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Partie 2. Technologie : extrusion d'aluminium + soudage par friction-malaxage comme courant dominant, soudage laser et FDS ou devenir l'orientation future

1. Comparé au moulage sous pression et à l'estampage, l'extrusion d'aluminium formant des profilés puis le soudage constituent actuellement la technologie dominante des boîtiers de batterie.

1) La profondeur d'emboutissage de la coque sous le bloc de batterie soudée par la plaque d'aluminium d'estampage, la résistance insuffisante aux vibrations et aux chocs du bloc de batterie et d'autres problèmes exigent que les entreprises automobiles aient une forte capacité de conception intégrée de la carrosserie et du châssis ;

2) Le plateau de batterie en aluminium moulé sous pression adopte l'ensemble du moulage unique. L'inconvénient est que l'alliage d'aluminium est sujet au sous-moulage, aux fissures, à l'isolation à froid, à la dépression, à la porosité et à d'autres défauts dans le processus de coulée. La propriété d'étanchéité du produit après coulée est médiocre et l'allongement de l'alliage d'aluminium moulé est faible, ce qui est sujet à la déformation après collision ;

3) Le plateau de batterie en alliage d'aluminium extrudé est le schéma de conception actuel du plateau de batterie grand public, grâce à l'épissage et au traitement des profils pour répondre à différents besoins, présente les avantages d'une conception flexible, d'un traitement pratique, facile à modifier, etc. Performance Le plateau de batterie en alliage d'aluminium extrudé présente une rigidité élevée, une résistance aux vibrations, des performances d'extrusion et d'impact.

2. Plus précisément, le processus d’extrusion d’aluminium pour former le boîtier de batterie est le suivant :

La plaque inférieure du corps de la boîte est formée par soudage par friction-malaxage après l'extrusion de la barre d'aluminium, et le corps inférieur de la boîte est formé par soudage avec quatre plaques latérales. À l'heure actuelle, le profilé en aluminium courant utilise du 6063 ou 6016 ordinaire, la résistance à la traction est essentiellement comprise entre 220 et 240 MPa. Si l'utilisation d'aluminium extrudé à plus haute résistance, la résistance à la traction peut atteindre plus de 400 MPa, par rapport à une boîte profilée en aluminium ordinaire, elle peut réduire le poids de 20 % ~ 30 %.

3. La technologie de soudage s'améliore également continuellement, le courant dominant actuel est le soudage par friction malaxage

En raison de la nécessité de raccorder le profilé, la technologie de soudage a un impact important sur la planéité et la précision du boîtier de batterie. La technologie de soudage des boîtiers de batterie est divisée en soudage traditionnel (soudage TIG, CMT) et maintenant en soudage par friction traditionnel (FSW), en soudage laser plus avancé, en technologie d'auto-serrage des boulons (FDS) et en technologie de collage.

Le soudage TIG est sous la protection d'un gaz inerte, utilisant l'arc généré entre l'électrode de tungstène et la soudure pour faire fondre à chaud le métal de base et le fil de remplissage, afin de former des soudures de haute qualité. Cependant, avec l'évolution de la structure du caisson, la taille du caisson devient plus grande, la structure du profilé devient plus fine et la précision dimensionnelle après soudage est améliorée, le soudage TIG étant désavantagé.

CMT est un nouveau procédé de soudage MIG/MAG, utilisant un courant d'impulsion important pour rendre l'arc du fil de soudage fluide, grâce à la tension superficielle du matériau, à la gravité et au pompage mécanique, formant une soudure continue, avec un faible apport de chaleur, sans éclaboussures, stabilité de l'arc et une vitesse de soudage rapide et d'autres avantages, peuvent être utilisés pour le soudage d'une variété de matériaux. Par exemple, la structure du boîtier sous le boîtier de batterie utilisée par les modèles BYD et BAIC adopte principalement la technologie de soudage CMT.

4. Le soudage par fusion traditionnel présente des problèmes tels que la déformation, la porosité et le faible coefficient de joint de soudage causés par un apport thermique important. Par conséquent, une technologie de soudage par friction malaxage plus efficace et plus écologique avec une qualité de soudage supérieure a été largement utilisée.

