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汽車(chē)制造

激光焊接在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:久恒光電激光熔覆2023-04-17 我要評(píng)論(0 )   

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀2021年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量歷史性突破350萬(wàn)輛,增長(zhǎng)率達(dá)到157.5%,同時(shí),市場(chǎng)占有率也不斷提升,2021年達(dá)到13.4%;新能源汽車(chē)已經(jīng)成為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的...

新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀

2021年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量歷史性突破350萬(wàn)輛,增長(zhǎng)率達(dá)到157.5%,同時(shí),市場(chǎng)占有率也不斷提升,2021年達(dá)到13.4%;新能源汽車(chē)已經(jīng)成為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的重要增量,對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

在全球節(jié)能減排的大背景下,不少國(guó)家和地區(qū)都將發(fā)展新能源汽車(chē)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心零部件,近年來(lái)產(chǎn)業(yè)不斷集聚,發(fā)展迅猛。某行業(yè)報(bào)告顯示,在交通電動(dòng)化及儲(chǔ)能領(lǐng)域新能源化雙核驅(qū)動(dòng)下,預(yù)計(jì)到2050年全球鋰電池出貨量將超過(guò)14TWh,全球鋰電產(chǎn)業(yè)將保持長(zhǎng)期高成長(zhǎng)性,形成超十萬(wàn)億級(jí)的巨量市場(chǎng)規(guī)模。經(jīng)過(guò)多年的積累與沉淀,我國(guó)已經(jīng)成為動(dòng)力電池發(fā)展的領(lǐng)先者,目前已形成涵蓋基礎(chǔ)材料、電芯單體、電池系統(tǒng)、制造裝備的完整動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈,三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池的系統(tǒng)能量密度處于國(guó)際領(lǐng)先水平,全國(guó)建成1萬(wàn)多個(gè)回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。

當(dāng)前,我國(guó)新能源汽車(chē)已進(jìn)入全面市場(chǎng)化拓展期,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正處于大規(guī)模發(fā)展和應(yīng)用的重要關(guān)口,機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2022年上半年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量為266.1萬(wàn)輛,銷(xiāo)量260萬(wàn)輛,市場(chǎng)滲透率達(dá)21.6%。截至今年6月底,我國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量累計(jì)達(dá)531.9GWh,保持全球領(lǐng)先。在車(chē)用動(dòng)力電池方面,今年上半年我國(guó)動(dòng)力電池裝車(chē)量110.1GWh,同比增長(zhǎng)109.8%。其中,三元電池裝車(chē)量占比41.4%,同比增長(zhǎng)51.2%;磷酸鐵鋰電池裝車(chē)量占比58.5%,同比增長(zhǎng)189.7%。

對(duì)于動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬(wàn)鋼指出,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注五個(gè)方面:一是堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),做到研發(fā)一代、儲(chǔ)備一代;二是不斷強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈,加強(qiáng)上游礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā),加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同,在保障市場(chǎng)需求的同時(shí),還要注重報(bào)廢電池的回收利用,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料的循環(huán)利用,將產(chǎn)業(yè)鏈做全、做強(qiáng);三是保障安全發(fā)展,要持續(xù)提高動(dòng)力電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提升車(chē)用動(dòng)力電池系統(tǒng)的熱管理水平,實(shí)現(xiàn)增量市場(chǎng)的安全性能提升;四是推動(dòng)拓展應(yīng)用,要充分發(fā)揮車(chē)用動(dòng)力電池的載能和儲(chǔ)能特性,通過(guò)車(chē)網(wǎng)雙向互動(dòng),為城市電網(wǎng)“削峰填谷”,提高電網(wǎng)調(diào)峰的效率、安全應(yīng)急等響應(yīng)能力;五是堅(jiān)持開(kāi)放合作,構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體,國(guó)際、國(guó)內(nèi)雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局,圍繞資源開(kāi)采、提煉,電池技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新,鋰、鎳等原材料交易市場(chǎng)管理加強(qiáng)國(guó)際合作,建立全球統(tǒng)一的電池產(chǎn)品碳足跡核算方法和國(guó)際互認(rèn)的碳足跡認(rèn)證制度,推動(dòng)碳排放信息的互聯(lián)互通。

