T_CWAN 0027-2022 T_CEEIA 584-2022 新能源汽车铝合金电池托盘焊接制造规范.pdf
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1、 北人电池盒.mp4CCS ICS 25.160.10 CCS J 33 团体标准团体标准 T/CWAN 00272022 T/CEEIA 5842022 新能源汽车铝合金电池托盘焊接制造规范 Welding specification of aluminum alloy battery tray for new energy vehicles 发布发布 中国焊接协会中国焊接协会 中 国 电 器 工 业 协 会中 国 电 器 工 业 协 会 2022-05-12发布 2022-06-01实施 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 技术要求.2 4.1
2、 产品质量.2 4.2 母材.2 4.3 焊前要求.2 5 工艺方法.2 5.1 概述.2 5.2 弧焊.2 5.3 激光焊.12 5.4 搅拌摩擦焊.18 5.5 电阻点焊.23 5.6 旋转攻丝铆接.26 5.7 自冲铆接.28 5.8 螺柱焊.30 6 产品质量检测方法.34 6.1 气密性.34 6.2 产品尺寸.35 6.3 产品清洁度.35 附录 A(资料性)电池托盘产品结构及焊接方法.377 附录 B(规范性)符号定义.399 附录 C(资料性)弧焊工艺焊丝选用.4040 附录 D(资料性)焊接工艺缺陷改进方法.42 参考文献.455 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020
3、标准化工作导则 第 1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由江苏北人智能制造科技股份有限公司提出,由中国焊接协会焊接设备分会和中国电器工业协会电焊机标准化专业委员会组织编写。由中国焊接协会和中国电器工业协会双编号。本文件起草单位:江苏北人智能制造科技股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、敏实汽车技术研发有限公司、上海赛科利汽车模具技术应用有限公司、上海固极智能科技有限公司、唐山松下产业机器有限公司、航天工程装备(苏州)有限公司、广州瑞松威尔斯通智能装备有限公司、昆山万洲特种焊接有限公司、四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司、广州松兴电气股份有限公司、无锡汉神电气股份有限公司、
4、江苏恒义工业技术有限公司、昆山华恒焊接股份有限公司、深圳市麦格米特焊接技术有限公司、厦门锋元机器人有限公司、南京合信自动化有限公司、浙江劳士顿科技股份有限公司、福尼斯智能装备(珠海)有限公司、安川首钢机器人有限公司、肯倍焊接技术(北京)有限公司、光惠(上海)激光科技有限公司、上海发那科机器人有限公司、浙江巴顿焊接技术研究院、常州金品精密技术有限公司、卡尔克鲁斯机器人科技(中国)有限公司、浙江热刺激光技术有限公司、珠海瑞凌焊接自动化有限公司、哈焊所华通(常州)焊业股份有限公司、深圳市联赢激光股份有限公司、浙江创利焊接科技股份有限公司、北京工业大学、北京中焊焊接装备技术有限公司。本文件主要起草人:
5、林涛、赵北明、梁军强、陈树君、李宪政、张俊杰、顾健、尹斌、朱志雄、何艳兵、万龙、刘照强、于衡波、何晓阳、万小民、宋友民、何志军、王志友、周曙君、杨昌荣、李健、胡婷、耿烽、丁建武、韦成良、赵军军、程喜、蔡春军、刘江、魏占静、居晓锋、牛增强、谢晓东、李新松、李定坤、迟珉良、李远强、郭敬、李波、宋金玲。新能源汽车铝合金电池托盘焊接制造规范 1 范围 本文件规定了新能源汽车铝合金电池托盘焊接制造规范的技术要求、工艺方法和产品质量检测方法等内容。本文件适用于新能源汽车铝合金电池托盘的弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊、电阻点焊、旋转攻丝铆接、自冲铆接和螺柱焊。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引
6、用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2651 焊接接头拉伸试验方法 GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法 GB/T 3323.1 焊缝无损检测 射线检测 第 1部分:X和伽玛射线的胶片技术 GB/T 3880 一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T 4208 外壳防护等级(IP 代码)GB/T 11345 焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定 GB/T 16475 变形铝及铝合金状态代号 GB/T 18851.1 无损检测 渗透检测 第 1 部分:总则 GB/