FSW est basé sur la chaleur générée par la friction entre l'aiguille de mélange rotative et l'épaulement de l'arbre et le métal de base comme source de chaleur, grâce à la rotation de l'aiguille de mélange et à la force axiale de l'épaulement de l'arbre pour obtenir le flux de plastification du métal de base pour obtenir le joint de soudure. Le joint de soudage FSW avec une résistance élevée et de bonnes performances d'étanchéité est largement utilisé dans le domaine du soudage des boîtiers de batteries. Par exemple, le boîtier de batterie de nombreux modèles de Geely et Xiaopeng adopte une structure de soudage par friction malaxage double face.

Le soudage laser utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie pour irradier la surface du matériau à souder afin de faire fondre le matériau et former un joint fiable. L'équipement de soudage laser n'a pas été largement utilisé en raison du coût élevé de l'investissement initial, de la longue période de retour et de la difficulté du soudage laser des alliages d'aluminium.

5. Afin d'atténuer l'impact de la déformation du soudage sur la précision de la taille de la boîte, la technologie d'auto-serrage des boulons (FDS) et la technologie de collage sont introduites, parmi lesquelles des entreprises bien connues sont WEBER en Allemagne et 3M aux États-Unis.

La technologie de connexion FDS est une sorte de processus de formage à froid de connexion par vis et boulons autotaraudeurs via l'arbre de serrage du centre d'équipement pour conduire la rotation à grande vitesse du moteur à connecter à la chaleur de friction de la plaque et à la déformation plastique. Il est généralement utilisé avec des robots et présente un haut degré d’automatisation.

Dans le domaine de la fabrication de blocs-batteries à énergie nouvelle, le processus est principalement appliqué au boîtier de structure de cadre, avec un processus de liaison, afin d'assurer une résistance de connexion suffisante tout en réalisant les performances d'étanchéité du boîtier. Par exemple, le boîtier de batterie d'un modèle de voiture de NIO utilise la technologie FDS et a été produit de manière quantitative. Bien que la technologie FDS présente des avantages évidents, elle présente également des inconvénients : coût élevé des équipements, coût élevé des saillies et des vis après soudage, etc., et les conditions de fonctionnement limitent également son application.

Partie 3. Part de marché : l’espace de marché des boîtiers de batterie est vaste, avec une croissance composée rapide

Les véhicules purement électriques continuent d'augmenter en volume et l'espace de marché des boîtiers de batteries pour véhicules à énergies nouvelles se développe rapidement. Sur la base des estimations des ventes nationales et mondiales de véhicules à énergies nouvelles, nous calculons l'espace du marché intérieur des boîtiers de batteries pour véhicules à énergies nouvelles en supposant la valeur unitaire moyenne des boîtiers de batteries à énergies nouvelles :

Hypothèses de base :

1) Le volume des ventes de véhicules à énergies nouvelles en Chine en 2020 est de 1,25 million. Selon le plan de développement à moyen et long terme de l'industrie automobile publié par les trois ministères et commissions, il est raisonnable de supposer que le volume des ventes de véhicules de tourisme à énergie nouvelle en Chine atteindra 6,34 millions en 2025 et que la production à l'étranger de nouveaux véhicules les véhicules énergétiques atteindront 8,07 millions.

2) Le volume des ventes intérieures de véhicules purement électriques représente 77 % en 2020, en supposant que le volume des ventes représentera 85 % en 2025.

3) La perméabilité du boîtier de batterie et du support en alliage d'aluminium est maintenue à 100 %, et la valeur d'un seul vélo est de 3 000 RMB.

Résultats du calcul : on estime que d'ici 2025, l'espace de marché des boîtiers de batterie pour les véhicules de tourisme à énergie nouvelle en Chine et à l'étranger sera d'environ 16,2 milliards de RMB et 24,2 milliards de RMB, et le taux de croissance composé de 2020 à 2025 sera de 41,2 % et 51,7%