江苏省苏州市工业园区凤里街345号东沙湖基金小镇2座C区106室
新能源汽车的发动机舱对工作环境极为苛刻,对材料的耐热性、密封性和长期可靠性提出了严峻挑战。以下从材料体系突破、工艺技术升级、关键应用场景三个维度系统梳理这一课题的技术路径。

一、核心材料体系突破
1. PPS——高温舱内主力材料
PPS的长期使用温度达200~220°C,短期可承受260°C高温,是新能源汽车热管理部件的优选材料。传统PPS在激光焊接中的主要瓶颈是激光透过率偏低,导致焊接强度不足。
关键突破方向:
技术指标 | 传统PPS | 激光焊接用PPS |
980nm激光透过率(1mm厚) | <15% | ≥40% |
焊缝强度/母材强度比 | 60%~70% | 80%~92% |
冷热循环(-40°C↔150°C,1000次) | 易泄漏 | 气密性保持、无强度下降 |
适合激光可焊接PPS体系为例:透射层(自然色/浅色)在940nm/1064nm波长下透光率超40%,吸收层(黑色改性)吸光率高于90%,焊接后氦气泄漏率低于1×10⁻⁶ Pa·m³/s,满足IP67防护等级。PPS材料已广泛应用于BMS外壳、传感器壳体等场景。
2. 激光焊接用PA66(LT级)
PA66在发动机舱ECU壳体、传感器支架等领域应用广泛,但普通PA66(尤其含玻纤品种)激光透过性差。
LT级PA66的技术特征:
近红外高透光:通过调控结晶度、选用超细玻纤、特殊有机色粉替代炭黑,实现黑色外观下仍保持足够激光透过率
玻纤体系优化:GF25/GF30/GF35/GF40牌号,兼顾刚性与透光性
耐介质改性:配套耐水解、耐冷却液配方,适配新能源汽车冷却系统工况
焊缝强度可达母材80%~90%
关键工艺注意事项:PA66吸湿性强,焊接前必须充分干燥,否则焊接易起泡、气孔。
3. PPA与PEEK——较高温场景
当工作温度突破200°C(如800V高压平台功率模块周边),PPS已接近临界点,需要向PPA和PEEK延伸:
PPA:耐温介于PA66与PPS之间,尺寸稳定性优异,适合精密接插件和结构件
PEEK:长期使用温度可达250°C,在电机绝缘部件、高温密封壳体等应用
PPS/PPA/PEEK合成改性→热塑预浸带→一体成型的全产业链能力,在水泵、油泵、电子膨胀阀、激光焊接水阀/油阀等核心部件上实现量产。
三、新能源高温舱内典型应用场景
1. 热管理系统(核心应用场景)
部件 | 材料方案 | 技术指标要求 |
电子水泵/油泵壳体 | PPS+GF40激光焊接级 | 耐150°C冷却液,IP67密封 |
冷却板/电池冷板集成件 | PPS/PPA激光焊接级 | 耐压≥1.2MPa,耐水解 |
电子膨胀阀/水阀/油阀 | PPS激光焊接级 | 气密性氦检零泄漏,耐冷热冲击 |
冷却管路接头 | PPS+GF增强 | 替代金属减重40%~60% |
2. 电控与传感器系统
部件 | 材料方案 | 关键要求 |
ECU/VCU控制单元壳体 | PA66-LT/PPS | IP67密封,耐发动机舱高温油污 |
BMS电池管理外壳 | PPS激光焊接级 | 耐120°C,高压绝缘 |
高温区传感器壳体 | PPS 激光可焊牌号 | 封装周期从数小时缩至秒级 |
800V高压连接器 | PPS/PPA | 介电强度高,阻燃V0 |
3. ADAS感知部件(高温舱外延场景)
车载摄像头等虽不完全位于发动机舱,但需承受-40°C~120°C极端温差,塑料激光焊接无缝密封是确保传感器在严苛环境下稳定感知的核心保障。
四、实测性能对标
根据行业实测数据(-40°C~120°C高低温循环+1000小时湿热老化),激光焊接对比传统工艺优势显著:
性能指标 | 激光焊接 | 超声波焊接 | 热板焊接 | 胶水粘接 |
气密性(氦检) | 零泄漏 | 长期震动后泄漏率上升 | 飞边致密封不严 | 合格率仅85% |
焊缝强度/母材比 | 80%~92% | 65%~75% | 65%~75% | 65%~75% |
爆破压力 | ≥1.85 MPa | <1.0 MPa | <1.0 MPa | — |
500次冷热循环后 | 无开裂无泄漏 | 轻微微裂纹 | 易变形 | 脱胶严重 |
五、技术发展趋势与挑战
| 趋势 | 挑战 |
| 1.全黑材料焊接:突破传统浅色透光+黑色吸光限制,实现上下层均为黑色外观的激光焊接,满足发动机舱视觉一致性要求 | 1.高玻纤含量(>40%)材料的透光率衰减问题 |
| 2.全透明焊接:利用选择性吸收染料,实现两层视觉透明材料的无缝焊接 | 2.PEEK等超高温材料的激光可焊化改性 |
| 3.材料-工艺一体化:从材料合成改性到焊接设备、夹具设计、质量监控的一体化解决方案 | 3.厚壁件(>3mm)的穿透焊接工艺窗口 |
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