经过数年蓬勃发展与政策驱动,中国已稳居全球新能源汽车领域的领跑地位。行业竞争日益聚焦于续航里程、安全性能与成本优化。其中,核心部件的材料性能和制造精度成为保障整车品质与性能的关键壁垒。而在确保材料“本质”符合严苛要求的道路上,直读光谱仪凭借其快速、准确、多元素同时分析的核心优势,正扮演着不可或缺的角色。
精准元素分析:材料性能的基石
无论是提升能量密度、确保结构强度,还是优化导电导热性能、保障长期可靠性,金属材料的成分精确控制都是基础中的基础。细微的元素偏差,都可能引发强度不足、腐蚀加速、热失控风险、导电性能下降等一系列连锁反应,轻则影响性能寿命,重则关乎行车安全。因此,在生产环节对金属材料成分进行严格、高效的把关,是新能源汽车产业链高质量发展的硬性要求。
直读光谱技术,正是这一关键环节的成熟解决方案。其原理建立在精准的原子发射光谱学基础上:激发金属样品产生特征光谱,通过精密测量各元素特征谱线的强度,即可实时、无损地确定材料中多种元素的精确含量。这种基于物理本质的分析方法,确保了结果的高重复性和准确性,特别适用于产线现场的快速质控与材料追溯。它的价值远不止于判定“合格与否”,更能揭示成分波动趋势,指导工艺优化,从源头预防风险。
铝合金电池托盘
铝合金(如主流6061牌号)以其轻量化、强度适中、加工性与耐腐蚀性优良的特点,是电池包托盘的理想选择。核心元素镁(Mg)、硅(Si)的含量及比例(Mg2Si相形成)直接决定材料的强度和工艺性能(如挤压、焊接性)。杂质铁(Fe)需受到控制,少量添加的锰(Mn)、铬(Cr)用于中和Fe的不良影响,铜(Cu)、锌(Zn)则微妙地调节强度与耐蚀平衡。
OES作用:
直读光谱仪对铸造铝锭、压铸件、挤压型材的成分进行全面、快速地检测。确保:
主量元素(Mg, Si)含量精准符合牌号标准范围,保证力学性能。
关键微量元素(Mn, Cr, Cu, Zn)含量可控,优化合金性能。
严格控制有害杂质元素(如Fe含量),避免降低合金塑性、导电性和耐蚀性。
不同批次原材料及半成品成分一致性,保障后续焊接、成型工艺的稳定性和托盘结构的可靠性。
驱动电机硅钢片
驱动电机铁芯的核心材料——电工硅钢片(尤其是高牌号无取向硅钢),其电磁性能(铁损、磁感强度)对电机效率、温升及续航至关重要。核心在于极低的铁损,这**高度依赖**极其严格的硅(Si)含量控制(通常在1.5%-3.5%范围内波动)以及铝(Al)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)等微量元素的精细调控。硅含量的微小差异会显著影响磁滞损耗和涡流损耗。
OES作用:
对硅钢卷板材、冲压后的铁芯片进行成分核查。精准分析硅含量是否在目标牌号的极窄窗口内,严格监控影响铁损的关键杂质元素(尤其是S, Al等)含量。这确保了:
硅钢片铁损值达到高等级要求,为高效率电机奠定基础。
电磁性能稳定,避免因材料偏差引起的电机效率波动或发热异常。
满足高端电机对材料磁性能的苛刻要求。
电控系统铜铝连接器
电池包内部、电控单元(PCU)以及高压线束连接系统中,广泛使用纯铜排/线、铝合金端子和铜铝复合材料(如铜铝过渡接头)。铜(Cu)与铝(Al)的连接存在电化学腐蚀风险。铜材料的纯度(高导电率要求严格控制Bi, Te, Sb, As, Pb等微量杂质)、铝合金端子的成分一致性(影响压接可靠性、耐腐蚀性)以及铜铝复合界面的冶金结合状态都至关重要。
OES作用:
纯铜件/铜排:严格检测微量杂质元素含量(“5害元素”等),确保导电性能满足要求,避免局部过热或电化学腐蚀隐患。
铝合金端子/连接件:分析主元素及微量成分,确保材料性能(如导电、强度、耐蚀)符合连接器使用要求,保证压接、铆接的可靠性和长期电接触稳定性。
铜铝复合件:(可选,如涉及熔覆等工艺)对复合层及过渡区域的成分进行深度剖面分析,辅助判断冶金结合质量和元素扩散情况,评估连接头的长期服役性能。
高速轴承与齿轮
