特殊工具，緩緩插入待焊工件的接縫處。攪拌針與工件摩擦產(chǎn)生熱量，使周圍金屬溫度升高至熱塑性狀態(tài)（但低于熔點(diǎn)），此時(shí)材料變得像黏土一樣柔軟可塑。

在攪拌頭沿著焊縫方向移動(dòng)的過程中，軸肩會(huì)緊壓材料表面，防止塑性材料溢出。熱塑化的金屬在攪拌頭的旋轉(zhuǎn)和擠壓作用下，從一個(gè)復(fù)雜的材料流動(dòng)過程，最終在冷卻后形成一條致密、堅(jiān)固的焊縫。整個(gè)過程中，母材并未熔化，從而避免了許多傳統(tǒng)熔焊常見的缺陷。

攪拌摩擦焊最初主要應(yīng)用于鋁合金、鎂合金等低熔點(diǎn)金屬的焊接，但隨著技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍已大大擴(kuò)展。

• 鋁合金：這是FSW應(yīng)用最廣泛、最成熟的領(lǐng)域。特別是在汽車輕量化趨勢(shì)下，鋁合金電池包箱體、輪轂、車身結(jié)構(gòu)等均可使用FSW焊接。

• 鎂合金、銅合金：這些材料同樣具有良好的FSW可焊性。

• 異種材料連接：FSW在連接異種材料方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如鋁-鋼、鋁-鎂、鋁-銅等。通過控制熱輸入和材料流動(dòng)，可以有效抑制脆性金屬間化合物的生成，獲得性能良好的接頭。

• 高熔點(diǎn)材料：隨著耐高溫?cái)嚢桀^材料（如特殊的鈷基合金）的發(fā)展，F(xiàn)SW現(xiàn)已能夠應(yīng)用于鋼材、鈦合金等高熔點(diǎn)材料的焊接。

值得一提的是，F(xiàn)SW也適用于金屬基復(fù)合材料細(xì)晶合金等采用熔焊容易產(chǎn)生不良反應(yīng)的材料。

由于攪拌摩擦焊是固相連接過程，其焊縫性能通常優(yōu)于傳統(tǒng)熔焊。

組織結(jié)構(gòu)優(yōu)異：FSW焊縫區(qū)域的組織是鍛造態(tài)的細(xì)晶組織，幾乎無氣孔、裂紋、夾渣等熔焊常見缺陷。熱影響區(qū)顯微組織變化小，接頭殘余應(yīng)力低，工件不易變形。

力學(xué)性能出色：對(duì)于鋁合金，F(xiàn)SW接頭的強(qiáng)度通常很高。例如，形變強(qiáng)化鋁合金的FSW接頭力學(xué)性能可達(dá)母材強(qiáng)度的100%，熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭強(qiáng)度也能達(dá)到母材強(qiáng)度的75%-90%。有研究表明，通過優(yōu)化工藝參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速、焊接速度、下壓力），焊接接頭抗拉強(qiáng)度可穩(wěn)定達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度的75%以上。

密封性與耐腐蝕性：FSW焊縫致密，具有優(yōu)良的密封性，這對(duì)于需要防塵防水、保證冷卻液不泄漏的電池包液冷板至關(guān)重要。同時(shí)，由于焊縫組織均勻，其耐腐蝕性能也較好。

電池包是新能源汽車的“心臟”，其箱體必須滿足嚴(yán)格的要求，而FSW工藝正好契合了這些需求。

安全性要求極高：電池包必須有效防護(hù)內(nèi)部的電芯和高壓線路，防止外界水分、雜質(zhì)侵入，并保證在碰撞等極端工況下結(jié)構(gòu)完整。FSW提供的高強(qiáng)度、高密封性焊縫是安全的重要保障。相比傳統(tǒng)熔焊，F(xiàn)SW焊縫無裂紋、氣孔等缺陷，從源頭上消除了泄漏點(diǎn)。

輕量化需求迫切：為提升續(xù)航里程，新能源汽車必須減重。電池包箱體采用鋁合金等輕質(zhì)材料，并結(jié)合FSW這一先進(jìn)連接技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)輕量化的有效途徑。

變形控制至關(guān)重要：電池包內(nèi)電芯排列精密，對(duì)箱體的尺寸精度和形變控制要求極高。FSW作為一種低熱輸入工藝，能顯著減小焊接變形，保證箱體的尺寸穩(wěn)定性，避免因過大變形導(dǎo)致內(nèi)部電芯或元器件受壓。

生產(chǎn)效率與環(huán)保性：FSW過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化，生產(chǎn)效率高。同時(shí)，它無需焊絲、保護(hù)氣體，無煙塵、弧光污染，是一種綠色環(huán)保的制造技術(shù)，符合現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向。

目前，包括比亞迪“刀片電池”、吉利、小鵬等多家車企的電池包箱體制造中均采用了攪拌摩擦焊技術(shù)。

電池包箱體的焊接有多種工藝選擇，每種都有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。下表對(duì)比了FSW與幾種常見焊接方法的優(yōu)劣。

焊接方法

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

適用場(chǎng)景

攪拌摩擦焊（FSW）

焊縫質(zhì)量高（強(qiáng)度高、缺陷少）、密封性好變形小綠色環(huán)保、無需消耗品（焊絲、氣體）

焊接結(jié)束處有匙孔（可用技術(shù)手段消除）、工件需剛性固定、設(shè)備投資較大

鋁合金電池包箱體主焊縫、液冷板密封焊接

冷金屬過渡焊（CMT）

熱輸入量低、飛濺小、間隙容忍性好

仍屬于熔焊范疇，可能存在氣孔等缺陷、需要保護(hù)氣體

電池包下殼體邊框連接

激光焊

焊接速度快深度大、變形相對(duì)較小

設(shè)備成本高、對(duì)工件裝配間隙要求極高

對(duì)精度和外觀要求高的部件，應(yīng)用于電池包箱體較少

電阻點(diǎn)焊

成本低、速度快、強(qiáng)度高

需要焊鉗可達(dá)空間、密封性差（需輔以涂膠）、通常用于鋼板

鋼制電池包下殼體連接（如特斯拉部分車型）

CO2氣體保護(hù)焊

操作靈活、成本低、對(duì)油污不敏感

焊縫成型粗糙、飛濺大、有焊渣、污染環(huán)境

在電池包制造中逐漸被替代，一些早期車型或低端應(yīng)用可能使用

從對(duì)比中可以看出，F(xiàn)SW在追求高質(zhì)量、高密封性和低變形的鋁合金電池包箱體焊接中，具有非常明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。它特別適用于電池包底板拼接、底板與邊框的連接等關(guān)鍵密封部位。

攪拌摩擦焊技術(shù)憑借其固相連接的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為新能源汽車電池包的安全、輕量化和長(zhǎng)壽命提供了可靠的工藝保障。隨著電池技術(shù)向更高能量密度、更快充電速度發(fā)展，對(duì)電池包結(jié)構(gòu)制造工藝的要求必將愈發(fā)嚴(yán)苛。

而攪拌摩擦焊技術(shù)本身也在向智能化、多維化方向發(fā)展，未來有望在新能源汽車及其他高端制造領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用。可以說，這項(xiàng)看似安靜的焊接技術(shù)，正在無聲處托起著我們綠色出行的未來。

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