新能源汽車輕量化領域鋁（lǚ）合金焊接技術

汽車工業幾十年的高速發展所帶來的能源消耗和環境（jìng）汙染的問題日益（yì）突出，已經成為全球汽車工業亟需著（zhe）手解決的時代命題。大力發展（zhǎn）新能（néng）源汽車是應對汽車產業發展危機的有效方案，也是實現我國“雙碳”目標的重要舉措。但新能源汽車的發展，目前仍麵（miàn）臨著諸多挑戰，其中續航焦慮是新能源汽車推廣的最大障礙。而新（xīn）能源汽車與傳統燃油（yóu）車（chē）結構的不同，車身（shēn）更重。在此背景下，新能源汽車的輕量化需求相比（bǐ）傳統燃（rán）油車（chē）更加迫（pò）切。在當前汽車輕量化（huà）的手段中，最行之有效的是材料的（de）輕量化。鋁合金材料作為一種性能優異的輕合金材料，廣（guǎng）泛應用於汽車的輕量化領域。因此，深入研究鋁合金焊（hàn）接技術，進（jìn）而提（tí）升鋁合金材料焊接質量，對新能源汽車輕量化的發展具有重要促進意義。

01   新能源汽車（chē）輕量化的戰略意義

1.1 新能源（yuán）汽車的（de）輕量（liàng）化對提升新能源汽（qì）車的續航裏程具（jù）有（yǒu）重要意義

為響應我國的“雙碳”發展戰略，作為我國能源消耗大戶的汽車行業，肩負著低碳排放的曆史使命，責任重大。對此，近年我國大力（lì）發（fā）展（zhǎn）新能源（yuán）汽車產業，出台多項政策刺激和（hé）引導新能源汽車（chē）產業的發展。在多方的共同努力下（xià），新能源汽車逐漸被廣大消費者接（jiē）受與青睞，近年在（zài）國內汽車消費市場的滲透率逐年提升。具中國汽車工程學會預測，到２０３５年中國汽（qì）車市場的大部分份額將被新能源汽車占據（jù），且純電動汽車將成為新能源汽車的絕對主力。對於純電動汽車而言，因受製於目前電池技術，整車（chē）整備質量相較於（yú）傳統燃油車反而顯著增加，增（zēng）量達１５％－４０％。整車的輕量化對提升續航裏程有著（zhe）非常顯著的作用。據統計（jì），在純電動汽車的動力電池重量不變的前提下，整車整備質量每減輕１００公斤（jīn），續航裏程可以（yǐ）增加１２－１３公（gōng）裏（lǐ）。

1.2 汽車的輕量化是（shì）汽車發展的三（sān）大趨勢之一，推進新能源汽車的（de）輕量化將助力提升我國的汽車產品的競爭力

汽車的輕量化除了可以（yǐ）顯著降低（dī）能量消耗，提升電動（dòng）汽車的續航裏程外，對提升車輛（liàng）的加速性能、操作穩定性、製動性能、行車噪音、行駛平順性等也都有明顯的助益。因此，順應汽車行業的發展趨勢，通過合理的輕量化材料的運用和結構設計，提升新能源汽車的（de）輕量（liàng）化水平（píng），不僅（jǐn）可以提升汽車的各項性能指標，還可以（yǐ）有效控製汽車的生產成本，提高市場（chǎng）競爭力。

