Ponieważ w wiązkach przewodów samochodowych coraz częściej stosuje się przewody aluminiowe, w artykule tym przeanalizowano i uporządkowano technologię połączeń wiązek przewodów zasilających z aluminium, a także zanalizowano i porównano wydajność różnych metod łączenia, aby ułatwić późniejszy wybór metod łączenia wiązek przewodów zasilających z aluminium.
01 Przegląd
Wraz z promocją stosowania przewodów aluminiowych w wiązkach przewodów samochodowych, stosowanie przewodów aluminiowych zamiast tradycyjnych przewodów miedzianych stopniowo wzrasta. Jednak w procesie aplikacji przewodów aluminiowych zastępujących przewody miedziane, korozja elektrochemiczna, pełzanie w wysokiej temperaturze i utlenianie przewodów to problemy, z którymi należy się zmierzyć i które należy rozwiązać w trakcie procesu aplikacji. Jednocześnie zastosowanie przewodów aluminiowych zastępujących przewody miedziane musi spełniać wymagania oryginalnych przewodów miedzianych. Właściwości elektryczne i mechaniczne w celu uniknięcia pogorszenia wydajności.
Aby rozwiązać takie problemy, jak korozja elektrochemiczna, pełzanie w wysokiej temperaturze i utlenianie przewodników podczas stosowania przewodów aluminiowych, obecnie w branży stosuje się cztery główne metody łączenia, a mianowicie: zgrzewanie tarciowe i zgrzewanie dociskowe, zgrzewanie tarciowe, spawanie ultradźwiękowe i spawanie plazmowe.
Poniżej przedstawiono analizę i porównanie zasad połączeń i struktur tych czterech typów połączeń.
02 Zgrzewanie tarciowe i zgrzewanie ciśnieniowe
Spawanie tarciowe i łączenie ciśnieniowe, najpierw używa się prętów miedzianych i aluminiowych do spawania tarciowego, a następnie tłoczy się pręty miedziane, aby utworzyć połączenia elektryczne. Pręty aluminiowe są obrabiane maszynowo i kształtowane, aby utworzyć aluminiowe końcówki zaciskowe, a następnie produkowane są zaciski miedziane i aluminiowe. Następnie przewód aluminiowy jest wkładany do aluminiowego zacisku zacisku miedziano-aluminiowego i zaciskany hydraulicznie za pomocą tradycyjnego sprzętu do zaciskania wiązek przewodów, aby zakończyć połączenie między przewodem aluminiowym a zaciskiem miedziano-aluminiowym, jak pokazano na rysunku 1.
W porównaniu z innymi formami połączeń, spawanie cierne i spawanie ciśnieniowe tworzą strefę przejściową stopu miedzi i aluminium poprzez spawanie cierne prętów miedzianych i prętów aluminiowych. Powierzchnia spawania jest bardziej jednolita i gęsta, skutecznie unikając problemu pełzania termicznego spowodowanego różnymi współczynnikami rozszerzalności cieplnej miedzi i aluminium. Ponadto, utworzenie strefy przejściowej stopu skutecznie zapobiega korozji elektrochemicznej spowodowanej różnymi działaniami metalu między miedzią i aluminium. Późniejsze uszczelnienie za pomocą rurek termokurczliwych jest stosowane w celu odizolowania rozpylonej soli i pary wodnej, co również skutecznie zapobiega występowaniu korozji elektrochemicznej. Poprzez hydrauliczne zaciskanie przewodu aluminiowego i aluminiowego końca zacisku miedziano-aluminiowego, struktura monofilamentowa przewodnika aluminiowego i warstwa tlenku na wewnętrznej ścianie aluminiowego końca zacisku są niszczone i odklejane, a następnie zimno jest uzupełniane między pojedynczymi przewodami i między przewodnikiem przewodnika aluminiowego a wewnętrzną ścianą końca zacisku. Połączenie spawalnicze poprawia parametry elektryczne połączenia i zapewnia najbardziej niezawodną wydajność mechaniczną.
03 Spawanie tarciowe
Spawanie tarciowe wykorzystuje rurkę aluminiową do zaciskania i kształtowania przewodu aluminiowego. Po odcięciu powierzchni czołowej wykonuje się spawanie tarciowe z końcówką miedzianą. Połączenie spawane między przewodem a końcówką miedzianą wykonuje się poprzez spawanie tarciowe, jak pokazano na rysunku 2.
