在新能源汽车、储能系统等领域，电池托盘作为核心组件，其结构强度、密封性和散热性能直接影响电池系统的安全性与寿命。而搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）作为一种先进的固相焊接技术，因其独特的优势，已成为电池托盘制造的关键工艺之一。本文将从技术原理、优缺点、改善方法及实际应用出发，解析搅拌摩擦焊如何赋能电池托盘的高效生产与性能提升。

一、搅拌摩擦焊的技术原理

搅拌摩擦焊通过高速旋转的搅拌头与工件摩擦生热，使材料局部达到塑性状态，并在机械挤压下形成致密焊缝。整个过程无需熔化金属，属于固态连接，可有效避免气孔、裂纹等熔焊缺陷。对于铝合金材质的电池托盘，该技术尤其适用，常用于铝合金底板的焊接和框架的连接等。搅拌摩擦焊既能保证焊接强度，又能提升整体结构的稳定性。

二、搅拌摩擦焊的优点

1. 材料适用性广

搅拌摩擦焊相较于传统熔化焊适用的范围更广，尤其适用于铝合金、镁合金、铜合金等轻质高强材料的焊接，对热处理敏感或易氧化的材料（如部分铝合金）也能有效焊接。搅拌摩擦焊目前能够焊接所有牌号的铝合金，包括熔焊难以焊接的2xxx系列和7xxx系列的铝合金。

2. 焊接质量高

由于搅拌摩擦焊固态连接的本质，避免了传统熔化焊常见的气孔、裂纹、夹杂等冶金缺陷，焊缝组织均匀且晶粒细小，接头强度达母材的80%-90%。同时，通过调节旋转速度、焊接速度和下压力等参数，可精确控制焊接质量，避免焊接过程带来的浪费。此外，疲劳性能和耐腐蚀性优于传统熔化焊，特别适用于航空、汽车等对强度要求高的领域。

3. 节能环保

搅拌摩擦焊焊接过程中不需要填充焊丝、焊剂或保护气体，大大降低了材料成本。同时焊接温度较低，能耗比传统熔化焊低30%~50%，焊接过程无弧光、烟尘、飞溅及电磁辐射，操作环境清洁，符合绿色制造的要求。

4. 热输入低、变形小

焊接热影响区，简称HAZ（Heat Affected Zone），是指在焊接过程中，母材金属因受高温影响但未熔化，导致金相组织和力学性能发生显著变化的区域。搅拌摩擦焊温度低于材料熔点，热影响区窄，残余应力和变形显著小于熔焊（仅为传统熔化焊的1/12），适合薄板及尺寸敏感部件。以下是搅拌摩擦焊和传统熔化焊热影响区的对比：

传统熔化焊

搅拌摩擦焊（FSW）

HAZ宽度

最宽（如MIG焊HAZ宽度是激光焊的2倍以上）

极窄（仅焊核区与热力影响区，无熔池）

粗大柱状晶，晶粒粗化严重

焊核区（NZ）为细小等轴晶，TMAZ晶粒拉长变形，HAZ晶粒轻微粗化

气孔、裂纹、氧化夹杂

几乎无气孔、裂纹（固相连接）

三、搅拌摩擦焊的缺点

1. 设备成本较高

需高精度机床和刚性设备，且初期投资大，适合大批量生产而非小规模应用。同时搅拌头在焊接过程中因高温和机械摩擦磨损较快，尤其在高熔点材料（如钢、铜）焊接中损耗更显著，导致频繁更换和成本增加，不同厚度板材还需专用搅拌头，适应性较差。

2.焊接常见缺陷

虽然搅拌摩擦焊的焊接质量优良，但在实际应用中会出现常见的表面和内部缺陷：

（1）表面缺陷：

表面沟槽：

产生原因：焊缝周围的热塑性金属流动不充分，焊缝的塑性金属无法充分填充搅拌针行进过程中留下的瞬时空腔。

改善方法：增大轴肩直径，增大压力，降低焊接速度。

飞边毛刺：

产生原因：旋转速度和焊接速度的匹配不当，下压量过大。

改善方法：优化焊接参数，减少下压量。

（2）内部缺陷：

产生原因：搅拌针长度不足，导致焊缝下部的材料未能充分搅拌。

改善方法：选择合适的搅拌针长度，确保焊缝厚度上的材料能够被充分搅拌。

更多关于电池托盘搅拌摩擦焊常见缺陷，请阅读以下文章：

搅拌摩擦焊焊接常见的5个问题及改善方法

四、搅拌摩擦焊的应用

在汽车工业中，FSW用于焊接汽车框架、底盘、发动机和其他关键部件。由于该技术产生的热影响较小，可减轻材料疲劳，提高车辆的结构强度和耐久性。

随着新能源汽车轻量化的发展要求，搅拌摩擦焊大量应用于新能源汽车三电系统（电池托盘，电机壳，控制器壳体）、水冷板、散热器、轮毂等铝/镁合金的焊接。同时，搅拌摩擦焊也大量用于焊接储能电池带液冷通道的铝合金箱体。电池箱体的底板需要用摩擦焊进行正反面的拼焊，两侧的堵头也可以采用摩擦焊工艺进行穿透焊接。

以下是使用搅拌摩擦焊工艺生产的电池托盘、电池箱体以及液冷板：

新能源汽车动力电池托盘

浸没式液冷电池储能箱体

科力达15年专注于工业冷水机研发、生产与服务，根据各种工业生产加工设备特点研制精密冷水机，性能稳定，操作简单，高效节能。广泛应用于以半导体，CO2 ，YAG，光纤等为工作介质的激光加工设备。以及应用于其它工业方面：如医药、生物、化工、食品、饮料、塑胶、电子、纺织、化纤、电镀、超声波、机械加工、特种铸造、焊接、造纸、复合材料、水处理、印刷等行业。咨询冷水机>>>www.kldjm.com