Parte 2. Tecnología: extrusión de aluminio + soldadura por fricción y agitación como corriente principal, soldadura láser y FDS o convertirse en la dirección futura
1. En comparación con la fundición a presión y el estampado, la extrusión de aluminio que forma perfiles y luego la soldadura es la tecnología principal de las cajas de baterías en la actualidad.
1) La profundidad de dibujo de la carcasa debajo del paquete de baterías soldada por la placa de aluminio estampado, la insuficiente resistencia a la vibración y al impacto del paquete de baterías y otros problemas requieren que las empresas automotrices tengan una fuerte capacidad de diseño integrado de la carrocería y el chasis;
2) La bandeja de la batería de fundición de aluminio en modo de fundición a presión adopta todo el moldeado de una sola vez.La desventaja es que la aleación de aluminio es propensa a sufrir subfundición, grietas, aislamiento en frío, depresión, porosidad y otros defectos en el proceso de fundición.La propiedad de sellado del producto después de la fundición es deficiente y el alargamiento de la aleación de aluminio fundido es bajo, lo que es propenso a deformarse después de una colisión;
3) La bandeja de batería de aleación de aluminio extruido es el esquema de diseño de bandeja de batería convencional actual, mediante el empalme y procesamiento de perfiles para satisfacer diferentes necesidades, tiene las ventajas de un diseño flexible, procesamiento conveniente, fácil de modificar, etc.Rendimiento La bandeja de batería de aleación de aluminio extruido tiene alta rigidez, resistencia a vibraciones, extrusión y rendimiento de impacto.
2. Específicamente, el proceso de extrusión de aluminio para formar la caja de batería es el siguiente:
La placa inferior del cuerpo de la caja se forma mediante soldadura por fricción y agitación después de extruir la barra de aluminio, y el cuerpo de la caja inferior se forma soldando con cuatro placas laterales.En la actualidad, el perfil de aluminio convencional utiliza 6063 o 6016 ordinario, la resistencia a la tracción es básicamente entre 220 ~ 240 MPa, si se utiliza aluminio extruido de mayor resistencia, la resistencia a la tracción puede alcanzar más de 400 MPa, en comparación con la caja de perfil de aluminio ordinaria puede reducir el peso en 20%~30%.
3. La tecnología de soldadura también se actualiza continuamente; la corriente principal actual es la soldadura por fricción y agitación.
Debido a la necesidad de empalmar el perfil, la tecnología de soldadura tiene un gran impacto en la planitud y precisión de la caja de la batería.La tecnología de soldadura de cajas de baterías se divide en soldadura tradicional (soldadura TIG, CMT) y ahora la soldadura por fricción convencional (FSW), soldadura láser más avanzada, tecnología de autoapriete de pernos (FDS) y tecnología de unión.
La soldadura TIG se realiza bajo la protección de un gas inerte y utiliza el arco generado entre el electrodo de tungsteno y la pieza soldada para calentar el metal base y rellenar el alambre, a fin de formar soldaduras de alta calidad.Sin embargo, con la evolución de la estructura de la caja, el tamaño de la caja se hace más grande, la estructura del perfil se vuelve más delgada y se mejora la precisión dimensional después de la soldadura, la soldadura TIG está en desventaja.
CMT es un nuevo proceso de soldadura MIG/MAG, que utiliza una gran corriente de pulso para hacer que el alambre de soldadura arquee suavemente, a través de la tensión superficial del material, la gravedad y el bombeo mecánico, formando una soldadura continua, con pequeña entrada de calor, sin salpicaduras, estabilidad del arco y La velocidad de soldadura rápida y otras ventajas se pueden utilizar para soldar una variedad de materiales.Por ejemplo, la estructura de caja debajo del paquete de baterías utilizada por los modelos BYD y BAIC adopta principalmente tecnología de soldadura CMT.
4. La soldadura por fusión tradicional tiene problemas como deformación, porosidad y bajo coeficiente de unión de soldadura causados por una gran entrada de calor.Por lo tanto, se ha utilizado ampliamente una tecnología de soldadura por fricción-agitación más eficiente y ecológica con mayor calidad de soldadura.
