Новости

Часть 2. Технология: экструзия алюминия + сварка трением с перемешиванием как основное направление, лазерная сварка и FDS или станут будущим направлением

1. По сравнению с литьем под давлением и штамповкой, в настоящее время основной технологией изготовления аккумуляторных ящиков является экструзия алюминиевых профилей с последующей сваркой.

1) Глубина протяжки корпуса под аккумуляторную батарею, сваренную штампованной алюминиевой пластиной, недостаточная вибро- и ударопрочность аккумуляторной батареи и другие проблемы требуют от автомобильных предприятий наличия мощного комплексного проектирования кузова и шасси;

2) Литой алюминиевый поддон для батареи в режиме литья под давлением принимает всю одноразовую формовку. Недостатком является то, что алюминиевый сплав склонен к подливке, трещинам, холодной изоляции, углублению, пористости и другим дефектам в процессе литья. Герметизирующие свойства продукта после литья плохие, а удлинение литого алюминиевого сплава низкое, что склонно к деформации после столкновения;

3) Экструдированный поддон для батареи из алюминиевого сплава является в настоящее время основной схемой проектирования поддона для батареи, которая посредством сращивания и обработки профилей удовлетворяет различным потребностям, имеет преимущества гибкой конструкции, удобной обработки, простоты модификации и т. д. Производительность Экструдированный поддон для батареи из алюминиевого сплава обладает высокой жесткостью, устойчивостью к вибрации, экструзией и ударопрочностью.

2. В частности, процесс экструзии алюминия для формирования аккумуляторного отсека выглядит следующим образом:

Нижняя пластина корпуса коробки формируется путем сварки трением с перемешиванием после того, как алюминиевая полоса экструдирована, а нижний корпус коробки формируется путем сварки с четырьмя боковыми пластинами. В настоящее время основной алюминиевый профиль использует обычный 6063 или 6016, предел прочности на разрыв в основном составляет от 220 до 240 МПа, если использовать более прочный экструдированный алюминий, предел прочности на разрыв может достигать более 400 МПа, по сравнению с обычным алюминиевым профилем коробка может снизить вес на 20% ~ 30%.

3. Технология сварки также постоянно совершенствуется, в настоящее время основным направлением является сварка трением с перемешиванием.

Из-за необходимости соединения профиля технология сварки оказывает большое влияние на плоскостность и точность аккумуляторного ящика. Технология сварки аккумуляторного ящика делится на традиционную сварку (TIG-сварка, CMT), а также на нынешнюю распространенную сварку трением (FSW), более продвинутую лазерную сварку, технологию самозатягивания болтов (FDS) и технологию склеивания.

Сварка TIG осуществляется под защитой инертного газа, используя дугу, образующуюся между вольфрамовым электродом и свариваемой деталью, для нагрева расплавленного основного металла и заполняющей проволоки, чтобы сформировать высококачественные сварные швы. Однако с развитием коробчатой ​​структуры размер коробки становится больше, профильная структура становится тоньше, а точность размеров после сварки улучшается, сварка TIG находится в невыгодном положении.

CMT — это новый процесс сварки MIG/MAG, использующий большой импульсный ток для плавного образования дуги сварочной проволоки, через поверхностное натяжение материала, гравитацию и механическую накачку, образуя непрерывный сварной шов с малым подводом тепла, без брызг, стабильностью дуги и высокой скоростью сварки и другими преимуществами, может использоваться для сварки различных материалов. Например, коробчатая конструкция под пакетом аккумулятора, используемая в моделях BYD и BAIC, в основном использует технологию сварки CMT.

4. Традиционная сварка плавлением имеет такие проблемы, как деформация, пористость и низкий коэффициент сварного соединения, вызванные большим подводом тепла. Поэтому более эффективная и экологичная технология сварки трением с перемешиванием с более высоким качеством сварки получила широкое распространение.

FSW основан на тепле, генерируемом трением между вращающейся смесительной иглой и заплечиком вала, а основной металл является источником тепла, посредством вращения смесительной иглы и осевого усилия заплечика вала для достижения пластификационного потока основного металла для получения сварного соединения. Сварочное соединение FSW с высокой прочностью и хорошими характеристиками уплотнения широко используется в области сварки аккумуляторных ящиков. Например, аккумуляторный ящик многих моделей Geely и Xiaopeng использует двухстороннюю структуру сварки трением с перемешиванием.

Лазерная сварка использует лазерный луч с высокой плотностью энергии для облучения поверхности свариваемого материала, чтобы расплавить материал и сформировать надежное соединение. Оборудование для лазерной сварки не получило широкого распространения из-за высокой стоимости первоначальных инвестиций, длительного периода окупаемости и сложности лазерной сварки алюминиевых сплавов.

5. Для снижения влияния сварочных деформаций на точность размеров коробок внедряются технологии самозатягивания болтов (FDS) и технологии склеивания, среди которых известные предприятия WEBER в Германии и 3M в США.

Технология соединения FDS представляет собой своего рода процесс холодной формовки самонарезающего винта и болтового соединения посредством затягивания вала центра оборудования для проведения высокоскоростного вращения двигателя, который должен быть соединен с пластиной, фрикционным теплом и пластической деформацией. Обычно используется с роботами и имеет высокую степень автоматизации.

В области производства новых аккумуляторных батарей этот процесс в основном применяется к коробке рамной конструкции с процессом склеивания, чтобы обеспечить достаточную прочность соединения при реализации герметичности коробки. Например, корпус батареи модели автомобиля NIO использует технологию FDS и был произведен количественно. Хотя технология FDS имеет очевидные преимущества, у нее есть и недостатки: высокая стоимость оборудования, высокая стоимость выступов и винтов после сварки и т. д., а также условия эксплуатации также ограничивают ее применение.

Часть 3. Доля рынка: рынок аккумуляторных коробок велик, наблюдается быстрый рост

Чистые электромобили продолжают увеличиваться в объеме, и рыночное пространство аккумуляторных ящиков для новых энергетических транспортных средств быстро расширяется. Основываясь на внутренних и мировых оценках продаж новых энергетических транспортных средств, мы рассчитываем внутреннее рыночное пространство аккумуляторных ящиков для новых энергетических транспортных средств, предполагая среднюю стоимость за единицу новых энергетических аккумуляторных ящиков:

Основные предположения:

1) Объем продаж новых энергетических транспортных средств в Китае в 2020 году составил 1,25 млн. Согласно Среднесрочному и долгосрочному плану развития автомобильной промышленности, выпущенному тремя министерствами и комиссиями, разумно предположить, что объем продаж новых энергетических легковых транспортных средств в Китае в 2025 году достигнет 6,34 млн, а зарубежное производство новых энергетических транспортных средств достигнет 8,07 млн.

2) Объем продаж чисто электромобилей на внутреннем рынке в 2020 году составит 77%, при условии, что в 2025 году объем продаж составит 85%.

3) Проницаемость аккумуляторного отсека и кронштейна из алюминиевого сплава сохраняется на уровне 100%, а стоимость одного велосипеда составляет 3000 юаней.

Результаты расчетов: предполагается, что к 2025 году объем рынка аккумуляторных ящиков для новых энергетических легковых автомобилей в Китае и за рубежом составит около 16,2 млрд юаней и 24,2 млрд юаней, а совокупный темп роста с 2020 по 2025 год составит 41,2% и 51,7%.