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攪拌摩擦焊接的原理 攪拌摩擦焊接

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【攪拌摩擦焊接的原理 攪拌摩擦焊接】攪拌摩擦焊(攪拌摩擦焊原理)
隨著新能源汽車“十三五”規劃的實施，電動汽車行業整體質量和數量得到快速提升 。動力電池作為新能源汽車的動力源部件，其安全性能直接影響整車和人員的安全 。根據國家標準，動力電池箱外殼防護等級應達到IP67的設計要求，在各種多變的氣候環境和復雜的工作條件下，應做到密封防水 。
目前市面上大部分新能源汽車的動力電池安裝位置都比較低，暴露在相對空的開放環境中 。并且多雨的沿海地區經常受到雨水和臺風天的襲擊，因此動力電池需要經受雨水、涉水甚至長時間浸泡在水中等極端環境的考驗，避免水進入動力電池引發火災爆炸事故 。針對以上問題，本文提煉出以下幾種動力電池防水失效模式，并進行分析研究 。
動力電池防水失效模式分析
2.1密封圈防水失效
密封圈作為動力電池密封結構設計中不可或缺的一部分，與電池上下殼體的安裝面相配合，保證動力電池的密封、防塵、防水 。閉合式硅酮泡沫作為密封圈的主要成分，經過加工，用PET雙面膠和表面處理劑粘合后，以固定框的形式切割成O型密封圈 。與傳統碳泡沫材料相比，具有優異的耐壓縮永久變形性、耐高低溫性、高阻燃性、優異的耐老化性和耐候性，是各種高性能密封、減震、緩沖、隔音、防護、絕緣和防火材料的理想選擇 。
密封圈防水失效通?？梢詺w結為:1)外部水壓力大于泡沫硅膠的壓應力；2)水壓對硅膠泡沫的負荷大于泡沫硅膠密封圈與動力電池箱之間的摩擦力；3)密封圈壓縮變形過大，導致其在各種復雜工況下壓縮回彈失效，無法有效密封 。如表1和圖1所示，某型號泡沫硅膠在-40℃ ~ 85℃環境箱中測試1000次后，表現出良好的壓縮回彈性能 。同時，泡沫硅膠表現出優異的抗壓縮變形性和抗蠕變性 。在硅酮泡沫密封圈的使用中，動力電池表現出良好的防水防塵性能 。在選擇和使用密封環時，應綜合考慮密封環的壓縮變形、適當的摩擦、良好的容積間隙比和環境耐受性 。

2.2電連接器防水失效
作為動力電池的輸入/輸出介質，高低壓電連接器的密封性直接影響動力電池的整體防水性能 。高壓連接器防水失效模式有:1)動力電池連接器插座端維氏硬度過低；2)連接器與插座、插座與盒的平整度及配合不良；3)低壓交流引腳位置密封失效[5]；4)高低壓連接器插頭的O型圈在插拔過程中受到擠壓，產生不可逆的變形 。除了以上常見的電連接器防水失效模式，還有一些問題，比如頻繁插拔后的連接器質量問題、鎖死失效等 。
2.3防爆閥防水失效
防爆閥作為雙向防水透氣泄壓元件，對防水透氣膜片的要求更高 。隔膜的網孔具有一定的疏水性，只有氣體分子可以通過，而液體分子會被阻擋在電池外殼之外 。防爆閥常見的防水故障主要存在以下幾種形式:1)防水透氣撕膜質量問題，疏水性差(圖2a)；2)防爆閥的密封墊尺寸小于箱體安裝孔的尺寸，導致密封墊在安裝過程中變形并擠入安裝孔，從而失去密封圈的防水性(圖2b)；3)箱體平面度與防爆閥墊片之間有安裝間隙和錯位 。

2.4動力電池箱防水失效
外殼具有很強的結構保護功能，使動力電池內部的電子元器件和電池免受外界擠壓、機械沖擊、碰撞和振動等安全因素的影響 。同時，機箱外殼還具有一定的熱防護功能，減少外部環境溫度對內部電芯和電器元件的直接熱輻射，隔離火源 。
常見的電池殼可分為鈑金殼、鋁合金型材殼和輕型復合材料電池殼蓋 。其中，鈑金盒在制備過程中通過沖壓、拼接、焊接等方式成型 。焊接、漏焊或虛焊直接影響電池外殼的防水密封性能 。鋁合金箱體主要通過鋁型材擠壓、攪拌摩擦焊和補焊成型 。防水失效模式可以概括為:1)攪拌摩擦焊造成的電池殼體結構薄弱，在水壓載荷環境下容易彎曲變形，導致漏氣風險；2)補焊工藝造成的箱體焊接處的透焊、虛焊、漏焊等制造問題(圖3)；3)鋁合金型材存在“砂眼”和“夾渣”的質量問題 。雖然動力電池在生產下線的過程中會進行氣密性檢測，但是很難發現砂眼處氣密性的泄漏，導致箱體防水失效 。

3結論
動力電池作為電動汽車的動力來源，其防水安全性受到高度重視 。本文從密封圈、電連接器、防爆閥、箱體結構四個方面分析了動力電池防水密封的失效模式，為新能源汽車動力電池的設計提供參考 。

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