智能制造需求下的新能源汽車焊接技術探討

來源:電車資源    關鍵詞:激光焊接, 新能源汽車,    發布時間:2019-03-01

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摘 要: 隨著新時期綠色發展理念的提出和推廣,不少迎合綠色環保發展理念的設施也應運而生,新能源汽車打破了傳統汽車燃油所帶來的環境污染和能源浪費問題。本文將對新能源汽車當前的發展現狀,智能制造要求下新能源汽車所采用的新型焊接技術及其應用的具體情況。希望通過本次研究能夠為今后新能源汽車在實際生活當中的生產與應用奠定基礎。

關鍵詞:智能制造;新能源汽車;焊接技術;激光焊接

1 引言

當前世界上各個國家經濟社會的發展所依賴的還是對石油的消耗。但是石油屬于非再生能源,其儲量十分有限,如果按照這樣的速度一直持續應用下去,將會對全球經濟發展產生致命影響,使其面臨更加嚴重的挑戰。我國早在2006年時期,就已經取代了日本,成為世界上第二大新車消費市場,僅僅次于美國。進入到新世紀以來,人們逐漸認識到了綠色發展的重要性以及能源問題的嚴峻性。關于能源相關的問題也被正是列入到我國能源安全產略當中。

2 新能源汽車及其焊接技術相關內容闡述

2.1 新能源汽車基本內容

汽車使用傳統的石油,所帶來的不僅僅是能源消耗導致能源嚴重短缺問題,同時也對世界環境的惡化以及溫室氣體的排放產生了不良影響。當前世界上空氣當中不少污染物都是來自于汽車尾氣,比如一氧化碳,80%來自于汽車尾氣;氮氧化合物40%,城市顆粒污染物中的20% 至30% 來自于汽車尾氣。環境問題進而會對人們的生命健康產生嚴重威脅,也得到了國家的重視。近幾年新能源相關技術逐漸發展成熟,以新能源為基礎的電動車、汽車等也都紛紛上市,其帶來的環境效益十分顯著,在今后愈加重視環境問題的背景下,新能源汽車也會成為今后的發展趨勢。

上海世博會在2010 年時期提出了綠色環保的目標,我國在十三五規劃當中也將綠色發展理念納入到新興發展理念當中,更加重視人與自然的和諧相處。新能源的發展也為新能源汽車的發展奠定了基礎。不同國家在新能源汽車的技術發展路線上也存在較大的差異。當前電動汽車技術是新能源汽車技術當中的主流技術。電動汽車技術可以分為染料電池,混合動力以及純電動汽車技術等。

當前雖然電動汽車技術已經逐漸成熟,但是也存在一定的問題,比如制造成本,續駛里程等方面仍然與傳統的燃油汽車存在差異。根據蓄電池自身的差異,在體積,重量,功率,成本和充電時間等方面存在問題,這些也都成為了電動汽車在當下社會進一步發展的瓶頸。將這些問題歸納起來就是:續駛里程十分有限;電池的使用壽命相對較短;電池需要花費較為昂貴的價格,充電網點以及充電時間等問題在短時間內得不到有效解決。

2.2 焊接技術相關內容闡述

2.2.1 激光焊接技術

當前在新能源汽車當中應用比較廣泛的焊接技術為激光焊接,這種新型的焊接技術也已經被成功的應用在粉末冶金,生物醫藥,電子封裝,汽車工業,航空航天等方面。新能源汽車而言,其核心部件之一就是電機。

在具體制造新能源汽車的過程中對于電機的要求也十分高。尤其是在試件的焊接過程中需要更高強度,精密度更高,熱影響更少,但是在焊接的過程中焊接操作空間角度十分有限,會被閑置。激光焊接與傳統的焊接方法相比,在新能源汽車當中應用具備顯著的優勢,而且在未來也會成為必然的發展趨勢。

2.2.2 新能源汽車當中激光焊接技術的優點

激光焊接技術的應用需要借助于高能量密度激光束,將其當做熱源,屬于一種精密度較高,而且焊接效率高的焊接方法。與傳統常用的焊接技術相比,激光焊接技術在新能源汽車當中的應用優勢主要表現為以下幾個方面;

第一,能夠將熱入量最大限度的降低,也會讓熱影響區域的范圍不斷縮小,從而導致因為熱傳導產生的不利影響發生率降到最低。

第二,在應用激光焊接技術的過程中不需要使用電極,所以也不需要考慮到電極自身受損或者是所帶來的污染問題。因為機關焊接不同于一般額接觸式焊接方法,也能夠減少對機具的損耗和形變影響。

第三,激光束在聚焦、對準時具備優點,會受到化學儀器的導引,在具體焊接的過程中只需要放置在距離工件比較適當的距離就可以。同時在導引的過程中只需要在障礙間或者是工件周圍的機具之間進行,受到空間限制也會更小。