7、T 24598 铝及铝合金熔化焊焊工技能评定 GB/T 26955 金属材料焊缝破坏性试验 焊缝宏观和微观检验 GB/T 27551 金属材料焊缝破坏性试验 断裂试验 GB/T 32259 焊缝无损检测 熔焊接头目视检测 GB/T 34630.4 搅拌摩擦焊 铝及铝合金 第 4部分:焊接工艺规范及评定 GB/T 35085 金属材料焊缝破坏性试验 激光和电子束焊接接头的维氏和努氏硬度试验 GB/T 39081 电阻点焊及凸焊接头的十字拉伸试验方法 GB/T 39165 电阻点焊及凸焊接头的剥离和凿离试验方法 GB/T 39167 电阻点焊及凸焊接头的拉伸剪切试验方法 ISO 9956-3 金属
8、材料焊接工艺规程及认可 第 3部分:钢的弧焊工艺试验(Specification and approval of welding procedures for metallic materials-Part 3:Welding procedure tests for the arc welding of steels)ISO 13918 电弧螺柱焊用焊接螺柱和陶瓷套圈(WeldingStuds and ceramic ferrules for arc stud welding)ISO 14555 焊接金属材料的电弧螺柱焊(WeldingArc stud welding of metallic
9、materials)T/CWAN 0033 铝合金搅拌摩擦焊体积型缺陷相控阵超声检测规范 3 术语和定义 GB/T 16475、GB/T 24598、GB/T 26955、GB/T 27551、GB/T 39081、GB/T 39165、GB/T 39167、T/CWAN 0033 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 旋转攻丝铆接 flow drill screw,FDS 通过特殊钻铆铆钉,在主轴高速旋转的驱动下,对板材进行加热、钻孔、攻丝、锁紧等过程,使局部熔化的板材能够嵌入到铆钉的螺纹牙中,形成类焊接作用,从而形成稳定的连接点。3.2 自冲铆接 self-piercing riv
10、eting,SPR 一种冷连接工艺,通过铆钉将两层甚至更多层不同材料的板材穿透进行连接。3.3 电池托盘 battery tray 又称电池盒、电池壳、电池托架、电池下箱体等,一种用于固定和安装新能源汽车动力电池的金属密闭结构件。电池托盘结构及焊接方法见附录 A。4 技术要求 4.1 产品质量 4.1.1 焊缝要求 焊缝应与母材表面圆滑过渡,其表面不得有裂纹、未熔合、气孔、氧化物夹渣及过烧缺陷。当母材厚度小于或等于 10 mm 时,焊缝余高不得超过 3 mm,焊缝咬边深度不得超过板厚 10%且不得超过 0.5 mm,焊缝两侧咬边总长度不得超过焊缝总长度的 10%。弧焊焊接接头抗拉强度应不低于母
11、材抗拉强度最低值的 60%;激光焊焊接接头抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的 70%;弧焊及激光焊缝熔深及气孔需满足相关标准要求(尤其注意铸造件焊缝气孔的满足状态标准);搅拌摩擦焊焊接接头抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的 70%;电阻点焊性能以及旋转攻丝铆接连接性能需满足各自标准要求。4.1.2 尺寸要求 应符合电池托盘客户的设计文件规定或合同技术图纸要求。4.1.3 气密性要求 电池托盘因其特殊的功能需求,必要时其部分焊缝除满足常规焊接标准外,还需满足密封要求。产品参考 GB/T 4208 有关 IP67 气密要求的检测方法,具体检测方法及检测标准以客户要求为准。4.2 母材 3、5、
12、6、7系列铝合金的板材、型材、锻造、铸造铝合金零件,并应符合 GB/T 3880 的有关规定。4.3 焊前要求 焊接前应对待焊母材坡口表面及其两侧 50 mm 范围内进行表面清理,去除水分、尘土、金属屑、油污、漆、氧化膜、含氢物质及所有附着物。焊接环境温度本规范不做要求,相对湿度宜控制在 60%以内,或按照客户图纸要求。5 工艺方法 5.1 概述 图示的缩写符号定义(已注明的除外)见附录 B。5.2 弧焊 5.2.1 接头形式 焊接接头形式见表 1。表 1 弧焊焊接接头形式 序号 接头 形式 角度范围()要求 图示 焊缝有效厚度 熔深/熔宽 1 对接 t2mm时,s0.6tmin,最小 2mm
