基于机器人的电动汽车搅拌摩擦焊

电动汽车未来主题的关键不仅仅在于车辆的续航里程和性能。具有新型创新车辆概念的车辆的经济生产也非常关键。

电动汽车领域的搅拌摩擦焊

凭借搅拌摩擦焊的工艺专有技术,KUKA 已成为汽车行业的重要合作伙伴。因为借助该技术,既可以优化电池的热管理,又可以经济地实现复杂的蓄电池外壳结构

电动汽车需要一个“舒适温度” – 至少它的电池需要。因为只有在合适的温度下,它们才能提供最佳的性能并达到最大使用寿命。因此,电池必须在运行时进行冷却并在低环境温度下进行加热。通常这通过集成在电池座底部的冷却系统进行,在混合动力汽车中尤其如此。这些外壳的生产极其困难。凭借多年的搅拌摩擦焊接经验,KUKA 在此提供了重要的专有技术

混合动力汽车的冷却系统通过将底板与铸造外壳焊在一起实现封闭。在此必须形成一个能够承受交变压力的压力密封回路。为此需要大的连接横截面良好混合和压实的焊缝。在此仅允许热量输入造成尽可能小的组件变形。搅拌摩擦焊已被证明是合适的连接技术。

绿色技术的焊接

该工艺特别适用于与各种铝合金和其他低熔点有色金属的高质量接合过程。在搅拌摩擦焊接时,旋转的工具沿着工件的连接区域移动,从而在牢固夹紧的接合部件之间产生摩擦热 – 这是一种比传统工艺更坚固和更能承载的连接。根据工件设计,焊缝被实现为波浪形或缝合接缝作为重叠焊缝。 

Friction Stir Welding_seam
波浪形焊缝示例

附加优势:该工艺低排放,能耗低。不需要预处理待接合的工件。因此,搅拌摩擦焊也被称为绿色技术

Friction Stir Welding_Robot
搅拌摩擦焊工作单元用于电池外壳

接合技术中的工艺专有技术

不仅在混合动力汽车的冷却系统中,而且在纯电动汽车的蓄电池外壳的生产中,该技术也被越来越多地使用。在此,外壳占据底板的很大面积,并且通常位于车轴之间。到目前为止,一些制造商单独安装蓄电池外壳。与此相反,更新的方案包括集成有汽车蓄电池外壳的结构组件。该结构必须极其坚硬。为此有两种办法:与铝板制成的底板焊在一起的带横臂的框架型材,或者由焊接在一起的双壁挤压型材制成的底板

在前部和后部区域连接到蓄电池外壳上时,已经零星地使用了铝制压铸部件 – 前提是对蓄电池外壳的接合技术有很高的要求。在此,KUKA 再次以其工艺专有技术发挥了作用。因为搅拌摩擦焊对于这些要求是最理想的。然而在设计部件和生产设备时,必须注意一些特点,例如高过程力可桥接间隙尺寸

 

固定轴肩搅拌摩擦焊

为了实现蓄电池和电子设备外壳中的复杂焊缝,KUKA 特别为汽车工业提供固定轴肩搅拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,缩写为 SSFSW),这由 ESAB 授权使用。在此与传统的搅拌摩擦焊不同,仅搅拌针在固定的轴肩中旋转。由于固定的轴肩,在沿焊缝的进给运动期间会产生平坦、光滑的焊缝表面。这反过来又降低了后处理的费用

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology
机器人搅拌摩擦焊解决方案

过程控制和记录系统

专家们深信:随着电动汽车的重要性日益增加,使用搅拌摩擦焊的生产设备的市场潜力也将在未来几年内增加。KUKA 使汽车工业能够将这种接合工艺经济地整合到生产过程中。同时客户能够跟踪所有重要的过程参数透明地记录质量数据。在此,KUKA 凭借过程控制和记录系统(PCD)为工业 4.0 的整合奠定了基础。

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