Teil 2. Technologie: Aluminiumextrusion + Rührreibschweißen als Mainstream, Laserschweißen und FDS oder werden die zukünftige Richtung
1. Im Vergleich zu Druckguss und Stanzen ist das Strangpressen von Aluminiumprofilen und das anschließende Schweißen derzeit die gängige Technologie für Batteriekästen.
1) Die Ziehtiefe des Gehäuses unter dem durch die gestanzte Aluminiumplatte verschweißten Batteriepaket, die unzureichende Vibrations- und Schlagfestigkeit des Batteriepakets und andere Probleme erfordern von den Automobilunternehmen eine starke integrierte Designfähigkeit von Karosserie und Fahrgestell;
2) Der Batterieträger aus Aluminiumguss im Druckgussmodus übernimmt das gesamte einmalige Formen.Der Nachteil besteht darin, dass die Aluminiumlegierung anfällig für Unterguss, Risse, Kaltisolation, Vertiefungen, Porosität und andere Fehler im Gussprozess ist.Die Dichtungseigenschaft des Produkts nach dem Gießen ist schlecht und die Dehnung der gegossenen Aluminiumlegierung ist gering, was nach einer Kollision zu Verformungen neigt.
3) Der Batterieträger aus extrudierter Aluminiumlegierung ist das derzeit gängige Designschema für Batterieträger. Durch das Spleißen und Bearbeiten von Profilen zur Erfüllung unterschiedlicher Anforderungen bietet es die Vorteile eines flexiblen Designs, einer bequemen Verarbeitung, einer einfachen Änderung usw.;Leistung: Der Batterieträger aus extrudierter Aluminiumlegierung weist eine hohe Steifigkeit, Vibrationsfestigkeit, Extrusions- und Schlagfestigkeit auf.
2. Im Einzelnen ist der Prozess der Aluminiumextrusion zur Bildung eines Batteriekastens wie folgt:
Die Bodenplatte des Kastenkörpers wird durch Reibrührschweißen geformt, nachdem die Aluminiumstange extrudiert wurde, und der untere Kastenkörper wird durch Schweißen mit vier Seitenplatten geformt.Derzeit verwendet das gängige Aluminiumprofil gewöhnliches 6063 oder 6016, die Zugfestigkeit liegt im Wesentlichen zwischen 220 und 240 MPa. Bei Verwendung von stranggepresstem Aluminium mit höherer Festigkeit kann die Zugfestigkeit mehr als 400 MPa erreichen, was im Vergleich zu gewöhnlichen Aluminiumprofilen zu einer Gewichtsreduzierung führen kann 20 % ~ 30 %.
3. Auch die Schweißtechnik wird ständig weiterentwickelt, der aktuelle Mainstream ist das Reibrührschweißen
Aufgrund der Notwendigkeit, das Profil zu verbinden, hat die Schweißtechnik großen Einfluss auf die Ebenheit und Genauigkeit des Batteriekastens.Die Technologie zum Schweißen von Batteriekästen ist unterteilt in traditionelles Schweißen (WIG-Schweißen, CMT) und jetzt das gängige Reibschweißen (FSW), fortschrittlicheres Laserschweißen, selbstspannende Bolzentechnologie (FDS) und Klebetechnologie.
Beim WIG-Schweißen wird Schutzgas eingesetzt, wobei der zwischen der Wolframelektrode und dem Schweißstück erzeugte Lichtbogen zum Erhitzen des geschmolzenen Grundmetalls und des Fülldrahts verwendet wird, um hochwertige Schweißnähte zu bilden.Mit der Weiterentwicklung der Kastenstruktur wird jedoch die Kastengröße größer, die Profilstruktur dünner und die Maßhaltigkeit nach dem Schweißen verbessert. Das WIG-Schweißen ist jedoch von Nachteil.
CMT ist ein neues MIG/MAG-Schweißverfahren, bei dem ein großer Impulsstrom verwendet wird, um den Schweißdraht durch die Oberflächenspannung des Materials, die Schwerkraft und mechanisches Pumpen gleichmäßig bogenförmig zu machen und so eine kontinuierliche Schweißnaht mit geringem Wärmeeintrag, ohne Spritzer und Lichtbogenstabilität zu bilden Schnelle Schweißgeschwindigkeit und andere Vorteile, können zum Schweißen einer Vielzahl von Materialien verwendet werden.Beispielsweise nutzt die Kastenstruktur unter dem Batteriepaket, die von BYD- und BAIC-Modellen verwendet wird, größtenteils die CMT-Schweißtechnologie.
4. Beim herkömmlichen Schmelzschweißen treten Probleme wie Verformung, Porosität und ein niedriger Schweißnahtkoeffizienten auf, die durch große Wärmezufuhr verursacht werden.Daher wird in großem Umfang eine effizientere und umweltfreundlichere Reibrührschweißtechnologie mit höherer Schweißqualität eingesetzt.