工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)張?jiān)泼鞅硎?,工信部將聚焦汽?chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色低碳發(fā)展、碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn),深入實(shí)施《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,推動(dòng)我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。具體而言,一是加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,加快電池性能提升,加強(qiáng)新體系新材料研發(fā)布局,不斷增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)力;二是提升安全管理水平,建立健全安全預(yù)警、事故調(diào)查等機(jī)制,完善安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步提高產(chǎn)品一致性和安全性水平;三是強(qiáng)化關(guān)鍵資源保障,支持企業(yè)加快資源開(kāi)采、提煉等技術(shù)攻關(guān),引導(dǎo)合理開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)資源,推進(jìn)無(wú)鈷電池等技術(shù)研發(fā)應(yīng)用;四是健全回收利用體系,加快制定回收利用管理辦法,完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系,支持拆解、再生等技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用;五是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)集群,深化國(guó)際交流合作,實(shí)現(xiàn)互利共贏發(fā)展。

據(jù)預(yù)測(cè),2022年,中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量有望突破550萬(wàn)輛,帶動(dòng)中國(guó)動(dòng)力電池出貨量超過(guò)450GWh;同時(shí),受海外市場(chǎng)訂單帶動(dòng),主流動(dòng)力電池企業(yè)將迎來(lái)較大規(guī)模的產(chǎn)品出口。不過(guò),原材料價(jià)格大幅上漲,導(dǎo)致動(dòng)力電池的成本漲幅更甚,供應(yīng)商面臨較大經(jīng)營(yíng)壓力。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,自2020年底以來(lái),碳酸鋰、六氟磷酸鋰、PVDF(聚偏氟乙烯)、VC(碳酸亞乙烯酯)、凈化磷酸、石墨化、磷酸鐵等鋰電材料的價(jià)格大幅上漲,其中,鋰鹽價(jià)格上漲幅度最大,VC的漲價(jià)周期最短。一項(xiàng)市場(chǎng)研究指出,2022年,中國(guó)動(dòng)力電池電芯的價(jià)格或?qū)⑸蠞q15%~20%。原材料價(jià)格高企、供應(yīng)緊缺使得動(dòng)力電池行業(yè)承壓嚴(yán)重。某研究機(jī)構(gòu)指出,為了實(shí)現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》中將本世紀(jì)全球平均氣溫上升幅度控制在2℃以內(nèi)的主要目標(biāo),2040年,全球清潔能源礦產(chǎn)需求將至少翻番,新能源汽車(chē)相關(guān)礦產(chǎn)需求將增長(zhǎng)30倍,其中,鋰增長(zhǎng)42倍,石墨增長(zhǎng)25倍,鈷增長(zhǎng)21倍,鎳增長(zhǎng)19倍。近幾年來(lái),動(dòng)力電池原材料價(jià)格持續(xù)上漲,致使動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)成本壓力大增。為保障自身原材料供應(yīng),動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)紛紛開(kāi)啟大力布局資源的模式,包括寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、億緯鋰能、LG新能源、紫金礦業(yè)、贛鋒鋰業(yè)、富臨精工、盛新鋰能等國(guó)內(nèi)外鋰電制造和資源類(lèi)企業(yè)可謂各顯其能。市場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,這也讓動(dòng)力電池供應(yīng)商對(duì)于下一步的發(fā)展規(guī)劃有了更多的思考。例如,在上下游產(chǎn)業(yè)聚集上,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,盤(pán)活鋰、鎳、錳、磷等礦產(chǎn)資源,以電池為依托,形成產(chǎn)業(yè)集群,與上下游企業(yè)共同搭建產(chǎn)業(yè)園生態(tài),協(xié)同發(fā)展。

激光焊接在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用

激光焊接屬于熔化焊接,以激光束為能量源,沖擊在焊件接頭上。激光焊接屬非接觸式焊接,作業(yè)過(guò)程不需加壓,但需使用惰性氣體以防熔池氧化,填料金屬偶有使用。激光焊接能進(jìn)行精確的能量控制,因而可以實(shí)現(xiàn)精密微型器件的焊接,且它能應(yīng)用于很多金屬,特別是能解決一些難焊金屬及異種金屬的焊接。

