概述

寻求意向单位合作开展新能源汽车铝合金电池托盘高质高效搅拌摩擦焊接关键技术研发与产业化应用

需求详情

1、技术需求。目前国内动力电池、储能电池，选择使用液冷托盘存储，公司技术路线是使用搅拌摩擦焊接技术，将水冷板与电池托盘焊接加工，但在焊接过程中存在一些问题：（1）焊接效率低，目前移动速度为850mm/min。搅拌摩擦焊接过程中，产热量主要受到搅拌头旋转速度和移动速度影响，产热量会影响材料流动特性、微观组织演变。搅拌头旋转速度受到机床设备的制约，如何在旋转速度不变的情况下提高移动速度，使总体产热量满足接头的性能要求，是提高焊接效率要考虑的关键问题。（2）搅拌头磨损问题，目前搅拌头的焊接距离为1000m。当焊接一定距离，搅拌头发生磨损后，搅拌针的廓形会发生变化影响产热量和对材料的搅动作用，进而影响接头性能。此外，搅拌头磨损后，频繁拆卸，也会影响焊接效率。因此，如何改善提高搅拌头的耐磨性，提高搅拌头的寿命，在一定长度上也能提高焊接效率。（3）接头焊接微缺陷难以发现。电池托盘搅拌摩擦焊接后，液冷流道焊缝上毫米级的孔洞缺陷可以通过X射线检测发现，但是对于一些微小的焊接缺陷难以发现。这些微缺陷通过气密性检测能够满足要求，但在使用一段时间后会发生泄漏。因此，如何发现焊缝上的微缺陷是提高电池托盘质量的关键。2、行业代表性。电池托盘(箱体)是新能源汽车电力系统的重要组成部分，是电池系统安全性的重要保障，同时也是电动汽车定制化程度较高的零部件。电池箱体经历了不同的发展阶段，由最初的钢制箱体，发展到目前的铝合金箱体。铝合金电池箱体的焊接方式主要有钨极氩弧焊、冷金属过渡焊、搅拌摩擦焊和激光焊以及新兴的螺栓自拧紧技术。《安徽省“十四五”汽车产业高质量发展规划》中明确提出，到2025年，汽车产业力争产值超过1万亿元，生产规模超过300万辆，新能源汽车产量占比超过40%。新能源汽车是引领未来的产业，更是我省重点发展的新兴产业。在“双碳”驱动和电动智能化技术迭代升级的大背景下，新能源汽车已进入全产业链加速发展期。因此，项目的顺利实施对我省突破铝合金电池箱体关键制造技术具有重要意义。3、需求合理性。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》明确提出，到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右，到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流。铝合金电池箱体作为新能源汽车电力系统中十分重要的部件，随着新能源汽车需求量增加，将促进汽车用铝合金电池箱体需求量增长。企业目前主力产品是动力电池箱体、储能电池箱体，并与国轩高科、宇通客车、安凯客车等企业建立了实质性合作关系，生产的铝合金电池箱体产品已经得到应用，也符合企业战略规划。4、技术创新性。为了解决上述铝合金电池托盘搅拌摩擦焊接存在的问题，本项目提出一种微织构涂层搅拌头制备方法，通过定向增摩微织构来增加搅拌头表面与铝合金材料的摩擦系数，增大产热量。此外，通过表层的耐磨涂层来增加搅拌头表面的耐磨性，提高搅拌头使用寿命。微织构涂层搅拌头能够在旋转速度不变的情况下提高搅拌头的总产热量，这样就可以提高搅拌头的移动速度，使总产热量满足焊缝成形要求。在焊缝微缺陷检测方面，本项目提出采用声发射技术来监测焊缝质量，根据声发射数据特征向量集构建缺陷识别模型，获得焊接接头缺陷的定性和定量判断依据，对焊接过程中的缺陷进行高效准确的识别，形成搅拌摩擦焊焊接缺陷评估方法，实现电池托盘高速搅拌摩擦焊接头质量评价和预测，具有行业先进性。【技术指标】[1] 搅拌头的使用寿命：焊接长度LT≥1500m；与原有指标相比，提高25%；[2] 搅拌摩擦焊的焊接速度：焊接速度V≥1000mm/min；与原有指标相比，提高15%。[3] 气密性检测：压力320kPa，保压时间60s，泄漏量≤50Pa；[4] 项目周期内带动研发投入200万元，生产工艺成熟后，每年新增销售收入600万元，新增利润50万元，新增税收20万元；[5] 申请专利3项，其中发明专利1项，并实现转化并推广应用；制定新工艺1套，形成企业完整的技术标准体系。