智能制造要求下的新能源汽车焊接技术探讨

徐锴

厦门金龙联合汽车工业有限公司绍兴分公司 浙江省绍兴市 312000

1 引言

当前世界上各个国家经济社会的发展所依赖的还是对石油的消耗。但是石油属于非再生能源，其储量十分有限，如果按照这样的速度一直持续应用下去，将会对全球经济发展产生致命影响，使其面临更加严重的挑战。我国早在2006年时期，就已经取代了日本，成为世界上第二大新车消费市场，仅仅次于美国[1]。进入到新世纪以来，人们逐渐认识到了绿色发展的重要性以及能源问题的严峻性。关于能源相关的问题也被正是列入到我国能源安全产略当中。

2 新能源汽车及其焊接技术相关内容阐述

2.1 新能源汽车基本内容

汽车使用传统的石油，所带来的不仅仅是能源消耗导致能源严重短缺问题，同时也对世界环境的恶化以及温室气体的排放产生了不良影响。当前世界上空气当中不少污染物都是来自于汽车尾气，比如一氧化碳，80%来自于汽车尾气；氮氧化合物40%，城市颗粒污染物中的20%至30%来自于汽车尾气。环境问题进而会对人们的生命健康产生严重威胁，也得到了国家的重视[2]。近几年新能源相关技术逐渐发展成熟，以新能源为基础的电动车、汽车等也都纷纷上市，其带来的环境效益十分显著，在今后愈加重视环境问题的背景下，新能源汽车也会成为今后的发展趋势。

上海世博会在2010年时期提出了绿色环保的目标，我国在十三五规划当中也将绿色发展理念纳入到新兴发展理念当中，更加重视人与自然的和谐相处。新能源的发展也为新能源汽车的发展奠定了基础。不同国家在新能源汽车的技术发展路线上也存在较大的差异。当前电动汽车技术是新能源汽车技术当中的主流技术。电动汽车技术可以分为染料电池，混合动力以及纯电动汽车技术等。

当前虽然电动汽车技术已经逐渐成熟，但是也存在一定的问题，比如制造成本，续驶里程等方面仍然与传统的燃油汽车存在差异。根据蓄电池自身的差异，在体积，重量，功率，成本和充电时间等方面存在问题，这些也都成为了电动汽车在当下社会进一步发展的瓶颈。将这些问题归纳起来就是：续驶里程十分有限；电池的使用寿命相对较短；电池需要花费较为昂贵的价格，充电网点以及充电时间等问题在短时间内得不到有效解决[3]。

2.2 焊接技术相关内容阐述

2.2.1 激光焊接技术

当前在新能源汽车当中应用比较广泛的焊接技术为激光焊接，这种新型的焊接技术也已经被成功的应用在粉末冶金，生物医药，电子封装，汽车工业，航空航天等方面。新能源汽车而言，其核心部件之一就是电机。在具体制造新能源汽车的过程中对于电机的要求也十分高。尤其是在试件的焊接过程中需要更高强度，精密度更高，热影响更少，但是在焊接的过程中焊接操作空间角度十分有限，会被闲置。激光焊接与传统的焊接方法相比，在新能源汽车当中应用具备显著的优势，而且在未来也会成为必然的发展趋势。

2.2.2 新能源汽车当中激光焊接技术的优点

激光焊接技术的应用需要借助于高能量密度激光束，将其当做热源，属于一种精密度较高，而且焊接效率高的焊接方法[4]。与传统常用的焊接技术相比，激光焊接技术在新能源汽车当中的应用优势主要表现为以下几个方面；

第一，能够将热入量最大限度的降低，也会让热影响区域的范围不断缩小，从而导致因为热传导产生的不利影响发生率降到最低。

第二，在应用激光焊接技术的过程中不需要使用电极，所以也不需要考虑到电极自身受损或者是所带来的污染问题。因为机关焊接不同于一般额接触式焊接方法，也能够减少对机具的损耗和形变影响。

第三，激光束在聚焦、对准时具备优点，会受到化学仪器的导引，在具体焊接的过程中只需要放置在距离工件比较适当的距离就可以。同时在导引的过程中只需要在障碍间或者是工件周围的机具之间进行，受到空间限制也会更小。

第四，在相对密闭的空间，即内部气体环境或者是真空环境下，激光束可以实现在很小范围之内的聚集，所以能够实现对很小范围部件的焊接。激光焊接可以焊接的材料种类十分广泛，甚至也能够实现不同种类异质材料的焊接。

