新能源汽车及储能的爆发式增长，将电池托盘焊接技术推向了制造工艺的核心战场。面对铝合金轻量化与复杂结构的双重挑战，本文从工艺本质到工程实践，深入解析电池托盘焊接技术，对比传统熔化焊、搅拌摩擦焊与激光焊的工艺原理、性能指标及适用场景。通过热影响区、接头强度、耐腐蚀性等多维度分析，为您呈现焊接技术的优劣势。

1-技术原理对比

a.传统熔化焊

原理：通过电弧、等离子弧等热源将焊接接头局部加热至熔化状态，形成熔池，冷却后凝固形成焊缝。需使用保护气体（如CO₂、氩气）或焊渣防止氧化，可能添加焊丝或焊条作为填充材料。

特点：熔池温度高、冷却快，易形成粗大柱状晶；热影响区（HAZ）宽，冶金过程不充分，易产生气孔、裂纹等缺陷。

b.搅拌摩擦焊（FSW）

原理：利用高速旋转的搅拌头与工件摩擦产热，使材料达到热塑性状态，通过机械搅拌和塑性流动实现固相连接。无熔池形成，无需填充材料。

特点：焊接温度低于材料熔点80%，动态再结晶形成细小晶粒，焊缝致密无气孔，热输入低，变形小。

c.激光焊

原理：高能量密度激光束聚焦于工件表面，通过热传导（功率密度＜10⁵ W/cm²）或深熔焊（功率密度≥10⁵ W/cm²，形成匙孔效应）实现材料熔化和连接。

特点：热影响区极窄，熔深大，焊接速度快，可实现精密焊接；但对材料表面反射率敏感，需严格控制工艺参数。

a-传统熔化焊 b-搅拌摩擦焊 c-激光焊

图1  电池托盘常用焊接技术原理

2-性能指标

a.热影响（HAZ）区对比

关键分析：

传统熔化焊：高热量输入导致HAZ宽，晶粒粗化和冶金缺陷（如气孔）显著降低材料性能。

FSW：固态连接避免熔池，HAZ分为TMAZ和HAZ，晶粒细化（NZ）与局部变形（TMAZ）共存。

激光焊：极窄HAZ（约0.1-0.5 mm）得益于高能量密度和快速冷却，但需注意匙孔效应对组织均匀性的影响。

b.接头强度对比

关键分析：

传统熔化焊：快速凝固导致粗晶和缺陷，接头强度显著降低。例如MIG焊铝合金的抗拉强度仅为母材的72.8%。

FSW：动态再结晶形成细晶（NZ），但TMAZ晶粒变形和HAZ强化相溶解可能成为薄弱区。

激光焊：高冷却速率抑制晶粒粗化，焊缝强度接近母材。

c.耐腐蚀性对比

关键分析：

传统熔化焊：粗晶和缺陷导致腐蚀优先发生在HAZ和熔合线。

FSW：NZ因细晶和均质化耐蚀性优，但HAZ晶粒粗化和第二相析出（如含Fe相）可能成为腐蚀敏感区。

激光焊：窄HAZ和均匀组织减少腐蚀活性点，但需注意表面氧化层对耐蚀性的影响。

3-适用场景

a.传统熔化焊

· 适用部位：

框架与底板连接：用于电池托盘主体结构的框架与底板焊接，例如比亚迪、北汽等车型采用间断焊或满焊工艺连接铝型材框架与底板。

边梁及小件补焊：因结构复杂或空间限制，部分边梁、加强筋等小件需配合其他工艺（如FSW）进行补焊。

· 适用焊件：

厚板焊接（如钢制托盘或铝合金厚板）。

非密封性要求的辅助结构（如电池包边角固定件）。

· 适用材料：

铝合金：6系列铝合金（如6061-T6）的厚板焊接，但接头强度较低（母材的70%-80%）。

钢材：钢制电池托盘的框架焊接，成本低但重量较大。

· 局限性：

热输入大导致变形显著，不适用于高精度或薄板焊接。

b.搅拌摩擦焊（FSW）

· 适用部位：

底板拼接：铝合金托盘的底板长焊缝拼接，如水冷通道一体化结构（广东迈泰技术案例）。

密封性要求高的区域：电池托盘与箱体连接处，因FSW焊缝致密无气孔，保障密封性（如吉利、小鹏车型的双面FSW结构）。

复杂型材连接：铝挤压型材的T型接头、中空型材焊接（双轴肩FSW技术可自支撑焊接）。

· 适用焊件：

铝合金挤压型材（如底板厚度10mm、壁厚2mm的双层截面设计）。

异种材料焊接（铝/铜、铝/镁等），但需特殊工艺优化。

· 适用材料：

铝合金：主流材料为6系列（6061-T6、6005A-T6、6063-T6），接头强度达母材80%-90%。

镁合金：轻量化托盘（如瑞松科技案例），但需控制热输入防止晶粒粗化。

· 技术优势：

固相连接避免熔焊缺陷，适用于轻量化、高密封性场景。

c.激光焊

· 适用部位：

高强钢托盘关键焊缝：如电池托盘与车身连接的高应力区域。

精密密封钉焊接：电池托盘盖板密封钉焊接，速度可达40 mm/s，热影响区极窄。

薄板拼接：铝或钢制托盘的薄板（＜3mm）高效拼接，减少变形。

· 适用焊件：

高精度、自动化产线的焊接（如机器人激光焊接系统）。

异形结构（如曲面焊缝），需搭配高动态定位系统。

· 适用材料：

高强钢：抗拉强度≥1000MPa的钢材，激光焊可保留母材95%强度。

铝合金：需表面预处理（如阳极氧化或镀层）降低反射率，成本较高。

· 局限性：

厚板焊接需多道次（如＞8mm铝合金），效率低于FSW。

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