快速迭代的新能源汽车电驱系统, 正对着高集成度、高功率密度、轻量化的方向飞奔。架构设计的高度集成, 有效优化了整车的空间布局与降低了整车能耗以及制造成本, 然而却对核心散热部件的制造精度、可靠性提出了更为严格苛刻的标准。
当中, 铝合金集成式冷却壳体有着一个身份, 那就是它是电控系统、多合一电驱总成的核心散热载体, 这种情况下, 它的焊接质量直接就决定了电驱系统的散热效率, 还决定了其运行稳定性以及整车高压安全。在面对压铸铝壳体焊接的行业共性难题时, 宝辰鑫双光束激光焊接工艺依靠精准、高效、低变形等技术方面存在的优势, 变成了电驱壳体制造提质增效的重要解决办法, 给行业量产升级提供了核心技术支撑。
工艺瓶颈凸显 传统焊接制约电驱壳体高端化升级
铝合金集成式冷却壳体在新能源汽车电控、多合一电驱总成上搭载, 它内置复杂三维异形液冷流道, 依靠液冷循环带走电驱工作产生的热量, 避免了核心电控元件因为积热而失效, 它是保障三电系统安全稳定运行的关键部件, 这个部件是采用高强度压铸铝一体成型进行制造的, 要通过盖板精密密封焊接来形成完整闭环冷却系统, 其焊接工艺直接关乎整车高压电气安全。
当今当前占据行业主流地位的传统焊接工艺, 已然根本无法适配新一代电驱冷却壳体的制造所需, 长久以来一直存在着三大核心技术方面的难题, 这三大难题已然成了制约量产质量提升、轻量化得以落地实施的最为关键的卡点。
首先存在着超高气密性工艺门槛, 冷却壳体内部的冷却液紧挨着高压电控元器件, 而且一旦焊缝出现了微漏甚至渗水的情况, 那么就极其容易引发电路短路以及部件烧毁等等安全故障基于此, 这便对焊缝提出了需要达到零缺陷以及高致密性标准进而满足工业级乃至航空级气密检测要求的条件, 然而传统工艺却很难稳定落实到达标这一状况。
压铸铝材质焊接存在固有缺陷, 这在其次。压铸铝合金内部气体丰富、杂质众多, 其材质特质特殊, 当运用传统焊接工艺进行加工时, 极容易出现气孔、飞溅、爆点等情况, 这会直接致使产品气密打压测试不达标, 良品率难于提升, 对规模化量产效率产生严重制约。
难题是最后那种复杂结构热变形控制, 冷却壳体流道多是异形结构, 不对称且多分支, 为适配电驱集成化布局，焊道轨迹复杂, 传统焊接热输入量大, 热量分布不均, 很容易让铝合金薄壁壳体发生变形, 破坏密封面平整度以及尺寸公差, 在行业薄壁轻量化的发展趋向之下, 这一工艺弊端又被进一步放大了。
与此同时, 搅拌摩擦焊这类传统工艺的适配短板变得越发明显, TIG焊等传统工艺的适配短板也是如此。搅拌摩擦焊需要预留专属收刀之所, 对材料特性、形状匹配性具有极大限制以及其空间利用率很低还难以适配紧凑化壳体设计。TIG焊由于热影响范围大, 薄壁盖板极其容易导致焊穿, 所以行业往往需要加厚盖板厚度以此保障工艺具备可行性, 然而这严重违背新能源汽车既要求轻量化又要求降本增效且是核心发展目标的诉求。行业急切需要一套焊接工装, 其不仅要具备高精度, 还要有低变形、高良品率的特质, 从而突破制造瓶颈。
双光束激光焊接技术 实现品质效率双升级
深圳市宝辰鑫激光科技有限公司推出一站式双光束光纤摆动激光焊接工艺, 针对压铸铝冷却壳体的材质特性, 针对压铸铝冷却壳体的复杂结构, 针对压铸铝冷却壳体的高密封焊接需求, 该 工艺依托同波长双光束激光器核心设备, 搭配摆动焊接头, 搭配高精度控制系统, 搭配同轴气保防护组件等, 针对性地解决 传统焊接在气孔多方面的行业痛点, 针对性地解决传统焊接在变形大方面的行业痛点, 针对性地解决传统焊接在气密性差方面的行业痛点, 针对性地解决传统焊接在效率低方面的行业痛点, 实现电驱壳体焊接工艺的全方位升级。