1.3 汽車產業作為一個產業鏈（liàn）比較長（zhǎng）的產業，新能源汽車的輕量化的發展可以帶動產業上下遊相（xiàng）關（guān）領域的轉型升級汽車的（de）輕量（liàng）化涉（shè）及汽車生產、維修（xiū）、回收等多個相關產業。汽車輕量化的快速發展必然會刺（cì）激汽車輕量（liàng）化材料的研發和革新，對多材料混合運用技術如焊（hàn）接、鉚接等的發展也將（jiāng）有直接（jiē）的強勁推動作用，對汽車的生產裝備也會（huì）提出（chū）更（gèng）高的要求。近（jìn）年新能（néng）源汽車（chē）技術飛（fēi）速發展，技術越來越成熟，與之配套的充電等（děng）社會公共設施也越來越健全（quán），再加上新能源汽車因相較於傳統燃油車更低的用（yòng）車成本等優勢，使新能源車越來越受到消費者的喜（xǐ）愛。新能源汽車的（de）銷量開始井噴式（shì）增長，在此背景下，新能源（yuán）汽車輕量化旺盛的需求對汽車（chē）產業上下遊相關領域轉型升級（jí）的推動作用越來越強勁。

02    鋁合金在新能源 汽車輕量化領（lǐng）域應用的優勢（shì）

使用先（xiān）進的製（zhì）造工藝、對結構進行優化設（shè）計和應（yīng）用輕量化的材料是目前汽車輕量（liàng）化的三大技術手段。其（qí）中輕量化材料的運用是最直接、最有效的方（fāng）式。相（xiàng）比其他工程材料，鋁合金材料因具備諸多優勢，因此一開始便便到了（le）汽車（chē）工程師（shī）的青（qīng）睞。具體而言，鋁合金在新能源汽車的輕量化領（lǐng）域具有（yǒu）一下優勢：

（１）鋁合金材料（liào）可以廣泛應（yīng）用於新能源汽車的輕量化領域。鋁合金具有較高的比強度和優良的加工成形性，可以應用於製造汽車的各種部件和零件。鋁合金材料（liào）可分為變形（xíng）鋁合金和鑄造鋁（lǚ）合金兩（liǎng）大類型。其中，熱交換（huàn）器係（xì）統部件、車身骨架、車門等可以（yǐ）應用變形（xíng）鋁合（hé）金製造；而加速踏板、車輪、方（fāng）向（xiàng）盤、電機外殼等可以應用鑄造鋁合金生產。因鋁合金（jīn）的優良性能，使鋁合金在當前以及今後一段時期內都將是新能源汽車輕量（liàng）化的主要選材。

（２）鋁合金材料（liào）的（de）廣泛應（yīng）用從某種程度上可以降（jiàng）低新能源汽車（chē）的生產（chǎn）製造成本。鋁礦在地（dì）球上的儲存量非常大，因此鋁（lǚ）合金材料相較於鎂合金（jīn）材料、碳纖維材料等（děng）成（chéng）本更低，此外鋁合金具有良好的耐蝕性，且熔（róng）點低，可以實現非常高的回收利用率，可以實（shí）現新能源（yuán）汽（qì）車生產材料的循環利用。

（３）鋁合金材料（liào）相較於其他汽（qì）車輕量化材料減重潛力更大。當前主流的汽車輕量化材料有鋁（lǚ）合金（jīn）、高強度（dù）鋼、鎂合金、碳纖維材料等。但其中鎂合金和碳纖維材料（liào）因價格、加工工藝等因素的製約，目（mù）前使用的（de）並不多。而鋁合金材料相較與高強度鋼，比強度（dù）高，密度（dù）較小，減重潛力更大（dà）。

（４）鋁合金材料製（zhì）造工藝成熟，除鑄造等成型工藝外，還發展出了焊接（jiē）、鉚接、螺接等多種連接方式（shì）。這些工藝目前都有成熟的在新能源（yuán）汽車的生產製（zhì）造過程中運用。因此，鋁（lǚ）合金材料在眾多汽車輕量化材料（liào）中脫穎而出，漸漸成為了汽車輕量化（huà）的主（zhǔ）流材料。

