摘 要: 隨著新時(shí)期綠色發(fā)展理念的提出和推廣,不少迎合綠色環(huán)保發(fā)展理念的設(shè)施也應(yīng)運(yùn)而生,新能源汽車打破了傳統(tǒng)汽車燃油所帶來(lái)的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)問題。本文將對(duì)新能源汽車當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀,智能制造要求下新能源汽車所采用的新型焊接技術(shù)及其應(yīng)用的具體情況。希望通過(guò)本次研究能夠?yàn)榻窈笮履茉雌囋趯?shí)際生活當(dāng)中的生產(chǎn)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能制造;新能源汽車;焊接技術(shù);激光焊接

1 引言

當(dāng)前世界上各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展所依賴的還是對(duì)石油的消耗。但是石油屬于非再生能源,其儲(chǔ)量十分有限,如果按照這樣的速度一直持續(xù)應(yīng)用下去,將會(huì)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生致命影響,使其面臨更加嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。我國(guó)早在2006年時(shí)期,就已經(jīng)取代了日本,成為世界上第二大新車消費(fèi)市場(chǎng),僅僅次于美國(guó)。進(jìn)入到新世紀(jì)以來(lái),人們逐漸認(rèn)識(shí)到了綠色發(fā)展的重要性以及能源問題的嚴(yán)峻性。關(guān)于能源相關(guān)的問題也被正是列入到我國(guó)能源安全產(chǎn)略當(dāng)中。

2 新能源汽車及其焊接技術(shù)相關(guān)內(nèi)容闡述

2.1 新能源汽車基本內(nèi)容

汽車使用傳統(tǒng)的石油,所帶來(lái)的不僅僅是能源消耗導(dǎo)致能源嚴(yán)重短缺問題,同時(shí)也對(duì)世界環(huán)境的惡化以及溫室氣體的排放產(chǎn)生了不良影響。當(dāng)前世界上空氣當(dāng)中不少污染物都是來(lái)自于汽車尾氣,比如一氧化碳,80%來(lái)自于汽車尾氣;氮氧化合物40%,城市顆粒污染物中的20% 至30% 來(lái)自于汽車尾氣。環(huán)境問題進(jìn)而會(huì)對(duì)人們的生命健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,也得到了國(guó)家的重視。近幾年新能源相關(guān)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟,以新能源為基礎(chǔ)的電動(dòng)車、汽車等也都紛紛上市,其帶來(lái)的環(huán)境效益十分顯著,在今后愈加重視環(huán)境問題的背景下,新能源汽車也會(huì)成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。

上海世博會(huì)在2010 年時(shí)期提出了綠色環(huán)保的目標(biāo),我國(guó)在十三五規(guī)劃當(dāng)中也將綠色發(fā)展理念納入到新興發(fā)展理念當(dāng)中,更加重視人與自然的和諧相處。新能源的發(fā)展也為新能源汽車的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。不同國(guó)家在新能源汽車的技術(shù)發(fā)展路線上也存在較大的差異。當(dāng)前電動(dòng)汽車技術(shù)是新能源汽車技術(shù)當(dāng)中的主流技術(shù)。電動(dòng)汽車技術(shù)可以分為染料電池,混合動(dòng)力以及純電動(dòng)汽車技術(shù)等。

當(dāng)前雖然電動(dòng)汽車技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,但是也存在一定的問題,比如制造成本,續(xù)駛里程等方面仍然與傳統(tǒng)的燃油汽車存在差異。根據(jù)蓄電池自身的差異,在體積,重量,功率,成本和充電時(shí)間等方面存在問題,這些也都成為了電動(dòng)汽車在當(dāng)下社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。將這些問題歸納起來(lái)就是:續(xù)駛里程十分有限;電池的使用壽命相對(duì)較短;電池需要花費(fèi)較為昂貴的價(jià)格,充電網(wǎng)點(diǎn)以及充電時(shí)間等問題在短時(shí)間內(nèi)得不到有效解決。

2.2 焊接技術(shù)相關(guān)內(nèi)容闡述

2.2.1 激光焊接技術(shù)

當(dāng)前在新能源汽車當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛的焊接技術(shù)為激光焊接,這種新型的焊接技術(shù)也已經(jīng)被成功的應(yīng)用在粉末冶金,生物醫(yī)藥,電子封裝,汽車工業(yè),航空航天等方面。新能源汽車而言,其核心部件之一就是電機(jī)。

