新能源汽车电池托盘案例 | 瑞松科技搅拌摩擦焊工艺及装备的应用

来源：瑞松科技

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搅拌摩擦焊是一种运用于轻量化、绿色制造、高效精益生产的焊接方法。通过高速旋转的搅拌头与待焊工件摩擦产热，使材料达到塑化状态，在搅拌头驱动力作用下发生塑性流动并结合形成致密的焊缝。

在经过前期大量的市场调研及技术储备后，2015年，瑞松科技对搅拌摩擦焊工艺进行大量的研发投入，成功研发了更先进、更稳定、更便捷的搅拌摩擦焊工艺及智能装备——机器人搅拌摩擦焊和龙门式搅拌摩擦焊，成为国内为数不多拥有自主研发核心技术的搅拌摩擦焊设备制造商之一。

2018年完成针对电池托盘产业化生产线体研发，2019年进行量化生产，2020年在机器人应用上不断突破更多行业。

瑞松科技搅拌摩擦焊R-SSTOOL技术焊接效果

一、瑞松科技的轻量化材料连接技术及装备——搅拌摩擦焊

1. 焊接原理

高速旋转的搅拌头扎入被焊工件对接面并沿其向前移动，通过搅拌头的旋转摩擦使被焊材料发生塑化，同时将初始对接面打碎，在搅拌头锻压力的作用下形成焊缝，最终实现被焊工件的冶金结合。

瑞松科技在装备研发过程中，开展了搅拌头、电主轴、R-SSTOOL、力·位混合控制、焊接工艺、实时过程控制、工装夹具等核心技术和关键零部件研发，掌握了智能化搅拌摩擦焊系统集成技术。

2. 瑞松科技搅拌摩擦焊装备研究

智能工装，有效控制焊接变形

搅拌摩擦焊数据库专家系统

瑞松科技开发的针对搅拌摩擦焊的关键零部件

同时，瑞松科技开展各类型搅拌摩擦焊工艺方法研究，主要包括动轴肩、静轴肩、双轴肩、搅拌摩擦点焊及复合搅拌摩擦焊等。

（1） 双轴肩搅拌摩擦焊

下轴肩代替单轴肩搅拌摩擦焊的背部垫板，对工件进行自支撑，实现中空部件的焊接。

（2）静止轴肩搅拌摩擦焊

轴肩与搅拌针分体式设计，轴肩不旋转，搅拌针高速旋转。

（3）搅拌摩擦点焊

（4）复合能场搅拌摩擦焊

在搅拌摩擦焊接过程中施加额外的能量场(感应加热、激光、电弧、超声等)，以达到降低焊接载荷，延长搅拌头寿命，改善焊缝组织，实现高熔点材料焊接等目的。

3. 瑞松科技搅拌摩擦焊智能装备

瑞松科技通过电主轴、力位倾角传感、R-SSTOOL工具及数据库、视觉技术等自主研发核心技术，研发了具有优越性能的先进搅拌摩擦焊设备，实现空间三维焊接、压力控制、力位混合控制、离线编程、自动检测焊缝寻找功能，这些都处于行业领先水平。

机器人搅拌摩擦焊智能装备

龙门式搅拌摩擦焊智能装备

瑞松科技搅拌摩擦焊装备焊缝质量高，完美的解决了焊接过程中裂纹和气孔问题，且减少打磨、无飞溅省略清理工序、不需要焊接材料降低了生产成本，真正实现了自动化。其优越性及经济适用性，使得其成为对焊接工艺有着特别高要求的制造商的选择，尤其是针对轻量化材料的焊接需求。

瑞松科技搅拌摩擦焊运用的R-SSTOOL技术与传统技术的效果对比

瑞松科技机器人搅拌摩擦焊焊缝效果

4. 瑞松科技搅拌摩擦焊解决了众多的焊接问题

瑞松科技通过优化焊接参数、减少下压量，大大减少焊缝飞边；通过焊接时使用前导滚轮，避免工件与支撑存在间隙，使焊缝下方得到刚性支撑，解决过多焊缝金属伸出焊缝根部问题；通过增大轴肩直径、降低焊接速度、增大焊接压深和压力等控制措施，解决众多搅拌摩擦焊外部缺陷。

