动力电池箱底板搅拌摩擦焊数值模拟及焊接顺序优化

胥军,孟新委,贺国清,李刚炎

(武汉理工大学机电工程学院,430070,武汉)

据统计,我国纯电动汽车产销量、保有量已连续5年居世界首位[1],在世界汽车产业发展转型中扮演着重要角色。动力电池系统的封装与承载依赖尺寸精准的动力电池箱体,动力电池箱底板是整个系统的关键承力部件[2],直接关系着动力电池系统乃至整车的安全。动力电池箱底板多由若干块铝合金型材经搅拌摩擦焊接加工而成,在焊接过程中,温度沿厚度方向存在明显梯度,极易导致纵向翘曲变形[3],进而导致后序装配焊接无法进行。为此,亟需建立一种置信度较高的动力电池箱底板搅拌摩擦焊数值模拟模型。

国内外学者针对搅拌摩擦焊数值模型的构建开展了一系列研究:谢吉祥通过仿真分析了轴向振动对7075铝合金平板搅拌摩擦焊接残余变形的影响,数值模拟结果表明在搅拌头上施加轴向的高频振动对焊件残余变形的影响较小[4];张亚等基于分段温度函数法,应用数值模拟技术分析了不同焊接顺序和方向的优化方案对铝合金车体侧墙FSW焊接残余变形的影响[5];Wen等利用有限元法开发了随焊焊缝滚压、随焊焊缝双侧滚压及焊后滚压3种搅拌摩擦焊数值模拟模型,仿真表明焊后滚压对控制焊接残余变形的效果最佳[6]。但是,以上研究所建立的数值模型多集中于中小型简单构件,且仅涉及单条焊缝的焊接处理。

为此,本文以918型动力电池箱为例,针对其底……