在具體制造新能源汽車的過(guò)程中對(duì)于電機(jī)的要求也十分高。尤其是在試件的焊接過(guò)程中需要更高強(qiáng)度,精密度更高,熱影響更少,但是在焊接的過(guò)程中焊接操作空間角度十分有限,會(huì)被閑置。激光焊接與傳統(tǒng)的焊接方法相比,在新能源汽車當(dāng)中應(yīng)用具備顯著的優(yōu)勢(shì),而且在未來(lái)也會(huì)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2.2 新能源汽車當(dāng)中激光焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

激光焊接技術(shù)的應(yīng)用需要借助于高能量密度激光束,將其當(dāng)做熱源,屬于一種精密度較高,而且焊接效率高的焊接方法。與傳統(tǒng)常用的焊接技術(shù)相比,激光焊接技術(shù)在新能源汽車當(dāng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面;

第一,能夠?qū)崛肓孔畲笙薅鹊慕档?也會(huì)讓熱影響區(qū)域的范圍不斷縮小,從而導(dǎo)致因?yàn)闊醾鲗?dǎo)產(chǎn)生的不利影響發(fā)生率降到最低。

第二,在應(yīng)用激光焊接技術(shù)的過(guò)程中不需要使用電極,所以也不需要考慮到電極自身受損或者是所帶來(lái)的污染問題。因?yàn)闄C(jī)關(guān)焊接不同于一般額接觸式焊接方法,也能夠減少對(duì)機(jī)具的損耗和形變影響。

第三,激光束在聚焦、對(duì)準(zhǔn)時(shí)具備優(yōu)點(diǎn),會(huì)受到化學(xué)儀器的導(dǎo)引,在具體焊接的過(guò)程中只需要放置在距離工件比較適當(dāng)?shù)木嚯x就可以。同時(shí)在導(dǎo)引的過(guò)程中只需要在障礙間或者是工件周圍的機(jī)具之間進(jìn)行,受到空間限制也會(huì)更小。

第四,在相對(duì)密閉的空間,即內(nèi)部氣體環(huán)境或者是真空環(huán)境下,激光束可以實(shí)現(xiàn)在很小范圍之內(nèi)的聚集,所以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)很小范圍部件的焊接。激光焊接可以焊接的材料種類十分廣泛,甚至也能夠?qū)崿F(xiàn)不同種類異質(zhì)材料的焊接。

第五,在激光焊接的過(guò)程中容易變成高速焊接,可以實(shí)現(xiàn)電腦或者數(shù)位控制。如果所焊接的是一些細(xì)徑線材料時(shí),不會(huì)像使用電弧焊接時(shí)受到回熔的影響,也不會(huì)受到磁場(chǎng)所帶來(lái)的影響,能夠在焊接的過(guò)程中更加準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)需要焊接的部件。

第六,可以實(shí)現(xiàn)兩種物性不同材料的焊接,比如兩種不同電阻的金屬材料等。第七,在實(shí)際焊接的過(guò)程中不需要使用x射線來(lái)進(jìn)行保護(hù),同時(shí)也不需要真空環(huán)境。第八,如果在激光焊接的過(guò)程中采用的是穿孔式焊接方式,焊道的深度與寬度的比例可以超過(guò)12:1。

第九,可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的轉(zhuǎn)換來(lái)同時(shí)將激光束傳遞到不同的工作站當(dāng)中。

新能源汽車在制造的過(guò)程中采用激光焊方式可以使其社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升,同時(shí)也會(huì)提升焊接接口的品質(zhì),使其穩(wěn)定性得到顯著提高,降低了因?yàn)榻宇^問題而導(dǎo)致的事故及帶來(lái)的事故損失,從另一個(gè)層面來(lái)看也會(huì)使成本有所降低。另外,激光焊技術(shù)在新能源汽車制造當(dāng)中的應(yīng)用也會(huì)解決傳統(tǒng)焊接技術(shù)所存在的環(huán)境污染問題,電磁輻射等問題,社會(huì)效益顯著。

