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展的今天，電池包作為核心部件，其安全性與可靠性直接關系到整車的性能。而電池包的制造工藝中，攪拌摩擦焊這一技術正發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過程：

攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding，簡稱FSW）是英國焊接研究所于1991年發明的一種固態連接技術，被譽為繼激光焊之后“焊接史上的第二次革命”。

其原理十分巧妙：將一個高速旋轉、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生熱量，使周圍金屬溫度升高至熱塑性狀態（但低于熔點），此時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的過程中，軸肩會緊壓材料表面，防止塑性材料溢出。熱塑化的金屬在攪拌頭的旋轉和擠壓作用下，從一個復雜的材料流動過程，最終在冷卻后形成一條致密、堅固的焊縫。整個過程中，母材并未熔化，從而避免了許多傳統熔焊常見的缺陷。

攪拌摩擦焊最初主要應用于鋁合金、鎂合金等低熔點金屬的焊接，但隨著技術和材料科學的進步，其應用范圍已大大擴展。

• 鋁合金：這是FSW應用最廣泛、最成熟的領域。特別是在汽車輕量化趨勢下，鋁合金電池包箱體、輪轂、車身結構等均可使用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出獨特優勢，如鋁-鋼、鋁-鎂、鋁-銅等。通過控制熱輸入和材料流動，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。

• 高熔點材料：隨著耐高溫攪拌頭材料（如特殊的鈷基合金）的發展，FSW現已能夠應用于鋼材、鈦合金等高熔點材料的焊接。

值得一提的是，FSW也適用于金屬基復合材料細晶合金等采用熔焊容易產生不良反應的材料。

由于攪拌摩擦焊是固相連接過程，其焊縫性能通常優于傳統熔焊。

組織結構優異：FSW焊縫區域的組織是鍛造態的細晶組織，幾乎無氣孔、裂紋、夾渣等熔焊常見缺陷。熱影響區顯微組織變化小，接頭殘余應力低，工件不易變形。

力學性能出色：對于鋁合金，FSW接頭的強度通常很高。例如，形變強化鋁合金的FSW接頭力學性能可達母材強度的100%，熱處理強化鋁合金的接頭強度也能達到母材強度的75%-90%。有研究表明，通過優化工藝參數（如主軸轉速、焊接速度、下壓力），焊接接頭抗拉強度可穩定達到母材抗拉強度的75%以上。

密封性與耐腐蝕性：FSW焊縫致密，具有優良的密封性，這對于需要防塵防水、保證冷卻液不泄漏的電池包液冷板至關重要。同時，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內部的電芯和高壓線路，防止外界水分、雜質侵入，并保證在碰撞等極端工況下結構完整。FSW提供的高強度、高密封性焊縫是安全的重要保障。相比傳統熔焊，FSW焊縫無裂紋、氣孔等缺陷，從源頭上消除了泄漏點。

輕量化需求迫切：為提升續航里程，新能源汽車必須減重。電池包箱體采用鋁合金等輕質材料，并結合FSW這一先進連接技術，是實現輕量化的有效途徑。

變形控制至關重要：電池包內電芯排列精密，對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，保證箱體的尺寸穩定性，避免因過大變形導致內部電芯或元器件受壓。

生產效率與環保性：FSW過程易于實現自動化和機械化，生產效率高。同時，它無需焊絲、保護氣體，無煙塵、弧光污染，是一種綠色環保的制造技術，符合現代工業的發展方向。

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。

電池包箱體的焊接有多種工藝選擇，每種都有其特點和適用場景。下表對比了FSW與幾種常見焊接方法的優劣。

焊接方法

優點

缺點

適用場景

攪拌摩擦焊（FSW）

焊縫質量高（強度高、缺陷少）、密封性好變形小綠色環保、無需消耗品（焊絲、氣體）

焊接結束處有匙孔（可用技術手段消除）、工件需剛性固定、設備投資較大

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、變形相對較小

設備成本高、對工件裝配間隙要求極高

對精度和外觀要求高的部件，應用于電池包箱體較少

電阻點焊

成本低、速度快、強度高

需要焊鉗可達空間、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氣體保護焊

操作靈活、成本低、對油污不敏感

焊縫成型粗糙、飛濺大、有焊渣、污染環境

在電池包制造中逐漸被替代，一些早期車型或低端應用可能使用

從對比中可以看出，FSW在追求高質量、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勢。它特別適用于電池包底板拼接、底板與邊框的連接等關鍵密封部位。

攪拌摩擦焊技術憑借其固相連接的獨特優勢，為新能源汽車電池包的安全、輕量化和長壽命提供了可靠的工藝保障。隨著電池技術向更高能量密度、更快充電速度發展，對電池包結構制造工藝的要求必將愈發嚴苛。

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

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