03    新能源汽車輕量（liàng）化領域鋁合（hé）金材料焊（hàn）接研究現狀

鋁合金在新能源汽車的輕量化中有著舉（jǔ）足輕重的作用，但在生（shēng）產和使用過程仍麵臨生產工藝、安全（quán）等（děng）挑（tiāo）戰。汽車生（shēng）產製造（zào）過（guò）程中各零部件的連接方式有焊接、鉚接、螺接等，其中焊接因工藝簡單、性價比高、性（xìng）能優越以及（jí）方便自動化（huà）流水（shuǐ）作業等優點，是當（dāng）前汽（qì）車零部（bù）件連接采取的主要工藝方式。隨著新能源汽（qì）車輕（qīng）量化需求的（de）日益旺盛，鋁合金在新能源汽車的（de）生產（chǎn）製造（zào）過程中的應用會越來越（yuè）多。但要提高鋁合（hé）金材料在新能源汽（qì）車生產製造中的運用（yòng）量，就（jiù）不得不對鋁合金的焊接工藝進行更深入的研究，提高（gāo）鋁合金焊接的質（zhì）量和效率，並有（yǒu）效（xiào）降低成（chéng）本。焊接作為一種成（chéng）熟的連接方式，目前（qián）已經發展出多種（zhǒng）技術路線（xiàn），其中廣泛應（yīng）用於汽車生產製造中的（de）有有激（jī）光焊接、非（fēi）熔化極惰性氣體保護電弧焊（ＴＩＧ焊（hàn））、熔化（huà）極惰性氣體保護焊（ＭＩＧ焊）、攪拌摩擦焊（ＦＳＷ焊）等。

3.1 新能（néng）源汽車領域鋁合（hé）金（jīn）激光（guāng）焊接

激光焊接在汽車生產製造過程中（zhōng）應（yīng）用很廣泛，具（jù）有焊接效率高，焊接變形小，焊（hàn）接能量密度高的技術特點。在新（xīn）能源汽車領域目前針對鋁合金的激光焊接，國內外專家學者的研究主要聚焦在兩個方向：一個方（fāng）向（xiàng）是激光焊接工藝（yì）對鋁合（hé）金焊接接頭性能（néng）影響，如激光焊接工藝對鋁合金焊（hàn）接接頭的力學（xué）性能和耐腐蝕性能研究、接頭的組（zǔ）織及性能研究等。另外一個方向是鋁合金激光焊接過程中（zhōng）的缺陷，如鋁（lǚ）合金激光（guāng）焊接頭顯微組織的研究（jiū）、鋁合金激光焊接接頭氣孔、裂紋、變形的預測研（yán）究等。在國內外專家學者的共同努力下，鋁（lǚ）合金材料激光焊接工藝得到了不斷地改善，焊接接頭的力學性（xìng）能和耐腐蝕性能得（dé）到（dào）了（le）較大幅度的提（tí）升，焊接接頭的缺陷率也得到了很好的控製，能較好的滿足新能源汽車生產製造的（de）工藝（yì）需求。此外，信息技術的快速迭代（dài）助推了工業機器人的快速發（fā）展，以視覺係統、機器人技術以及（jí）信息技術加持的遠程激光焊接技術也在快速的發展。新能源汽車生產過程的（de）鋁合金材料激（jī）光焊接技術的自動化、智能化程度越來越高。