新能源汽车(尤其是EV)高转速、高扭矩的运行特性,对减速器齿轮、驱动轴以及电驱系统轴承的**耐疲劳、抗磨损性能**提出极高要求。高纯净度轴承钢(如GCr15)、渗碳/表面硬化齿轮钢(如20CrMnTi)等材料的元素成分控制,特别是碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、钼(Mo)等主元素的精确配比,以及严格限制有害元素硫(S)、磷(P)、钛(Ti)、氧(O)的含量,是保证这些关键部件长寿命、低噪音、高可靠性的基础。
OES作用:
在锻坯、热轧棒材环节或成品抽检中,进行快速成分分析:确保主合金元素含量精准,达到所需的淬透性、强度、韧性等核心力学性能。
严格控制S、P等夹杂物形成元素含量,提升钢材纯净度,显著提高材料的疲劳强度和抗冲击能力,延长齿轮与轴承在高速、重载下的服役寿命。
原材料入厂
整车性能和可靠性的根基始于原材料。无论是铝合金锭、铜棒、特种钢材(如无取向硅钢卷、轴承钢坯),还是各类合金铸锭,其成分的符合性和批次稳定性直接决定后续加工性能和产品性能。供应商来料存在牌号不符、成分偏离标准、有害元素超标或批次间波动大的风险。这些“先天不足”不仅可能造成加工困难、良率下降,更可能在服役后引发严重失效。
OES作用:
直读光谱仪是原材料入库前的高效、高精度筛查工具。牌号核验与合规性把关: 快速扫描分析主要元素及微量元素含量,精确判断来料是否符合订购牌号的标准要求(如6061铝合金的Mg、Si含量;特定牌号硅钢的Si量窗口;高纯铜中对有害微量元素的上限)。
有害元素筛查: 严格监控铁(Fe)在优质铝锭中、硫(S)/磷(P)/氧(O)等在特种钢中、特定杂质元素在纯金属中的含量,防止不合格原料流入生产流程。
批次一致性监控: 对不同供应商、不同批次的原材料进行抽检或全检,确保其成分稳定,为后续的熔炼配比、工艺设定和产品一致性提供稳定基础。
供应商质量评价依据: 客观、量化的光谱数据是评估供应商质量水平和管理能力的重要指标。
车身与结构件
为提升续航里程,高强度钢、先进高强钢(AHSS)、超高强钢(UHSS)、铝合金以及镁合金等轻量化材料在车身骨架、覆盖件(车门、机盖)、底盘结构件(副车架、控制臂)中大规模应用。这些材料的成分要求极其精细且差异巨大:
铝合金(如6016, 6061, 7075): 主量元素(Si, Mg, Cu, Zn等)的比例直接影响材料的强度、韧性、成形性(冲压/压铸)、焊接性及自然时效/人工时效后的性能。杂质元素控制(如Fe)对延伸率和表面处理性能至关重要。
高强度钢: 碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)是基础强化元素,硼(B)对于热成型钢(如22MnB5)的淬透性起决定性作用。铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)等合金元素用于提升特定性能(如耐蚀、韧性)。必须严格限制硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等有害元素含量以保证纯净度、韧性和抗延迟断裂能力。
OES作用:
铝合金: 确保Mg/Si比例在合适范围以获得目标强度与成形性,精确控制Zn、Cu含量以达到特定牌号性能(如7系超高强铝),严格控制Fe等杂质含量保证延伸率和抗腐蚀性。
高强度钢: 精确分析Ceq(碳当量)评估焊接性和淬硬倾向,严格控制B含量在热成形钢中的有效窗口(如0.001%-0.005%),监控微合金元素(Nb, V, Ti)含量,严控S/P等杂质以保证抗冲撞性能和疲劳寿命。
材料鉴别与分选: 在车间现场快速、无损识别不同牌号的钢、铝材料,避免在切割、冲压、焊接等环节因混料导致的结构强度不足或工艺失效(例如,不同铝牌号焊接性能差异大)。
成分精确控制: 在板材/型材切割前、热成形前坯料、压铸/挤压铝锭/型材生产环节或冲压件抽检环节进行成分分析:批次稳定性保障: 确保大批量生产下车身各部件材料性能的均匀一致,是实现碰撞安全、车身刚度、NVH性能和长期耐久性的底层支撑。
布鲁克直读光谱仪目前已大量的应用于新能源汽车生产企业,其优异的性能和良好的服务,得到我们广大客户的认可和推荐,我们将继续助力中国新能源汽车的发展。目前我们有以下几种型号,可以满足不同客户的检测需求。