13、;t2mm 时,全熔透 3tminb5tmin 2 对 接接 头(加衬板)s=t 3tb5t 3 T型接头 9020 a0.7tmin SF0.1tmin 4 外 倾角 焊缝 110160 a0.7tmin SF10.5tmin SF20.1tmin 5 内 倾角 焊缝 5070 a0.7tmin SF0.1tmin 序号 接头 形式 角度范围()要求 图示 焊缝有效厚度 熔深/熔宽 6 搭接 160180 a0.7tmin SF0.1tmin 7 外 角焊 s0.6tmin 3tminb5tmin 8 外 角焊 230300 a0.6tmin SF0.1tmin 5.2.2 焊接接头质量要求
14、 5.2.2.1 弧焊焊接工艺 为保证焊缝达到尺寸要求,提高焊接质量,弧焊工艺选择建议如下:MIG 焊接头应避免选用直流短路(无脉冲)焊接方式。应根据板厚、接头形式、焊接位置、焊接速度等条件要求,选择配合抽拉丝功能的短路焊接;直流/交流单脉冲焊接;直流/交流双脉冲焊接;抽拉丝短路+脉冲焊接;变规范+机器人同步摆动焊接等焊接工艺方法,保证接头质量。具体的焊缝尺寸要求见 5.2.1。焊丝选用参见附录 C。5.2.2.2 焊缝质量等级划分 根据电池托盘产品及图纸相应要求,制定相应的质量评价等级。具体如表 2所示。表 2 质量评价等级 受力要求 质量等级 备注 高 B 承受较大交变载荷,或重要的受力焊
15、缝 中 C 一般受力焊缝 低 D 其他起辅助加强作用的静载焊缝 5.2.2.3 弧焊焊接缺陷 弧焊焊接缺陷见表 3,具体的弧焊缺陷改进方法参见附表 D.1。表 3 弧焊焊接缺陷 序号 缺陷名称 说明 质量等级 D C B 1 表面缺陷 1.1 不均匀气孔 d2%d1%d0.5%1.2 局部密集气孔 密集气孔区域用包括所有气孔的直径 dA的封闭圆来表示。该圆形区域的所有气孔应符合单个气孔的要求。允许的多孔区必须是局部的。应该考虑到密集气孔可能掩盖其他缺陷的可能。如果 D 小于 dA1或 dA2中的较小者,整个气孔区域应当用直径为 dAC的圆表示,dAC=dA1+dA2+D。不允许有系统密集气孔。
16、dA25mm或 dAmaxwp dA对应于 dA1,dA2或 dAC 不允许 不允许 1.3 链状气孔 不允许 不允许 不允许 1.4 表面气孔 单个气孔的最大尺寸 d0.4s或 a 且3mm d0.3s或 a 且1.5mm d0.2 或 a 且1mm 1.5 末端弧坑缩孔 h0.4t,且3mm h0.2t,且1.5mm 不允许 1.6 未熔合 短缺陷 h0.1s或 a 且3mm h0.1s或 a 1.5mm 不允许 1.7 根部熔深不足 非系统性的短缺陷 不允许 h0.2s 最大 2mm 不允许 序号 缺陷名称 说明 质量等级 D C B 1.8 连续咬边 h0.2t 最大 1mm h0.1
17、t 最大 0.5mm 不允许 间断性咬边(短缺陷)h0.2t 最大 1.5mm h0.1t 最大 1mm h0.1t 最大 0.5mm 1.9 焊缝超高(对接焊缝)h1.5mm+0.3b h1.5mm+0.15b h1.5mm+0.1b 1.10 焊缝凸度过大(角焊缝)h1.5mm+0.3b,且5mm h1.5mm+0.15b,且4mm h1.5mm+0.1b,且3mm 1.11 焊缝有效厚度不足 h0.3a 且2mm h0.2a 且1.5mm h0.1a 且1mm 1.12 根部余高过大 h4mm h3mm h2mm 1.13 焊瘤 短缺陷:h0.2b 不允许 不允许 序号 缺陷名称 说明
18、质量等级 D C B 1.14 未焊满 h0.2t 最大 2mm h0.1t 最大 1mm h0.05t 最大 0.5mm 1.15 焊脚不对称(焊 脚长度过度不相等)图纸未规定焊脚不对称的场合下 h3mm+0.3a h2mm+0.25a h1.5mm+0.2a 1.16 根部凹陷 圆滑过渡 短缺陷 h0.2t 最大 1.5mm h0.1t 最大 1mm h0.05t 最大 0.5mm 2 内部缺陷 2.1 球形气孔 单个气孔的最大尺寸 d0.4s或 a 最大 6mm d0.3s或 a 最大 5mm d0.3s或 a 最大 4mm 2.2 均布气孔 气孔评估相对横截面 6%2%1%缺陷评估相对
19、投影面 10%4%2%2.3 局部密集气孔 dA25mm或 dAmaxwp dA对应于 dA1,dA2或 dAC dA20mm或 dAmaxwp dA对应于 dA1,dA2或 dAC dA15mm或 dAmaxwp dA对应于 dA1,dA2或 dAC 序号 缺陷名称 说明 质量等级 D C B 密集气孔区域用包括所有气孔的直径 dA的封闭圆来表示。该区域内的所有气孔应符合单个气孔的要求。允许的多孔区必须是局部的。应该考虑到密集气孔可能掩盖其他缺陷的可能。如果 D 小于 dA1或 dA2中的较小者,整个气孔区域应当用直径为 dAC的圆表示,dAC=dA1+dA2+D。不允许有系统密集气孔。2.