由于激光焊接速度快、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化生產(chǎn),因此被較多應(yīng)用在汽車(chē)制造和新能源電池生產(chǎn)等自動(dòng)化程度較高的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中,隨著近年來(lái)新能源汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展,同時(shí)也帶動(dòng)了激光焊接設(shè)備的市場(chǎng)需求。數(shù)據(jù)顯示2013年-2019年間我國(guó)激光焊接設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模從15.6億元一路上漲至101.3億元。在汽車(chē)行業(yè)的主要應(yīng)用工藝主要包括不等厚板的激光拼焊、車(chē)身總成與分總成的激光組焊、汽車(chē)零部件的激光焊接。而在動(dòng)力電池領(lǐng)域的防爆閥密封焊接、極耳焊接、軟連接焊接、安全帽點(diǎn)焊、電池殼體密封焊接、模組及PACK 焊接等工序,都以激光焊接為最佳工藝。激光焊接技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身上應(yīng)用,可做到減輕車(chē)身重量以達(dá)到省油的目的;激光焊接技術(shù)的牢固性和輕量性,可提高車(chē)身一體化程度;激光焊接技術(shù)的精度高和效率高特性,可以在生產(chǎn)中提高效率的同時(shí)保證其安全穩(wěn)定性。汽車(chē)在行駛的時(shí)候由于地面的顛簸擠壓,每一個(gè)零部件和架構(gòu)都在承受不同程度沖擊,這就需要汽車(chē)整體的結(jié)構(gòu)精密強(qiáng)度要很高。采用現(xiàn)在的激光焊接技術(shù),其動(dòng)靜態(tài)剛度較其他焊接工藝可得到超過(guò)50%的提高,降低了行駛過(guò)程中的噪音以及震動(dòng),改善了乘坐的舒適度,同時(shí)也提升了汽車(chē)的安全性能。

激光焊接汽車(chē)車(chē)身的優(yōu)勢(shì)

1.非接觸式加工激光焊接在汽車(chē)制造中最重要的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在先進(jìn)的非接觸式加工方式??柯萁z緊固、膠粘連接等傳統(tǒng)加工方法并不能滿足現(xiàn)代汽車(chē)制造中對(duì)精密性和堅(jiān)固性的要求,并且新材料的應(yīng)用,也讓傳統(tǒng)加工方法略顯劣勢(shì)。激光焊接是無(wú)接觸性的,在加工過(guò)程中,可以不觸碰產(chǎn)品就能實(shí)現(xiàn)精密焊接,在連接的堅(jiān)固性、無(wú)縫性、精密性和清潔性上實(shí)現(xiàn)了工藝的跨越式進(jìn)步。

2.激光焊接提升汽車(chē)輕量化采用激光焊接可以在汽車(chē)制造中用更多的沖壓件代替鑄造件,用連續(xù)的激光焊縫代替分散的點(diǎn)焊縫,可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件,降低車(chē)身結(jié)構(gòu)本身的體積,從而減少了車(chē)身的重量,滿足了汽車(chē)節(jié)能減排的要求。

3.提升車(chē)身裝配精度和剛度一輛汽車(chē)的車(chē)身加底盤(pán)共有數(shù)百上千種零件,如何將其連接在一起對(duì)整車(chē)車(chē)身的剛性有著直接的影響,采用激光焊接幾乎可以把所有不同厚度、牌號(hào)、種類(lèi)和等級(jí)的金屬材料連接在一起,焊接的精度和車(chē)身的裝配精度大大提高,車(chē)身剛度提升30%以上,從而提高了車(chē)身的安全性。4.激光混合焊接提升工藝穩(wěn)定性與純激光焊接技術(shù)相比,利用激光混合焊接技術(shù)可大大提高鈑金件縫隙的連接能力,從而使得企業(yè)可以更加充分地利用激光高速焊接時(shí)電弧焊接的工藝穩(wěn)定性。

如今激光焊接應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)已經(jīng)成為一種趨勢(shì),采用激光焊接不僅可以降低車(chē)身重量、提高車(chē)身的裝配精度,同時(shí)還能大大加強(qiáng)車(chē)身的強(qiáng)度,在用戶享受舒適的同時(shí),為其提供更高的安全保障。汽車(chē)配件激光焊接機(jī)采用機(jī)器人智能化操作,通過(guò)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直平行光,聚焦于工件上實(shí)施焊接的一種激光設(shè)備。搭配簡(jiǎn)便式萬(wàn)向儀器,可以對(duì)大型模具難以接近的焊接精密部位,實(shí)行柔性傳輸非接觸焊接,具有更大的靈活操作性。

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激光應(yīng)用激光切割焊接清洗
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