新能源汽車（chē）輕量化領域鋁合金焊接技術

汽車工（gōng）業幾十年的高速（sù）發（fā）展（zhǎn）所帶（dài）來的能源消（xiāo）耗和（hé）環境汙染的問題日益突出，已經成為全球汽車工業亟需（xū）著手（shǒu）解（jiě）決的時代命題。大力發展新能源汽車是應對汽車產業發展危機的有效方案（àn），也是實現我國“雙碳”目標（biāo）的重要舉措。但新能源汽車的發展（zhǎn），目前仍麵臨著諸多挑（tiāo）戰，其中續航焦慮是新能源汽車推廣的最大障礙。而新能源汽車與（yǔ）傳統燃油（yóu）車結構的不同，車身更重。在此背景（jǐng）下，新能源汽車的輕量化需求相比傳（chuán）統燃油車更加迫切。在當前汽車輕量化的手段中，最行之有效的是材（cái）料的輕量化。鋁（lǚ）合金材料作為（wéi）一（yī）種性能優異的輕合（hé）金材料（liào），廣泛應（yīng）用於汽車的輕量化領域。因此，深入研究鋁合金（jīn）焊接技（jì）術，進而提升鋁合金材料焊接（jiē）質（zhì）量，對新能源汽車輕量化的（de）發展具有重要促進意義。

01   新能源（yuán）汽（qì）車輕量化的戰略意義

1.1 新能源汽車的輕量化對提升新能源汽車（chē）的續航（háng）裏程具有重要意義

為響（xiǎng）應我國的“雙碳”發展戰略，作為我國能源消耗（hào）大戶的汽車（chē）行業，肩負著（zhe）低碳排放的曆史使命，責任重大。對此，近年我國（guó）大力發展新能源汽車產業（yè），出台多項政（zhèng）策刺激和引導新能源汽車產（chǎn）業的發展。在多方的共同努力下，新（xīn）能源汽車逐（zhú）漸（jiàn）被廣大消（xiāo）費者接受與青睞，近年（nián）在國內汽車消費市場的滲透率逐年（nián）提升。具中（zhōng）國汽車工程（chéng）學會（huì）預測（cè），到２０３５年中國汽車市場的大部分份額將被新能源汽車占據，且純電動汽車將成為新能（néng）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（chí）技術，整車整備質量相較於傳統燃油車反（fǎn）而顯著增（zēng）加，增量達（dá）１５％－４０％。整車的輕量化對提升續航裏（lǐ）程有著（zhe）非（fēi）常顯著的作用。據統計，在純電動汽車的動力電（diàn）池重量不變的前提下，整車整備質量每減輕１００公斤，續航裏程可以增加１２－１３公裏。

1.2 汽車的輕量化是（shì）汽車發展的三大趨勢之（zhī）一，推進新能源汽車的（de）輕量化將助（zhù）力提升我國的汽車產品的競爭力

汽車的輕量化除了可以顯著降低（dī）能量消耗，提升電動汽車（chē）的續航裏程外，對提升車輛的（de）加速性能、操作穩（wěn）定性、製動性能、行車噪音、行駛平順性等也都有明顯的（de）助益。因此，順應（yīng）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（néng）源汽車的輕量化水平，不僅可以（yǐ）提升汽車的各項性能指（zhǐ）標，還（hái）可以有效控製汽車的生產成本，提高市場競（jìng）爭力。

1.3 汽車產業作為一個產業鏈比較長的產業，新能源汽車的輕量化的發展可以帶動產業（yè）上下遊相（xiàng）關（guān）領（lǐng）域的轉型升級汽車的輕量（liàng）化涉（shè）及汽車生產、維修、回（huí）收（shōu）等多個相關產業（yè）。汽車輕量化的快速發展必然會刺激汽車輕量化材料的研發和革新，對多材料混合運（yùn）用技術（shù）如焊接、鉚接等的（de）發展也將有直接的強勁（jìn）推動作用，對汽車的生產裝（zhuāng）備也會提出更高的要求。近年新（xīn）能（néng）源（yuán）汽車技術飛速發展，技術越來越（yuè）成熟，與之配套的充電等社會公共設施也越來越健全，再加上新能源（yuán）汽車因相較於傳統燃油車（chē）更低的用車成本等優勢，使（shǐ）新能源車（chē）越來越受到消費（fèi）者的喜愛。新能源汽（qì）車的銷量開始井噴式增長（zhǎng），在此背景下，新能源汽車輕量化（huà）旺盛的需求對汽（qì）車產業上下遊相關領域轉型升級的推動作用越來越強勁。