20、4 链状气孔 允许短缺陷 不允许 2.5 条状气孔 虫状气孔 l0.4s 或 a 最大 6mm l0.3s 或 a 最大 4mm l0.2s 或 a 最大 3mm 2.6 氧化物夹杂 如果有几个氧化物 l1,l2,l3ln 存在于一个横截面中,则将其相加:l=l1+l2+l3+ln 短缺陷 ls或 a 最大 10mm l0.5s 或 a 最大 5mm l0.2s 或 a 最大 3mm 2.7 金属夹杂-钨 l0.4s 或 a 最大 6mm l0.3s 或 a 最大 4mm l0.2s 或 a 最大 3mm 2.8 未熔合 短缺陷允许 h0.3s 或 a 最大 3mm 不允许 不允许 2.9 未
21、焊透 短缺陷,但不是系统缺陷 不允许 h0.4s 最大 3mm h0.2s 最大 2mm 序号 缺陷名称 说明 质量等级 D C B 2.10 针对角焊缝的根部未熔合 短缺陷 h0.1a 最大 1.0mm 不允许 不允许 3 几何缺陷 3.1 错边 板材纵向焊缝 h0.4t 最大 3.0mm h0.3t 最大 2.0mm h0.2t 最大 1.0mm 环焊缝 h0.4t 最大 3.0mm h0.3t 最大 2.0mm h0.2t 最大 1.0mm 3.2 根部间隙不良 h1mm+0.2a 最大 4mm h0.5mm+0.15a最大 3mm h0.5mm+0.1a最大 2mm 4 多重缺陷 序号
22、 缺陷名称 说明 质量等级 D C B 4.1 任一截面上的复合缺陷 0.4t 或 a 0.3t 或 a 0.2t 或 a 注 1:短缺陷:当焊缝长度 L100 mm时,在 100 mm的焊缝长度范围内,其缺陷总长度不大于 25 mm的缺陷被认为是短缺陷;当焊缝长度 L100 mm时,如果缺陷的总长度不大于整个焊缝长度的 25%的缺陷也被认为是短缺陷。注 2:系统缺陷:是指重复出现在被测定的整个焊缝长度内的缺陷,其单独缺陷的尺寸应在规定的范围内。注 3:横截面区域:是指断开或剖开后的截面。注 4:投影区域:是指分布在焊缝立体范围内的所有缺陷在二维平面上的投影。注 5:与横截面区域相反,在暴露于
23、射线下时,缺陷的分布由焊缝厚度决定(如图 1)说明:1:X-射线方向 2:每单位体积 4 个气孔 3:6 层焊厚度 4:3 层焊厚度 5:2 层焊厚度 6:1 层焊厚度 图 1 每单位体积内有着同样的气孔分布的样本的射线照片 5.2.3 检测方法 5.2.3.1 表面缺陷检测 检测方法:目视检测(执行标准:GB/T 32259);渗透检测(执行标准:GB/T 18851.1)。5.2.3.2 内部缺陷检测 a)无损检测方法:超声波检测(执行标准:GB/T 11345);射线检测(执行标准:GB/T 3323.1);b)金相检测方法:焊缝宏观和微观焊缝检测(执行标准:GB/T 26955)。5.
24、2.3.3 力学性能检测 a)横向拉伸试验:对接接头横向拉伸实验的试样和试验应满足 GB/T 2651的要求。对于角接焊缝,其抗拉强度参照同厚度板材对接接头的抗拉强度见表 4。对于外径大于 50 mm 的管子,应去除两面的焊缝余高,使得试样厚度与管壁厚相同。当采用小直径全截面管试样(外径小于或等于 50 mm)时,允许保留管子内表面的焊缝余高。试样的拉伸强度不得低于相关标准对母材(类组:杂质或合金含量1%的纯铝、非热处理铝合金的退火状态)要求的下限值,参见表 4。焊态下焊接试样的拉伸强度 R m(w)应满足式 1 要求:R m(w)=R m(pm)T (1)式中:R m(w)为焊态下焊接试样的
25、拉伸强度;R m(pm)为相关标准要求的母材拉伸强度下限值;T 为焊缝系数(参见表 4)。对于异种铝合金接头,应取最低的R m(w)值。表 4 对接接头拉伸强度性能 材料组别或分组 焊接前母材热处理状态1 2 焊后状态3 焊缝系数 T 杂质(或合金含量)1%的纯铝 全部供货状态 焊态 14 非热处理铝合金 全部供货状态 焊态 14 铝镁硅合金 T4 自然时效 0.7 T4 人工时效 0.75 6 T5 和 T6 自然时效 0.6 T5 和 T6 人工时效 0.76 铝锌镁合金 T4 自然时效 0.95 T4 人工时效 0.755 6 T6 自然时效 0.75 T6 人工时效 0.756 其他合
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