3.2 新能源汽車領域鋁合金非熔化極惰性氣體保護電弧焊（ＴＩＧ 焊）

非熔化（huà）極惰性氣體保護電弧焊非常適用與（yǔ）薄板（bǎn）鋁合金材料的焊接，技術也很成熟。采用ＴＩＧ焊接方法焊接鋁合金不僅可以獲得美觀的連續魚鱗狀焊縫，還能自動（dòng）同（tóng）步清除鋁（lǚ）合金焊（hàn）接件表（biǎo）麵（miàn）的氧化膜，進而改善鋁合金（jīn）焊（hàn）接接頭的質量。但（dàn）是，ＴＩＧ焊接有著天然的自身缺陷，它的鎢電極承（chéng）載電流的能力有限，當（dāng）有承載大電（diàn）流時，容易被熔化和蒸發，由此（cǐ）產（chǎn）生的（de）鎢電極微粒，也有掉入焊接熔池影響焊接質量的（de）可能。除此之外，生產效率（lǜ）低、熔深淺、熔敷速度小（xiǎo）等不能滿足（zú）高效高質（zhì）量的焊接要求的缺陷，也限製了ＴＩＧ焊接方法在新能源汽車領域的應用。為了適應新能源汽車工業快速（sù）發展對於鋁合金焊接高質量、高效率的生產要求（qiú），近年不少學者對ＴＩＧ焊接進行了改（gǎi）進研究，成功研發出了雙槍ＴＩＧ焊、熱絲ＴＩＧ焊、Ａ－ＴＩＧ焊等焊接方法（fǎ）。雙槍ＴＩＧ焊焊接電弧集中，相比如傳統ＴＩＧ焊熔深得（dé）到明顯增（zēng）加，改變了傳統ＴＩＧ不太適（shì）用於鋁（lǚ）合金厚板（bǎn）材焊接的境（jìng）況，而且在即使沒有焊絲的情況下也能照常進行有效的焊接。熱絲ＴＩＧ焊攻克了傳統ＴＩＧ焊焊接效率不高的弊端，焊接速度在（zài）傳統ＴＩＧ焊的（de）基（jī）礎上提高了一倍以上，而且焊接電弧穩定（dìng），沒有較大波動，確保（bǎo）了鋁合金焊（hàn）接接（jiē）頭優良的性能，以及良好的焊（hàn）接成形外觀。而Ａ－ＴＩＧ焊則在焊接質量上進（jìn）行了（le）改善和提升，在相同的焊接速（sù）度下，Ａ－ＴＩＧ焊相較於傳統（tǒng）ＴＩＧ焊可以采用更小的（de）焊接（jiē）電流，進而可以減少鋁合金在焊接過程中的熱變形，與此同時為增（zēng）加（jiā）鋁合金焊（hàn）接件的焊縫力學性能，Ａ－ＴＩＧ焊還改變了活性劑（jì）的組成，使鋁合金（jīn）焊接接頭的組織（zhī）性能得到提升。

3.3 新能源汽車領域鋁合金熔化極惰性氣體保護（hù）焊 （ＭＩＧ 焊）

得（dé）益於國內外專家學者的持續關注和深入研究，鋁合金焊接技術得到不斷提升，焊接方式也日益豐富成熟。在當前眾多鋁合金焊接技術中應用最廣（guǎng）泛的是熔化極惰性（xìng）氣體保護電弧焊（ＭＩＧ焊（hàn））。采用ＭＩＧ焊焊接鋁合金可以獲得非常優質（zhì）的焊接構件，因此在工程應用中ＭＩＧ焊很受工程（chéng）師們的青睞。同時，ＭＩＧ焊也是專家學者們研究的焦點，近年研發出了不少鋁合（hé）金ＭＩＧ焊新工藝。雙（shuāng）脈（mò）衝ＭＩＧ焊、雙極（jí）性脈衝ＭＩＧ焊以及ＣＭＴ焊便（biàn）是（shì）鋁合金ＭＩＧ焊新工（gōng）藝中應用頻率最高的。雙脈（mò）衝ＭＩＧ焊是通過改進優化單脈衝焊接技術發展而來，具有可調參數多，可合理的（de）控（kòng）製輸入能量，以（yǐ）及可對焊接工藝參數進行靈活的匹配等優點。使用雙脈衝（chōng）ＭＩＧ焊焊接鋁合（hé）金材料可以獲得穩定可靠（kào）的高質量的焊縫。在眾多工業領域（yù）廣泛應用的雙極性脈衝ＭＩＧ焊則結合（hé）了反向接法脈衝ＭＩＧ焊（ＥＮ極焊）和直流正向接法脈衝ＭＩＧ焊（hàn）（ＥＰ極焊）。而（ér）作為短路過渡焊（hàn）技術的ＣＭＴ焊在焊接過程中，可以對輸入的能量（liàng）進（jìn）行精確地控製，可以使熔（róng）池與焊絲快速（sù）分離，有效地減少飛濺。因具有以上優點，ＣＭＴ焊特（tè）別適合於超薄板的（de）焊接，可以獲得較高質（zhì）量水平的超薄板（bǎn）焊件。