第四,在相對密閉的空間,即內部氣體環境或者是真空環境下,激光束可以實現在很小范圍之內的聚集,所以能夠實現對很小范圍部件的焊接。激光焊接可以焊接的材料種類十分廣泛,甚至也能夠實現不同種類異質材料的焊接。

第五,在激光焊接的過程中容易變成高速焊接,可以實現電腦或者數位控制。如果所焊接的是一些細徑線材料時,不會像使用電弧焊接時受到回熔的影響,也不會受到磁場所帶來的影響,能夠在焊接的過程中更加準確的對準需要焊接的部件。

第六,可以實現兩種物性不同材料的焊接,比如兩種不同電阻的金屬材料等。第七,在實際焊接的過程中不需要使用x射線來進行保護,同時也不需要真空環境。第八,如果在激光焊接的過程中采用的是穿孔式焊接方式,焊道的深度與寬度的比例可以超過12:1。

第九,可以通過實現對裝置的轉換來同時將激光束傳遞到不同的工作站當中。

新能源汽車在制造的過程中采用激光焊方式可以使其社會與經濟效益得到顯著提升,同時也會提升焊接接口的品質,使其穩定性得到顯著提高,降低了因為接頭問題而導致的事故及帶來的事故損失,從另一個層面來看也會使成本有所降低。另外,激光焊技術在新能源汽車制造當中的應用也會解決傳統焊接技術所存在的環境污染問題,電磁輻射等問題,社會效益顯著。

3 新能源汽車制造當中激光焊接技術的應用

3.1 焊接電機的轉子和定子沖片

在具體焊接的過程中需要使用到膠結、焊接、扣片、鉚接等不同的多樣化的加工工藝,在以上幾種加工工藝當中,焊接工藝屬于其中成本相對更低,質量更高的方式。焊接件需要將硅鋼片作為定子鐵芯的原料,在經過了剪切,沖等相關的加工工藝滯后,禁固疊壓疊片,再按照一定的距離在定子外壁上焊接焊縫,這樣就能讓硅鋼片表面熔接起來,形成一個新的整體。在焊接電機定子的進程中,所采用的工藝也從焊條電弧焊,二氧化碳氣體保護焊進展到現在的激光焊等。如果從焊接的工藝性角度來看,激光焊接更加理想一些,因為最初的兩種焊接方法在飛濺大以及成形差上存在短板。電機定子疊片的材料通常會選擇熱軋或者冷軋硅鋼片,焊接性質十分良好。如果采用激光焊接方法,其在對生產力提高有所幫助的同時,也使生產環境的安全條件等得到改善,減少不良氧化物對于人體所產生的不良危害。另外,借助于計算機來對激光束的輸出進行控制,讓定子可以符合焊接縫需求,通過一兩次焊接就可以完成,節省時間也會大大減少形變量。

3.2 轉子軸壓環與轉子軸的焊接

在焊接這兩個構件時,所采用的焊接方式一般為鎢極氬弧焊以及二氧化碳氣體焊接方法,但是焊接會產生較大的形變量,而且受到熱影響的區域也較大。焊接產生的熱浪也會影響到電機機體內磁鋼的影響。如果采用激光焊接則會增加密度,集中能量,加快速度,提高效率,形變減少,受熱影響小。效果更加明顯。

3.3 離合器以及轉子軸焊接

在焊接這兩個部件時,需要確保焊縫的熔深超過4mm,采用鎢極氬弧焊以及二氧化碳氣體焊接方式都能夠讓焊縫達到要求,可是形變量較大。其他方法會對工件的精度產生不利影響,所以可以采用小功率填絲激光焊接方法,提高部件焊接與裝配精度,對焊縫區域的組織性能進行較好的控制。

3.4 焊接密封鋁合金殼體

電機機身以及鋁合金殼體之間的連接通常會采用螺栓或者是鉚釘,這樣就能夠起到加固和密封的作用。但是傳統的密封方式會因為墊圈發生老化而逐漸減弱,對于電機的整體性能產生不良影響。如果在焊接的過程中采用無縫焊接代替傳統的焊接方式,使機身的重量減輕,減少生產周期,同時也提升電機的密封性能。對于其他材料而言,鋁合金自身的焊接性能比較差,所以需要使用激光焊技術或者是鎢極氬弧焊技術。

4 結語

新能源汽車的出現以及投入應用順應了當前綠色發展的理念。但是其生產與推廣也受到了不少因素的限制,焊接技術是新能源汽車電機制造當中的重要環節,焊接技術的選擇及應用會對最終的焊接效果產生影響。本文主要闡述了激光焊接技術的優點,比如能夠滿足不同材料焊接的需求,借助于激光本身的優點,讓其實現360 度范圍內的無死角焊接,這在應用傳統焊接技術的情況下是根本無法實現的。同時也對激光焊接技術在新能源汽車當中的具體應用進行分析,指出其將會帶來更好的社會與經濟效益。未來在新能源汽車的投入應用當中,焊接技術也會實現新的發展與更新,為新能源汽車質量提供保障。

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