02    鋁合金在新能源 汽車輕量化領域應用的優勢

使用先進的製造（zào）工藝、對結構進行優化設計和應（yīng）用輕量化的材料是目前汽車輕量化的三（sān）大技術手段（duàn）。其中輕量化材料的（de）運用是最直接（jiē）、最有效（xiào）的方（fāng）式。相比（bǐ）其（qí）他工程材料，鋁合金材料因具備諸（zhū）多優勢，因此一開始便便到了汽車工程師的青睞。具體而言，鋁合（hé）金在新能源汽車的輕量化領域具有一下優勢：

（１）鋁合金材料可以廣泛應用於新能源汽車的（de）輕量化領域。鋁合金具有（yǒu）較高的比強度和優良的加（jiā）工成形性，可以應用於製（zhì）造（zào）汽車的各種部件（jiàn）和零件。鋁合金材（cái）料可分為變形鋁合金和鑄造（zào）鋁合金兩大類型。其中，熱交換器係統部件、車身骨架、車門等可以應用變形鋁合金製造；而加速踏板、車輪、方向盤、電機（jī）外殼等（děng）可以（yǐ）應用鑄造鋁（lǚ）合金生產。因鋁合金的優良性能，使鋁合金在當（dāng）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（lǚ）合金材料的廣泛應用（yòng）從某種程度上可以降低新能源（yuán）汽車的（de）生產製造成本。鋁礦在地球上的儲存量非常大，因此鋁合金（jīn）材料相較於（yú）鎂合金材料、碳（tàn）纖維材料等成本（běn）更低（dī），此外（wài）鋁（lǚ）合金具有良好的耐蝕性，且熔點低，可以實現（xiàn）非常高的回收（shōu）利用率，可以實現新能（néng）源汽車生產材料的循環（huán）利（lì）用。

（３）鋁合金材料相較於其他汽車輕量化材料減（jiǎn）重潛力更大。當前主流（liú）的汽車輕（qīng）量化材料有鋁合金、高強度鋼、鎂合金、碳纖（xiān）維材料等。但其中鎂（měi）合金和碳纖（xiān）維材料因價格、加工工藝等因（yīn）素的（de）製約，目前使用（yòng）的並不多。而鋁合金材（cái）料相較與高強度鋼，比強度高，密度較小，減（jiǎn）重潛力更大。

（４）鋁合金材料製造工藝成（chéng）熟，除鑄造等成型工藝外，還（hái）發展出了焊接、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汽車的生（shēng）產製造過程中運用。因此，鋁合金材料在眾（zhòng）多汽車輕量化材料中脫穎而出，漸漸成為了汽車輕量化（huà）的主流材料。

03    新能源汽車輕量化領域鋁合金材料焊接研究現狀

鋁合金在新能源汽（qì）車的輕量化中有著（zhe）舉足輕重的作用，但（dàn）在生產和（hé）使用過程仍麵臨生產工（gōng）藝、安全等挑戰。汽車生產製造過程中（zhōng）各零部件的連接方式有焊（hàn）接、鉚接、螺接等，其中焊接（jiē）因工藝（yì）簡單、性價比高、性能優越以及方便自動化流水作業等優點，是當前汽車（chē）零部件（jiàn）連接采取的主要工藝方式。隨著新能源汽車輕量化需求的日益旺盛（shèng），鋁合金在新能源汽車的生產製造過程中的應用會（huì）越來越多。但要提高鋁（lǚ）合金材料在新能源汽（qì）車生產製造（zào）中的運用量，就不得不對鋁合金的焊接工藝進（jìn）行更深入的研（yán）究，提高鋁（lǚ）合金焊接的質量和效率（lǜ），並有效降低成本（běn）。焊接作為一（yī）種（zhǒng）成熟的連接方式，目前已經發展出多種（zhǒng）技術（shù）路線（xiàn），其中廣泛應用於汽車生產（chǎn）製造中的（de）有有激光焊接、非熔化極惰性（xìng）氣體保護電弧焊（ＴＩＧ焊）、熔化極惰性氣體（tǐ）保護（hù）焊（ＭＩＧ焊）、攪拌摩擦焊（ＦＳＷ焊）等（děng）。