第五，在激光焊接的过程中容易变成高速焊接，可以实现电脑或者数位控制。如果所焊接的是一些细径线材料时，不会像使用电弧焊接时受到回熔的影响，也不会受到磁场所带来的影响，能够在焊接的过程中更加准确的对准需要焊接的部件。

第六，可以实现两种物性不同材料的焊接，比如两种不同电阻的金属材料等。

第七，在实际焊接的过程中不需要使用x射线来进行保护，同时也不需要真空环境。

第八，如果在激光焊接的过程中采用的是穿孔式焊接方式，焊道的深度与宽度的比例可以超过12：1。

第九，可以通过实现对装置的转换来同时将激光束传递到不同的工作站当中。

新能源汽车在制造的过程中采用激光焊方式可以使其社会与经济效益得到显著提升，同时也会提升焊接接口的品质，使其稳定性得到显著提高，降低了因为接头问题而导致的事故及带来的事故损失，从另一个层面来看也会使成本有所降低。另外，激光焊技术在新能源汽车制造当中的应用也会解决传统焊接技术所存在的环境污染问题，电磁辐射等问题，社会效益显著。

3 新能源汽车制造当中激光焊接技术的应用

3.1 焊接电机的转子和定子冲片

在具体焊接的过程中需要使用到胶结、焊接、扣片、铆接等不同的多样化的加工工艺，在以上几种加工工艺当中，焊接工艺属于其中成本相对更低，质量更高的方式。焊接件需要将硅钢片作为定子铁芯的原料，在经过了剪切，冲等相关的加工工艺滞后，禁固叠压叠片，再按照一定的距离在定子外壁上焊接焊缝，这样就能让硅钢片表面熔接起来，形成一个新的整体。在焊接电机定子的进程中，所采用的工艺也从焊条电弧焊，二氧化碳气体保护焊进展到现在的激光焊等。如果从焊接的工艺性角度来看，激光焊接更加理想一些，因为最初的两种焊接方法在飞溅大以及成形差上存在短板。电机定子叠片的材料通常会选择热轧或者冷轧硅钢片，焊接性质十分良好。如果采用激光焊接方法，其在对生产力提高有所帮助的同时，也使生产环境的安全条件等得到改善，减少不良氧化物对于人体所产生的不良危害。另外，借助于计算机来对激光束的输出进行控制，让定子可以符合焊接缝需求，通过一两次焊接就可以完成，节省时间也会大大减少形变量。

3.2 转子轴压环与转子轴的焊接

在焊接这两个构件时，所采用的焊接方式一般为钨极氩弧焊以及二氧化碳气体焊接方法，但是焊接会产生较大的形变量，而且受到热影响的区域也较大。焊接产生的热浪也会影响到电机机体内磁钢的影响。如果采用激光焊接则会增加密度，集中能量，加快速度，提高效率，形变减少，受热影响小。效果更加明显。

3.3 离合器以及转子轴焊接

在焊接这两个部件时，需要确保焊缝的熔深超过4mm，采用钨极氩弧焊以及二氧化碳气体焊接方式都能够让焊缝达到要求，可是形变量较大。其他方法会对工件的精度产生不利影响，所以可以采用小功率填丝激光焊接方法，提高部件焊接与装配精度，对焊缝区域的组织性能进行较好的控制。

3.4 焊接密封铝合金壳体

电机机身以及铝合金壳体之间的连接通常会采用螺栓或者是铆钉，这样就能够起到加固和密封的作用。但是传统的密封方式会因为垫圈发生老化而逐渐减弱，对于电机的整体性能产生不良影响。如果在焊接的过程中采用无缝焊接代替传统的焊接方式，使机身的重量减轻，减少生产周期，同时也提升电机的密封性能。对于其他材料而言，铝合金自身的焊接性能比较差，所以需要使用激光焊技术或者是钨极氩弧焊技术。

4 结语

新能源汽车的出现以及投入应用顺应了当前绿色发展的理念。但是其生产与推广也受到了不少因素的限制，焊接技术是新能源汽车电机制造当中的重要环节，焊接技术的选择及应用会对最终的焊接效果产生影响。本文主要阐述了激光焊接技术的优点，比如能够满足不同材料焊接的需求，借助于激光本身的优点，让其实现360度范围内的无死角焊接，这在应用传统焊接技术的情况下是根本无法实现的。同时也对激光焊接技术在新能源汽车当中的具体应用进行分析，指出其将会带来更好的社会与经济效益。未来在新能源汽车的投入应用当中，焊接技术也会实现新的发展与更新，为新能源汽车质量提供保障。