Aktualności

Część 2. Technologia: wytłaczanie aluminium + spawanie tarciowe jako główny nurt, spawanie laserowe i FDS lub stać się kierunkiem przyszłości

1. W porównaniu z odlewaniem ciśnieniowym i tłoczeniem, wytłaczanie profili aluminiowych i późniejsze spawanie stanowią obecnie podstawową technologię produkcji obudów akumulatorowych.

1) Głębokość rysowania powłoki pod akumulatorem przyspawanej do tłoczonej płyty aluminiowej, niewystarczająca odporność akumulatora na wibracje i uderzenia oraz inne problemy wymagają od przedsiębiorstw motoryzacyjnych silnej zintegrowanej zdolności projektowania nadwozia i podwozia;

2) Odlewana aluminiowa taca baterii w trybie odlewania ciśnieniowego przyjmuje całe jednorazowe formowanie. Wadą jest to, że stop aluminium jest podatny na podlewanie, pęknięcia, izolację na zimno, depresję, porowatość i inne wady w procesie odlewania. Właściwości uszczelniające produktu po odlaniu są słabe, a wydłużenie odlewanego stopu aluminium jest niskie, co jest podatne na odkształcenia po zderzeniu;

3) Tacka na baterie wykonana ze stopu aluminium ekstrudowanego to obecnie główny schemat konstrukcji tacy na baterie, dzięki łączeniu i obróbce profili w celu spełnienia różnych potrzeb, ma zalety elastycznej konstrukcji, wygodnej obróbki, łatwości modyfikacji itd. Wydajność Tacka na baterie wykonana ze stopu aluminium ekstrudowanego charakteryzuje się dużą sztywnością, odpornością na wibracje, wytłaczanie i uderzenia.

2. Dokładniej rzecz biorąc, proces wytłaczania aluminium w celu uformowania obudowy akumulatora wygląda następująco:

Dolna płyta korpusu skrzynki jest formowana przez spawanie cierne po wytłoczeniu pręta aluminiowego, a dolna część korpusu skrzynki jest formowana przez spawanie z czterema płytami bocznymi. Obecnie główny profil aluminiowy wykorzystuje zwykły 6063 lub 6016, wytrzymałość na rozciąganie wynosi zasadniczo od 220 do 240 MPa, jeśli użyje się wytłaczanego aluminium o większej wytrzymałości, wytrzymałość na rozciąganie może osiągnąć ponad 400 MPa, w porównaniu ze zwykłym profilem aluminiowym skrzynki mogą zmniejszyć wagę o 20%~30%.

3. Technologia spawania również jest stale udoskonalana, obecnie dominującą metodą jest spawanie tarciowe

Ze względu na konieczność łączenia profili, technologia spawania ma duży wpływ na płaskość i dokładność obudowy akumulatora. Technologia spawania obudowy akumulatora dzieli się na tradycyjne spawanie (spawanie TIG, CMT), a obecnie na główne spawanie tarciowe (FSW), bardziej zaawansowane spawanie laserowe, technologię samodokręcania śrub (FDS) i technologię łączenia.

Spawanie metodą TIG odbywa się pod osłoną gazu obojętnego, wykorzystując łuk generowany między elektrodą wolframową a spoiną do nagrzewania metalu bazowego i drutu wypełniającego, aby utworzyć spoiny wysokiej jakości. Jednak wraz z ewolucją struktury pudełka, rozmiar pudełka staje się większy, struktura profilu staje się cieńsza, a dokładność wymiarowa po spawaniu ulega poprawie, spawanie metodą TIG jest w niekorzystnej sytuacji.

CMT to nowy proces spawania MIG/MAG, wykorzystujący duży prąd pulsacyjny, aby łuk drutu spawalniczego tworzył się płynnie, poprzez napięcie powierzchniowe materiału, grawitację i pompowanie mechaniczne, tworząc ciągły spoin, z małym dopływem ciepła, bez rozprysków, stabilnością łuku i dużą prędkością spawania oraz innymi zaletami, może być stosowany do spawania różnych materiałów. Na przykład konstrukcja skrzynki pod pakietem baterii stosowana w modelach BYD i BAIC w większości wykorzystuje technologię spawania CMT.

4. Tradycyjne spawanie fuzyjne ma problemy takie jak odkształcenie, porowatość i niski współczynnik spoiny spowodowany dużym dopływem ciepła. Dlatego też powszechnie stosowana jest bardziej wydajna i ekologiczna technologia spawania ciernego z mieszaniem o wyższej jakości spawania.