3.1 新能源汽車領（lǐng）域鋁合金激光焊接

激（jī）光焊（hàn）接在汽車生產製造過程中應（yīng）用很廣泛，具有焊接效率高，焊接（jiē）變形小，焊接能量密度高的（de）技術特點。在新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（yán）究主要聚焦在兩個方向：一（yī）個（gè）方向（xiàng）是激光焊接工藝對鋁合金焊接接頭性能影（yǐng）響，如激（jī）光焊接工藝對（duì）鋁合金焊接接頭的力學性能和耐腐（fǔ）蝕性能研究、接頭的組織及性能研究等。另（lìng）外一個方向是鋁合金激光焊接（jiē）過程中的缺陷，如鋁合金激光焊接頭顯微組（zǔ）織的研究、鋁合金激光焊接接頭氣孔、裂紋、變形的預測研究等（děng）。在國內外專家學者的共同努力（lì）下，鋁合金材料激光焊接工藝得到了不斷地（dì）改善（shàn），焊接接頭的力學性能和（hé）耐腐蝕性（xìng）能得到了較大幅度的（de）提升，焊接接頭的缺陷率也得到了很好的控製（zhì），能較好的（de）滿足新（xīn）能源汽（qì）車生產製造的工藝需求。此外，信息技術的快速迭代助推了工業機器人的快速發展，以視覺係統、機器人技術以及信息技術加持的遠程激光焊接技術也在（zài）快速的（de）發展。新能源汽車生產過程（chéng）的（de）鋁合（hé）金材（cái）料激光焊接技術的自動化（huà）、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（hú）焊（ＴＩＧ 焊）

非熔化極惰性氣體保護（hù）電弧焊非常適（shì）用與薄板（bǎn）鋁合金材料的焊接，技術也（yě）很成熟。采用（yòng）ＴＩＧ焊接方法焊接鋁合金（jīn）不僅可以獲得美觀的連續魚鱗狀焊縫，還能自動同步清除鋁合金焊接件表麵的（de）氧化膜，進而改善鋁合金焊接接頭的質量。但是，ＴＩＧ焊接有著天然的自身缺陷，它的鎢電（diàn）極承載電流的（de）能力有限，當有承載大電流時，容易（yì）被熔化和蒸發，由此產（chǎn）生的（de）鎢電極微粒，也有掉入焊接熔池影響焊（hàn）接質量的可能。除（chú）此之外，生（shēng）產效率低（dī）、熔深淺、熔敷速度小（xiǎo）等不能滿足高效高質量的焊接要求的缺（quē）陷，也限製了ＴＩＧ焊接方法（fǎ）在新能源汽車領域的應用。為了（le）適應新能源汽車（chē）工業快速發展對於鋁合金（jīn）焊接高質量、高效率（lǜ）的（de）生產要求（qiú），近年不少學者對ＴＩＧ焊接進（jìn）行了改進研究，成功研發出了雙槍ＴＩＧ焊、熱絲ＴＩＧ焊、Ａ－ＴＩＧ焊等焊接方法。雙槍ＴＩＧ焊焊接電弧集中，相比如傳統ＴＩＧ焊熔（róng）深得到（dào）明顯增加，改變了傳統ＴＩＧ不太適用於鋁（lǚ）合金厚板材焊接的境況，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（de）弊端，焊接（jiē）速度在傳統ＴＩＧ焊的基礎上提高了一倍以上，而且焊接電弧穩定，沒有較大波動，確保了鋁合金焊接接頭優良的（de）性能，以及良好的焊接成形外（wài）觀。而Ａ－ＴＩＧ焊則在焊接質量（liàng）上進行了改（gǎi）善和提升（shēng），在相同的焊接速度（dù）下，Ａ－ＴＩＧ焊相較於傳統ＴＩＧ焊可以采用更（gèng）小的焊接電流，進而可以減（jiǎn）少鋁合金在焊接過程中的熱（rè）變形，與此同時為（wéi）增加鋁合金焊接件的焊縫力學性能（néng），Ａ－ＴＩＧ焊（hàn）還改變了活性劑的組成（chéng），使鋁合金（jīn）焊接接頭的組織性能得到（dào）提升。