FSW se basa en el calor generado por la fricción entre la aguja mezcladora giratoria y el hombro del eje y el metal base como fuente de calor, a través de la rotación de la aguja mezcladora y la fuerza axial del hombro del eje para lograr el flujo de plastificación del metal base para obtener la junta de soldadura.La junta de soldadura FSW con alta resistencia y buen rendimiento de sellado se usa ampliamente en el campo de la soldadura de cajas de baterías.Por ejemplo, la caja de batería de muchos modelos de Geely y Xiaopeng adopta una estructura de soldadura por fricción y agitación de doble cara.
La soldadura láser utiliza un rayo láser con alta densidad de energía para irradiar la superficie del material a soldar para fundir el material y formar una unión confiable.Los equipos de soldadura láser no se han utilizado ampliamente debido al alto costo de la inversión inicial, el largo período de retorno y la dificultad de la soldadura láser de aleaciones de aluminio.
5. Para aliviar el impacto de la deformación de la soldadura en la precisión del tamaño de la caja, se introducen la tecnología de autoapriete de pernos (FDS) y la tecnología de unión, entre las cuales empresas reconocidas son WEBER en Alemania y 3M en Estados Unidos.
La tecnología de conexión FDS es un tipo de proceso de conformado en frío de conexión de tornillos y pernos autorroscantes a través del eje de apriete del centro de equipos para conducir la rotación de alta velocidad del motor que se conectará al calor de fricción de la placa y la deformación plástica.Suele utilizarse con robots y tiene un alto grado de automatización.
En el campo de la fabricación de paquetes de baterías de nueva energía, el proceso se aplica principalmente a la caja de la estructura del marco, con un proceso de unión, para garantizar una resistencia de conexión suficiente y al mismo tiempo lograr el rendimiento de sellado de la caja.Por ejemplo, la carcasa de la batería de un modelo de automóvil de NIO utiliza tecnología FDS y se ha producido en cantidad.Aunque la tecnología FDS tiene ventajas obvias, también tiene desventajas: alto costo del equipo, alto costo de las protuberancias y tornillos posteriores a la soldadura, etc., y las condiciones de operación también limitan su aplicación.
Parte 3. Cuota de mercado: el espacio de mercado de cajas de baterías es grande, con un rápido crecimiento compuesto
Los vehículos eléctricos puros siguen aumentando en volumen y el espacio de mercado de las cajas de baterías para vehículos de nueva energía se está expandiendo rápidamente.Con base en las estimaciones de ventas nacionales y globales de vehículos de nueva energía, calculamos el espacio del mercado interno de cajas de baterías para vehículos de nueva energía asumiendo el valor promedio por unidad de las cajas de baterías de nueva energía:
Supuestos centrales:
1) El volumen de ventas de vehículos de nueva energía en China en 2020 es de 1,25 millones.Según el Plan de desarrollo a medio y largo plazo de la industria del automóvil emitido por los tres ministerios y comisiones, es razonable suponer que el volumen de ventas de vehículos de pasajeros de nuevas energías en China en 2025 alcanzará los 6,34 millones, y que la producción en el extranjero de nuevos Los vehículos energéticos alcanzarán los 8,07 millones.
2) El volumen de ventas nacionales de vehículos eléctricos puros representará el 77% en 2020, suponiendo que el volumen de ventas representará el 85% en 2025.
3) La permeabilidad de la caja y el soporte de la batería de aleación de aluminio se mantiene al 100% y el valor de una sola bicicleta es RMB3000.
Resultados del cálculo: se estima que para 2025, el espacio de mercado de cajas de baterías para vehículos de pasajeros de nueva energía en China y en el extranjero será de aproximadamente 16,2 mil millones de RMB y 24,2 mil millones de RMB, y la tasa de crecimiento compuesta de 2020 a 2025 será del 41,2% y 51,7%
Hora de publicación: 16 de mayo de 2022
