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激光焊接近几年在电动汽车领域的应用备受关注

2019-03-22 09:14:42


      众所周知,激光焊接已经成为汽车制造中的标准工艺,主要集中在两方面:一是主线焊接,即对白车身、车门、车架等零部件的加工;一是发动机核心部件的淬火、变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链焊接等零部件加工。


      不可忽略的是,激光焊接近几年在电动汽车领域的应用备受关注。作为展示前沿技术和创新产品的平台,走进2019慕尼黑上海光博会,便能深切地体会到,动力电池加工是最大亮点。激光焊接在电动汽车应用领域的市场巨大,国内外行业翘楚,如通快、相干、IPG、大族、逸飞、联赢等都乘势抓住机遇,以抢占这块“蛋糕”。

 

助力汽车电动化驶入快车道

      近年来,电动汽车浪潮席卷全球,2018年全球电动汽车销量达到202万辆,中国电动汽车销量为125.6万辆,同比增长61.7%,连续4年成为全球最大的电动汽车增量市场。同时,“十三五”规划明确提出,到2020年新能源汽车将达500万辆保有量,这意味着产量将会保持大约40%的年复合增速。但是,现阶段动力电池的系统性安全和产能不足掣肘新能源汽车发展。


      激光焊接是提升动力电池安全性的核心技术。动力电池激光焊接工序复杂,有电芯、模组、PACK等,激光焊接部位多,包括极耳、翻转片、封口、汇流排、PACK模组、注流孔封装等,有耐压和漏液测试要求,加之钢、铝、铜、镍等多样化材料,越发加大焊接难度。如果焊接质量不好,有气泡、焊接强度不够等,就会造成电芯内的液体泄漏,带来重大的安全隐患。因此,高效精密的激光焊接可以大大提高汽车动力电池的安全性、可靠性和使用寿命,助力汽车“电动化”进程驶入快车道。


      动力电池市场容量持续增长,激光焊接必不可缺。据工信部发布的数据显示,2018年动力电池企业总装机量达57.35GWh,其中新能源乘用车动力电池装机量达32.86GWh,同比增长137%,占总装机量的57.3%,成为主要的需求增长点。类比新能源汽车发展态势,可以预见,未来五年动力电池仍将保持较快的增长态势,这也将进一步助推激光焊接行业蓬勃发展。

 

国外企业持续推出创新方案


通快 全球首发绿光碟片激光器TruDisk 1020,具有高品质、高生产率和高一致性,能够满足动力电池和电机中铜焊接的理想质量要求。铜具有高散热性,需要强劲的热源来实现高效焊接,因此,目前铜焊接仍然是一项具有挑战性的工艺。相比于常用的近红外光谱技术,绿光在室温下的波长吸收率要比红外高6~8 倍。利用这一特性,TruDisk 1020可以对具有优良稳定性质的铜材料进行焊接,且几乎不产生飞溅。


相干 公司全新的革命性技术CleanWeld净焊技术也让电动汽车大受裨益。电动汽车电池盖多采用合金材料,熔点不同,而熔点较低的材料会在熔池中产生气泡,从而造成飞溅或影响最终焊缝的孔隙率,出现裂纹。CleanWeld技术使用多个工具控制各种工艺参数,进而对特定焊接工艺进行优化,实现稳定的能量平衡,确保均匀吸收能量,可减少80%的飞溅,大大降低孔隙率,并避免出现裂纹。


IPG 带来的创新产品LDD-700将激光质量控制提升到质量监测新阶段,协同实现动力电池严苛的焊接标准。LDD-700是一种多功能焊接全过程监测系统,采用与焊接激光相同的低功率红外激光束,通过在焊前、焊中和焊后测量焊接工艺的质量和一致性来改进焊接操作,减少对产品进行破坏性试验的需求,同时拥有传统焊接监控系统中所不具备的熔深监测能力,有效简化质量控制流程并大幅减少返工,帮助制造商免去报废昂贵零部件的风险。


在智慧出行领域,布勒莱宝光学 是业界首家可以为未来汽车提供全方位镀膜解决方案的服务商。他们的产品及技术应用于车载摄像头,智能LED大灯,镀铝工艺车灯,抬头显示(HUD),激光雷达(LiDAR),智能车窗,饰件,光学传感器滤光片等各个车用部件。欢迎业内人士前来展位共同探讨行业发展新趋势。


滨松 在不断提升激光雷达相关器件性能的同时,也为可靠性及量产做了充足的准备。产品方面,刚发布不久的4通道陶瓷封装PLD、新升级的近红外增强Si APD将首次现身,值得一看。展会中所将呈现的其他产品,包括探测器、激光器、MEMS扫描振镜等,也都是在应用中久经考验的精选系列,可对应各类激光雷达方法的应用。


本土公司逐步缩小技术差距,看“中国力量”

在电动汽车领域,国内激光企业虽然起步晚,但正迎头赶上。针对电动汽车,大族 激光于2017年4月设立新能源装备事业部,加大整线业务研发投入,开发完成双芯并联电芯自动化项目、模组自动装配侧缝高速激光焊接项目、方形电芯模组及PACK焊接组装项目,现已完成多条整线设备交付,已具备从电芯到模组再到PACK整体装备供给能力。


华工 激光能够提供一整套激光加工解决方案及相关配套设施,包括电芯盖板自动封口线、注液口自动封口线、极柱软连接自动焊接系统、防爆阀焊接系统及电池组自动焊接系统等全行业系统解决方案。


泰德 激光展出的双工位飞行光路紫外切割系统、IC全自动标记系统、机械手高功率焊接系统、皮加纳激光标记系统实力圈粉,现场吸引到众多专业观众前来咨询参观,赚足眼球。备受关注的机械手高功率焊接系统,该设备搭载六轴机器人和6000W振镜,聚焦距离为400mm,属于高功率远程焊接。  用于各样领域零件焊接。如汽车车身,车架的在线焊接。其它拼焊等。


逸飞 激光全面掌握动力电池生产全工序,全球首创“动力电池全极耳激光焊接”创新工艺,不仅解决了动力电池快充快放的物理限制,还为解决电动汽车充电慢、提速慢两大难道提供了物理基础,而全自动化智能生产线,基本实现无人化生产,大大降低企业的人力成本,提高产能。


联赢 激光完成了高功率多波长复合焊接技术的突破,在新能源动力电池顶盖封口焊接工艺上,实现了国内首台200mm/s焊接速度自动生产线,是传统焊接技术的2倍以上,焊接优率可达到99%以上,主要客户有比亚迪、CATL、松下等。

 

      历史的车轮滚滚向前,电动汽车取代燃油车已无悬念。未来,越来越多的新能源汽车将行驶在道路上。不言而喻,汽车激光加工设备的市场也将会越来越庞大,但企业的竞争格局也会随之升级,唯有不断强化自身技术优势才能在市场中胜出。