3.3 新能源汽車領域鋁合金熔化極惰性氣體保護焊 （ＭＩＧ 焊）

得益於國內外專家學者的持續關注和深入研究，鋁（lǚ）合金焊接技術得到不斷提升，焊接方式也日益豐富（fù）成熟（shú）。在當前眾多鋁合金焊接技術中應用最（zuì）廣泛的是熔化極惰（duò）性氣體保護電（diàn）弧焊（ＭＩＧ焊）。采用ＭＩＧ焊焊接鋁合金可以獲得非常優（yōu）質的焊接構件（jiàn），因此在（zài）工程（chéng）應用中ＭＩＧ焊很受工程師（shī）們（men）的青（qīng）睞。同時（shí），ＭＩＧ焊也是專家學者們研究的焦點，近年研發出了不少鋁合金ＭＩＧ焊新工藝。雙脈衝ＭＩＧ焊、雙（shuāng）極性脈衝ＭＩＧ焊以（yǐ）及ＣＭＴ焊便是鋁（lǚ）合金ＭＩＧ焊新工（gōng）藝中應用頻率最高的。雙脈衝（chōng）ＭＩＧ焊是通（tōng）過改進優化單脈（mò）衝（chōng）焊接技術發展而來，具有可調參數多，可合理（lǐ）的控製輸入能量，以及可對（duì）焊接工藝參數進行靈（líng）活的匹（pǐ）配等（děng）優點。使用雙（shuāng）脈衝ＭＩＧ焊焊接鋁合金材料可以獲得穩定可靠的高質（zhì）量的焊縫。在眾多工業領域廣泛應用的雙極性脈（mò）衝ＭＩＧ焊則結合了反向接法脈衝ＭＩＧ焊（ＥＮ極焊）和（hé）直流正向接（jiē）法脈衝ＭＩＧ焊（ＥＰ極焊）。而作為短路過渡焊技術的ＣＭＴ焊在焊接過程中，可以對輸入的能量進行精確地控製，可以使熔池與焊絲快速分離，有效地減少飛濺。因具有（yǒu）以上優點，ＣＭＴ焊（hàn）特別適合於超薄板的焊接，可以獲得較高質量水平的超薄板焊件。

3.4 新能（néng）源汽（qì）車領域（yù）鋁合金（jīn）攪拌摩擦焊（ＦＳＷ 焊）

鋁合金攪拌摩擦焊經（jīng）過近３０年的發（fā）展，在厚鋁合金板（bǎn）材焊接方麵有（yǒu）了重大突破，已經可以高效率高質量的焊接１．２至６毫米的厚（hòu）鋁合金板材。鋁合金攪拌摩擦焊經過幾十年的發展革新，也從單一能場焊接發展出了多種複合能場焊機方式。鋁合金攪拌（bàn）摩擦焊的研究也吸引了國內外學者的關注，其中攪拌摩擦焊焊接接頭的裝配方式和焊（hàn）接工藝參數是當下研究的重點。其中，在接（jiē）頭裝配方式的選擇上，有Ｔ型裝配、對接、對－搭接和搭接等（děng）。

04   新能（néng）源汽車輕量化領（lǐng）域鋁合金（jīn）材料焊接研（yán）究展望

科技一（yī）般指科學技術。社會上（shàng）習慣於把科（kē）學（xué）和技（jì）術連在一起，統稱為科學技術，簡稱科技。實際二者既有密切聯係，又有重要區別。實際二者既（jì）有密切聯係，又（yòu）有（yǒu）重要區別。科學解決（jué）理論（lùn）問題（tí），技術解決實際問（wèn）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（shēn）結構（gòu）的特殊性，車輛的迫切需要輕（qīng）量化，以（yǐ）期通過減少自身重量從（cóng）而增加（jiā）續航裏程。鋁合金材料不僅性能優異且可實現再生循環利用，因此在汽車輕量化材（cái）料（liào）中具有明顯的優（yōu）勢，越來越廣泛的應用於新能源汽車的生產製造過程中。新能源汽（qì）車在生（shēng）產製造中的鋁合金（jīn）使用量已（yǐ）經超過（guò）多數的傳統燃油車。隨著我國新能源汽（qì）車近（jìn）幾年的井噴式發（fā）展，必然會進一步拉動鋁合金在（zài）汽車行業的廣泛應用。因此關於提升鋁合金焊接件的焊接質（zhì）量的研究將會成（chéng）為（wéi）研究焦點。鋁合金激（jī）光焊接、鋁合金熔化極惰性氣體（tǐ）保護焊（ＭＩＧ焊）、鋁合金攪拌摩（mó）擦焊（ＦＳＷ焊）等鋁合金焊接技術的（de）研究將會更加深入，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充分發揮減重優（yōu）勢。

作為一家現代化精密機械零件製造生產商，深圳市華正精密技（jì）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，並整合快速成（chéng）型、模具、後處（chù）理等配套的製造資源，為客戶提供（gòng）快速打樣、中小批量生（shēng）產製造和試裝，真正做到省心省力（lì）的一站式服務；企業擁有台灣（wān）進（jìn）口的電腦鑼、銑床、車床、磨床等精密（mì）機械加工設備以及富有非（fēi）標產（chǎn）生產經驗的技術（shù）團隊，生產經驗豐富。谘詢電話：15338735632（微信同號）