FSW opiera się na cieple generowanym przez tarcie między obracającą się igłą mieszającą a barkiem wału i metalem bazowym jako źródłem ciepła, poprzez obrót igły mieszającej i siłę osiową barku wału, aby uzyskać przepływ uplastyczniający metalu bazowego w celu uzyskania połączenia spawanego. Połączenie spawane FSW o wysokiej wytrzymałości i dobrych właściwościach uszczelniających jest szeroko stosowane w dziedzinie spawania skrzynek akumulatorowych. Na przykład skrzynka akumulatorowa wielu modeli Geely i Xiaopeng przyjmuje dwustronną strukturę spawania ciernego z mieszaniem.

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązkę laserową o wysokiej gęstości energii do napromieniowania powierzchni materiału do spawania w celu stopienia materiału i utworzenia niezawodnego połączenia. Sprzęt do spawania laserowego nie był szeroko stosowany ze względu na wysoki koszt początkowej inwestycji, długi okres zwrotu i trudność spawania laserowego stopów aluminium.

5. Aby złagodzić wpływ odkształceń spawalniczych na dokładność wymiarów pudełka, wprowadzono technologię samodokręcania śrub (FDS) i technologię klejenia, wśród których znane przedsiębiorstwa to WEBER w Niemczech i 3M w Stanach Zjednoczonych.

Technologia połączeń FDS to rodzaj procesu formowania na zimno połączenia śrub samogwintujących i śrubowych poprzez dokręcanie wału centrum urządzenia w celu przeprowadzenia szybkiego obrotu silnika, który ma zostać podłączony do płyty tarcia cieplnego i odkształcenia plastycznego. Jest ona zwykle stosowana z robotami i ma wysoki stopień automatyzacji.

W dziedzinie produkcji nowych akumulatorów energetycznych proces ten jest głównie stosowany do ramy skrzynki, z procesem łączenia, w celu zapewnienia wystarczającej wytrzymałości połączenia przy jednoczesnym zapewnieniu uszczelnienia skrzynki. Na przykład obudowa akumulatora modelu samochodu NIO wykorzystuje technologię FDS i została wyprodukowana ilościowo. Chociaż technologia FDS ma oczywiste zalety, ma również wady: wysoki koszt sprzętu, wysoki koszt wystających elementów i śrub po spawaniu itp., a warunki pracy również ograniczają jej zastosowanie.

Część 3. Udział w rynku: rynek pudełek akumulatorowych jest duży, a jego skumulowany wzrost jest szybki

Pojazdy czysto elektryczne nadal zwiększają swoją objętość, a przestrzeń rynkowa pudełek akumulatorowych dla pojazdów o nowej energii szybko się powiększa. Na podstawie krajowych i globalnych szacunków sprzedaży pojazdów o nowej energii obliczamy przestrzeń rynkową krajową pudełek akumulatorowych dla pojazdów o nowej energii, zakładając średnią wartość jednostkową pudełek akumulatorowych dla nowych energii:

Podstawowe założenia:

1) Wolumen sprzedaży nowych pojazdów energetycznych w Chinach w 2020 r. wynosi 1,25 mln. Zgodnie ze Średnio- i Długoterminowym Planem Rozwoju Przemysłu Samochodowego wydanym przez trzy Ministerstwa i komisje, można założyć, że wolumen sprzedaży nowych pojazdów osobowych w Chinach w 2025 r. osiągnie 6,34 mln, a zagraniczna produkcja nowych pojazdów energetycznych osiągnie 8,07 mln.

2) Wolumen sprzedaży krajowej pojazdów elektrycznych stanowi 77% w 2020 r., zakładając, że w 2025 r. wolumen sprzedaży wyniesie 85%.

3) Przepuszczalność obudowy akumulatora ze stopu aluminium i wspornika jest utrzymywana na poziomie 100%, a wartość pojedynczego roweru wynosi 3000 RMB.

Wyniki obliczeń: szacuje się, że do 2025 r. wartość rynku skrzynek akumulatorowych do nowych pojazdów osobowych w Chinach i za granicą wyniesie odpowiednio około 16,2 mld RMB i 24,2 mld RMB, a skumulowana stopa wzrostu w latach 2020–2025 wyniesie odpowiednio 41,2% i 51,7%.