搅拌摩擦焊外部缺陷

通过选择合适搅拌工具、选择合适工艺参数、保证充分的焊接热输入、对待焊面及其附近区域进行充分清洁等控制措施解决搅拌摩擦焊未焊透、弱结合、隧道孔洞、结合面氧化物等内部缺陷。

搅拌摩擦焊内部缺陷

二、瑞松科技搅拌摩擦焊在新能源汽车电池托盘制造的应用

受电池重量、续航里程、节能减排的各种因素限制，靠电池驱动的新能源汽车车体轻量化是其生产制造首先要解决的问题。而目前重量轻且稳定的高性价比铝、镁材可以说是汽车轻量化的首选。在此条件下，新能源汽车制造相关的轻量化材料连接技术攻关及智能装备的研发制造是迫在眉睫。

对比激光焊、电弧焊等传统材料连接手段，搅拌摩擦焊作为一种新型材料连接技术，在轻量化材料方面更能适应需求，具有稳定、高效、高性价比等优势。在新能源汽车生产中，随着越来越高的轻量化要求，车身、轮毂、底盘、防撞梁、地板、动力电池和座椅等部件基本都应用上了铝合金、镁合金，搅拌摩擦焊工艺及装备也被大量所需，尤其是对气密性有着严格要求的缸体、油底壳、电池箱体、电机壳体等，传统的连接技术已无法满足。

典型电池托盘的特点

针对新能源汽车市场，瑞松科技搅拌摩擦焊着力新能源汽车核心部件动力电池中对焊接工艺要求更高的电池托盘Pack箱体。针对其存在的箱体密封、水冷系统结构及箱体安装、焊接强度、零件的紧固、底部抗石击防护等问题进行研发攻关，最终实现产业化。

瑞松科技机器人搅拌摩擦焊对电池托盘pack箱体焊接的视频

瑞松科技利用自主核心技术有效解决Pack箱体结构存在的问题，满足箱体设计需求，为其生产制造提供完整的解决方案，并已实施到具体案例中。

瑞松科技某电池托盘生产的产线

以某电池托盘生产线为例，采用机器人进行搅拌摩擦焊、弧焊、打磨、激光清洗、铆接、搬运码垛，减少了人工，稳定了品质；通过机器人行走轨道，机器人执行上下料，避免了托盘在运输过程中的磕碰。整线布局紧凑，人员行走距离短，同时，人员在单侧操作，保障安全。该案例以10万台/年的规模考虑建线，操作人员相对减少60%。

※ 某托盘底板焊接案例

三、领先的优秀整线生产解决方案提供能力

 

事实上，瑞松科技花费大量的人力物力研发的搅拌摩擦焊并非为单个产品销售而存在，其最终的目标是以产品为载体，借助其多年积累的产线经验，建立可应用于各行各业的大规模制造生产线。凭借优质、高效、节能、无污染的技术特色，在航空航天、轨道交通、汽车、船舶、5G通讯、冶金等行业都能有成熟应用。

作为优秀机器人与智能制造系统解决方案商，瑞松科技一直致力于为客户提供成套智能化、柔性化制造系统解决方案，尤其在汽车领域，一直助力全球各大知名汽车制造商建造产线，在整线建造上积累丰富的经验，无论在生产节拍、物流、产线布局、现场应用性上都能很好的把控，保证客户的生产精度、强度、稳定性要求。

对于新能源汽车电池托盘生产线的打造，瑞松科技更能从汽车行业直接切入，用汽车生产的标准去建造更贴切。未来随着市场发展规模更大，瑞松科技将以更大的承载能力打造等级更大的线体，瑞松科技产线能力毫无疑问是足够匹配的。此外，在新能源车电控箱体也已有案例。

瑞松科技搅拌摩擦焊在不同行业的应用

而目前瑞松科技搅拌摩擦焊的应用远不止于新能源汽车，其在军工飞机部件焊接、5G通讯基站散热板焊接、风电水冷板、BMS散热器已有成熟应用，并用优越的工艺性能获得了客户的满意和好评。

强烈的市场服务意识一直是瑞松科技在激烈市场竞争中立于不败之地的有力武器，为客户打造了一套从售前规划模拟、售中沟通布局、到售后调试培训的完整流程。

未来瑞松科技及其搅拌摩擦焊智能装备将凭借各方面的优势，持续在各行各业应用上不断突破，有力占据新兴产业市场，不断发展，谋求智能制造技术及行业发展的领先地位。

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