3 新能源汽車制造當(dāng)中激光焊接技術(shù)的應(yīng)用

3.1 焊接電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子沖片

在具體焊接的過(guò)程中需要使用到膠結(jié)、焊接、扣片、鉚接等不同的多樣化的加工工藝,在以上幾種加工工藝當(dāng)中,焊接工藝屬于其中成本相對(duì)更低,質(zhì)量更高的方式。焊接件需要將硅鋼片作為定子鐵芯的原料,在經(jīng)過(guò)了剪切,沖等相關(guān)的加工工藝滯后,禁固疊壓疊片,再按照一定的距離在定子外壁上焊接焊縫,這樣就能讓硅鋼片表面熔接起來(lái),形成一個(gè)新的整體。在焊接電機(jī)定子的進(jìn)程中,所采用的工藝也從焊條電弧焊,二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)展到現(xiàn)在的激光焊等。如果從焊接的工藝性角度來(lái)看,激光焊接更加理想一些,因?yàn)樽畛醯膬煞N焊接方法在飛濺大以及成形差上存在短板。電機(jī)定子疊片的材料通常會(huì)選擇熱軋或者冷軋硅鋼片,焊接性質(zhì)十分良好。如果采用激光焊接方法,其在對(duì)生產(chǎn)力提高有所幫助的同時(shí),也使生產(chǎn)環(huán)境的安全條件等得到改善,減少不良氧化物對(duì)于人體所產(chǎn)生的不良危害。另外,借助于計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)激光束的輸出進(jìn)行控制,讓定子可以符合焊接縫需求,通過(guò)一兩次焊接就可以完成,節(jié)省時(shí)間也會(huì)大大減少形變量。

3.2 轉(zhuǎn)子軸壓環(huán)與轉(zhuǎn)子軸的焊接

在焊接這兩個(gè)構(gòu)件時(shí),所采用的焊接方式一般為鎢極氬弧焊以及二氧化碳?xì)怏w焊接方法,但是焊接會(huì)產(chǎn)生較大的形變量,而且受到熱影響的區(qū)域也較大。焊接產(chǎn)生的熱浪也會(huì)影響到電機(jī)機(jī)體內(nèi)磁鋼的影響。如果采用激光焊接則會(huì)增加密度,集中能量,加快速度,提高效率,形變減少,受熱影響小。效果更加明顯。

3.3 離合器以及轉(zhuǎn)子軸焊接

在焊接這兩個(gè)部件時(shí),需要確保焊縫的熔深超過(guò)4mm,采用鎢極氬弧焊以及二氧化碳?xì)怏w焊接方式都能夠讓焊縫達(dá)到要求,可是形變量較大。其他方法會(huì)對(duì)工件的精度產(chǎn)生不利影響,所以可以采用小功率填絲激光焊接方法,提高部件焊接與裝配精度,對(duì)焊縫區(qū)域的組織性能進(jìn)行較好的控制。

3.4 焊接密封鋁合金殼體

電機(jī)機(jī)身以及鋁合金殼體之間的連接通常會(huì)采用螺栓或者是鉚釘,這樣就能夠起到加固和密封的作用。但是傳統(tǒng)的密封方式會(huì)因?yàn)閴|圈發(fā)生老化而逐漸減弱,對(duì)于電機(jī)的整體性能產(chǎn)生不良影響。如果在焊接的過(guò)程中采用無(wú)縫焊接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接方式,使機(jī)身的重量減輕,減少生產(chǎn)周期,同時(shí)也提升電機(jī)的密封性能。對(duì)于其他材料而言,鋁合金自身的焊接性能比較差,所以需要使用激光焊技術(shù)或者是鎢極氬弧焊技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車的出現(xiàn)以及投入應(yīng)用順應(yīng)了當(dāng)前綠色發(fā)展的理念。但是其生產(chǎn)與推廣也受到了不少因素的限制,焊接技術(shù)是新能源汽車電機(jī)制造當(dāng)中的重要環(huán)節(jié),焊接技術(shù)的選擇及應(yīng)用會(huì)對(duì)最終的焊接效果產(chǎn)生影響。本文主要闡述了激光焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),比如能夠滿足不同材料焊接的需求,借助于激光本身的優(yōu)點(diǎn),讓其實(shí)現(xiàn)360 度范圍內(nèi)的無(wú)死角焊接,這在應(yīng)用傳統(tǒng)焊接技術(shù)的情況下是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)也對(duì)激光焊接技術(shù)在新能源汽車當(dāng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析,指出其將會(huì)帶來(lái)更好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)在新能源汽車的投入應(yīng)用當(dāng)中,焊接技術(shù)也會(huì)實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展與更新,為新能源汽車質(zhì)量提供保障。