FSW basiert auf der Wärme, die durch die Reibung zwischen der rotierenden Mischnadel und der Wellenschulter und dem Grundmetall als Wärmequelle erzeugt wird, durch die Drehung der Mischnadel und die Axialkraft der Wellenschulter, um den Plastifizierungsfluss des zu erreichen Grundmetall, um die Schweißverbindung zu erhalten.FSW-Schweißverbindungen mit hoher Festigkeit und guter Dichtleistung werden häufig im Bereich des Batteriekastenschweißens eingesetzt.Beispielsweise verfügt der Batteriekasten vieler Modelle von Geely und Xiaopeng über eine doppelseitige Reibrührschweißstruktur.
Beim Laserschweißen wird ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche des zu schweißenden Materials zu bestrahlen, um das Material zu schmelzen und eine zuverlässige Verbindung zu bilden.Aufgrund der hohen Anfangsinvestitionskosten, der langen Amortisationszeit und der Schwierigkeit des Laserschweißens von Aluminiumlegierungen sind Laserschweißgeräte bisher nicht weit verbreitet.
5. Um die Auswirkungen der Schweißverformung auf die Genauigkeit der Kastengröße zu mildern, werden die Bolzenselbstspanntechnik (FDS) und die Klebetechnik eingeführt, zu denen namhafte Unternehmen wie WEBER in Deutschland und 3M in den USA gehören.
Die FDS-Verbindungstechnologie ist eine Art Kaltumformungsprozess der selbstschneidenden Schrauben- und Bolzenverbindung durch die Spannwelle des Gerätezentrums, um die Hochgeschwindigkeitsrotation des mit der Platte zu verbindenden Motors durch Reibungswärme und plastische Verformung zu leiten.Es wird meist mit Robotern eingesetzt und weist einen hohen Automatisierungsgrad auf.
Im Bereich der Herstellung neuer Energiebatteriepakete wird das Verfahren hauptsächlich auf die Rahmenstrukturbox mit Klebeprozess angewendet, um eine ausreichende Verbindungsfestigkeit sicherzustellen und gleichzeitig die Dichtungsleistung der Box zu gewährleisten.Beispielsweise nutzt das Batteriegehäuse eines Automodells von NIO die FDS-Technologie und wurde serienmäßig hergestellt.Obwohl die FDS-Technologie offensichtliche Vorteile hat, hat sie auch Nachteile: hohe Ausrüstungskosten, hohe Kosten für Vorsprünge und Schrauben nach dem Schweißen usw. und die Betriebsbedingungen schränken ihre Anwendung ebenfalls ein.
Teil 3. Marktanteil: Der Markt für Batteriekästen ist groß und weist ein schnelles Gesamtwachstum auf
Das Volumen reiner Elektrofahrzeuge nimmt weiter zu und der Markt für Batteriekästen für Fahrzeuge mit neuer Energie wächst rasant.Basierend auf den inländischen und globalen Verkaufsschätzungen für Fahrzeuge mit neuer Energie berechnen wir den inländischen Markt für Batteriekästen für Fahrzeuge mit neuer Energie, indem wir den durchschnittlichen Wert pro Einheit für Batteriekästen mit neuer Energie annehmen:
Kernannahmen:
1) Das Verkaufsvolumen von Fahrzeugen mit neuer Energie in China beträgt im Jahr 2020 1,25 Millionen.Gemäß dem mittel- und langfristigen Entwicklungsplan der Automobilindustrie, der von den drei Ministerien und Kommissionen herausgegeben wurde, kann davon ausgegangen werden, dass das Verkaufsvolumen neuer Personenkraftwagen in China im Jahr 2025 6,34 Millionen erreichen wird und die Produktion neuer Personenkraftwagen im Ausland 6,34 Millionen erreichen wird Energiefahrzeuge werden 8,07 Millionen erreichen.
2) Das inländische Verkaufsvolumen von reinen Elektrofahrzeugen macht im Jahr 2020 77 % aus, unter der Annahme, dass das Verkaufsvolumen im Jahr 2025 85 % ausmachen wird.
3) Die Durchlässigkeit des Batteriekastens und der Halterung aus Aluminiumlegierung bleibt bei 100 % und der Wert eines einzelnen Fahrrads beträgt 3000 RMB.
Berechnungsergebnisse: Schätzungen zufolge wird der Markt für Batteriekästen für Personenkraftwagen mit neuer Energie bis 2025 in China und Übersee etwa 16,2 Milliarden RMB bzw. 24,2 Milliarden RMB betragen, und die durchschnittliche Wachstumsrate von 2020 bis 2025 wird 41,2 % betragen 51,7 %
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. Mai 2022