3.4 新能源汽車領域鋁合金攪拌摩擦焊（ＦＳＷ 焊）

鋁合金（jīn）攪拌摩擦（cā）焊（hàn）經（jīng）過近３０年的（de）發展，在厚鋁合金板材焊（hàn）接方麵有了重大突破（pò），已經可以高效率高質量的焊（hàn）接１．２至６毫米的厚鋁合金板材。鋁合金攪拌（bàn）摩（mó）擦焊經過幾十年的發展革新，也（yě）從單一能場焊接（jiē）發展出了（le）多種複合能場焊機方式。鋁合金攪拌摩擦焊的研究也吸（xī）引了國（guó）內外學者的關注，其中攪拌摩擦（cā）焊焊接接頭的裝配方式和焊接工藝參數是當下研究（jiū）的重點。其中，在接頭裝（zhuāng）配方式的選擇上，有Ｔ型裝配、對（duì）接、對－搭接和搭接等。

04   新能源汽車輕量化領域鋁合金材料焊接（jiē）研究展望

科技一般指科學技術。社會上習慣於把科學和技術連在一起，統稱為科學技術，簡稱科（kē）技。實（shí）際二者既有（yǒu）密切（qiē）聯係，又有重要區別。實際二者既有密切聯係，又有重要區別（bié）。科學解決理（lǐ）論問題（tí），技（jì）術（shù）解決實際問題。

新能源汽車尤其是其中的純電動（dòng）汽車，因電池技術的瓶頸和自身結構的特殊性，車輛的迫切需要輕量化，以（yǐ）期通過減少自身重量從而增（zēng）加續航裏程。鋁（lǚ）合金材料不僅（jǐn）性（xìng）能優異且可實現再生（shēng）循環（huán）利用，因此在汽車輕量化材料中具有（yǒu）明顯的優勢，越來越（yuè）廣泛的應用於（yú）新能源汽（qì）車的生產製造過（guò）程中。新能源汽車在生產（chǎn）製造中的鋁合金使用量已經超過多（duō）數的傳統燃油車。隨著我（wǒ）國新（xīn）能源汽車近幾年的井噴式發展，必（bì）然會進一步拉動（dòng）鋁（lǚ）合金在汽車（chē）行業的（de）廣泛應用。因此關（guān）於提升鋁合金焊接件的焊接質量的研究（jiū）將會成為研究焦點。鋁合金激光焊接、鋁合金熔化極惰性（xìng）氣體（tǐ）保護焊（ＭＩＧ焊）、鋁合金攪拌摩擦焊（ＦＳＷ焊）等鋁合金焊接技（jì）術的研究（jiū）將會更加深入，為新能源汽車輕量化中鋁合金的應用，提供更加堅實的（de）技術支撐，從而保障鋁合金在新能源汽車的生產製造中（zhōng）充分（fèn）發揮減（jiǎn）重優勢。

作為一家現代化精（jīng）密機械（xiè）零件製造生（shēng）產商，深圳（zhèn）市華正精密技術有限公司以CNC加工為核心工藝，擁有實體（tǐ）工廠、檢測設備，並整（zhěng）合快（kuài）速成型、模具、後處（chù）理（lǐ）等（děng）配套的（de）製造資源，為客戶提供快速打樣、中小批量生產製造和（hé）試裝（zhuāng），真正做到省心省力的一站（zhàn）式服務；企業擁有台灣進口的（de）電腦鑼（luó）、銑床、車床、磨床等精密機械加工設備以（yǐ）及富有非標產生（shēng）產（chǎn）經驗的技術團隊，生產經驗豐富。谘詢電話：15338735632（微信同號）