据悉, 此方案所搭载的DBW环形光斑激光器, 借由内环深熔焊、外环预热/后热的协同调控, 能够快速且稳定地焊接匙孔、抑制焊接飞溅, 自源头削减压铸铝焊接的固有缺陷。配以摆动焊接头, 借助高频动态摆动光斑打散熔池, 促使铝材内部气体充分逸出, 完全解决焊缝气孔难题。最终成型的焊缝连续且均匀、致密性出色, 得以稳定通过严苛的气密防泄漏测试。
在于精度控制这一方面，以及形变优化这一方面, 那整套工艺, 它搭载了高精度三轴联动控制系统, 它能够具有柔性, 去适配各种各样的 2D、3D 复杂异形焊道, 还能够精准地应对壳体拐角、异形分支等焊接难点。这个系统, 可以实时动态地调制激光能量吖, 能够有效地规避焊道过烧、熔深不均等之类的问题。依靠超低热输入特性, 工艺热影响区范围是极小的, 工件焊接之后基本上是没有形变、没有尺寸偏差的哩, 不需要二次校形处理, 大幅度地简化了生产工序、提升了加工精度以及生产效率咧。
设置工艺配套的独有的同轴或者侧吹保护气体喷嘴还有工装夹具, 以此来杜绝焊缝氧化问题, 在整个过程中对于处在高温下的熔池开展隔绝空气的防护举措, 这样能有效地防止焊缝出现氧化进而发生变色的情况, 保证焊道成型能够既平整又美观, 同时兼顾产品性能以及外观品质。
实际打样测试得出的数据能够表明, 那种双光束激光焊接工艺有着超厉害的落地实用性能。在没有专用工装进行辅助, 仅仅是依靠人工来示教焊接轨迹的状况下, 凭借动态摆动激光高速循迹技术, 还有同轴蓝光与气保辅助技术, 就能够达成自动化的精准走位, 焊接的整个过程稳定不存在卡顿现象。成品的焊缝完整并且连续, 拐角的过渡很顺滑, 没有飞溅残留, 也没有明显的焊接缺陷, 焊道的一致性极为优异。按工艺工程师所讲, 此工艺处于量产时期的时候, 能够引入视觉定位系统, 进而促使焊接的一致性以及产线自动化的水平而得到进一步的提高, 完全能够适应大批量、标准化的量产节拍。
多维优势凸显：良率、效率与轻量化的兼得
与搅拌摩擦焊、TIG焊等传统工艺相比较, 宝辰鑫双光束激光焊接方案, 在良品率这个维度展现出显著优势, 在生产效率这个维度展现出显著优势, 在结构轻量化这个维度展现出显著优势, 给到新能源电驱制造产业一个更优的工艺解决方案。
于品质领域而言, 透过稳固的双光束激光光源开展操作, 借助精准的实时能量实施调控, 再进行自动化焊接加工, 将传统工艺里良品率波动幅度大这一问题得以完全解决, 产品合格率得以大幅度提升, 旨在为规模化量产稳固品质基础。
在产能这个层面上看, 激光焊接, 它速度是很快的, 而且自动化程度还比较高, 跟TIG焊相比, 跟搅拌摩擦焊作比较, 能把焊缝效率在原有基础上实现一倍的提升, 能非常不错地刚刚好适配那个做新能源汽车行业要求的高速产品生产量, 以及快速更新换代的生产出来的要求。
于轻量化范畴, “压铸成型与双光束激光焊接”一体化密封举措，正加快替换传统螺栓紧固以及密封圈的厚重构造。该新工艺让壳体结构得以简化, 使得盖板能够运用更薄的规格, 并且能够释放壳体结构设计的空间, 去适配多合一电驱的复杂流道布局, 为电驱系统的小型化、轻量化以及功率密度给予了可靠的工艺支持。
行业展望：工艺革新赋能三电制造高质量发展
这里是新能源汽车产业高质量发展的核心赛道, 是电驱系统的散热安全与轻量化升级的所在之处。宝辰鑫双光束激光焊接方案, 精准地贴合了行业痛点, 凭借精密化、高效化、轻量化的工艺优势, 兼顾了电控系统高压安全需求以及企业量产提质增效目标, 为铝合金冷却壳体焊接提供了行业优质解决方案。
随着新能源汽车朝着高端化、集成化、轻量化方向, 进程不断持续快速推动, 底层制造工艺的精细化革新将成为产业竞争的核心壁垒。业内人士表明, 以双光束激光焊接作为代表的创新工艺, 正在不断持续突破传统制造瓶颈, 助力打造具备更高可靠性、更高能效、更轻量化特点的电驱产品, 源源不断持续为新能源汽车产业高质量发展注入创新动能。