Spawanie tarciowe łączy przewody aluminiowe. Najpierw rurka aluminiowa jest instalowana na przewodniku przewodu aluminiowego poprzez zaciskanie. Struktura monofilamentowa przewodu jest uplastyczniana poprzez zaciskanie, aby utworzyć ciasny okrągły przekrój poprzeczny. Następnie przekrój poprzeczny spawania jest spłaszczany przez obracanie, aby zakończyć proces. Przygotowanie powierzchni spawania. Jeden koniec zacisku miedzianego jest strukturą połączenia elektrycznego, a drugi koniec jest powierzchnią połączenia spawalniczego zacisku miedzianego. Powierzchnia połączenia spawalniczego zacisku miedzianego i powierzchnia spawania przewodu aluminiowego są spawane i łączone poprzez spawanie tarciowe, a następnie błysk spawalniczy jest cięty i kształtowany, aby zakończyć proces łączenia drutu aluminiowego spawanego tarciowo.
W porównaniu z innymi formami połączeń, spawanie cierne tworzy połączenie przejściowe między miedzią i aluminium poprzez spawanie cierne między zaciskami miedzianymi i przewodami aluminiowymi, skutecznie redukując korozję elektrochemiczną miedzi i aluminium. Strefa przejściowa spawania ciernego miedzi i aluminium jest uszczelniana za pomocą termokurczliwej rurki klejącej na późniejszym etapie. Obszar spawania nie będzie narażony na działanie powietrza i wilgoci, co dodatkowo redukując korozję. Ponadto obszar spawania to miejsce, w którym przewód aluminiowy jest bezpośrednio połączony z zaciskiem miedzianym poprzez spawanie, co skutecznie zwiększa siłę wyciągania połączenia i sprawia, że proces obróbki jest prosty.
Jednakże wady występują również w połączeniu przewodów aluminiowych z zaciskami miedziano-aluminiowymi na rysunku 1. Zastosowanie spawania ciernego u producentów wiązek przewodów wymaga oddzielnego specjalnego sprzętu do spawania ciernego, który ma słabą wszechstronność i zwiększa inwestycje w aktywa trwałe producentów wiązek przewodów. Po drugie, w spawaniu ciernym Podczas procesu struktura monofilamentowa przewodu jest bezpośrednio spawana ciernie z zaciskiem miedzianym, co powoduje powstawanie wnęk w obszarze połączenia spawania ciernego. Obecność pyłu i innych zanieczyszczeń wpłynie na końcową jakość spawania, powodując niestabilność właściwości mechanicznych i elektrycznych połączenia spawanego.
04 Spawanie ultradźwiękowe
Spawanie ultradźwiękowe przewodów aluminiowych wykorzystuje ultradźwiękowy sprzęt spawalniczy do łączenia przewodów aluminiowych i miedzianych zacisków. Poprzez oscylacje o wysokiej częstotliwości głowicy spawalniczej ultradźwiękowego sprzętu spawalniczego, monofilamenty przewodów aluminiowych oraz przewody aluminiowe i miedziane zaciski są łączone ze sobą, aby ukończyć przewód aluminiowy i Połączenie zacisków miedzianych pokazano na rysunku 3.
Połączenie spawania ultradźwiękowego powstaje, gdy przewody aluminiowe i końcówki miedziane wibrują przy wysokiej częstotliwości fal ultradźwiękowych. Wibracje i tarcie między miedzią a aluminium dopełniają połączenie między miedzią a aluminium. Ponieważ zarówno miedź, jak i aluminium mają strukturę krystaliczną metalu sześciennego z centralną powierzchnią, w środowisku oscylacji o wysokiej częstotliwości W tych warunkach wymiana atomów w strukturze krystalicznej metalu zostaje zakończona, tworząc warstwę przejściową stopu, skutecznie zapobiegając wystąpieniu korozji elektrochemicznej. Jednocześnie podczas procesu spawania ultradźwiękowego warstwa tlenku na powierzchni monofilamentu przewodnika aluminiowego zostaje zerwana, a następnie połączenie spawalnicze między monofilamentami zostaje zakończone, co poprawia właściwości elektryczne i mechaniczne połączenia.
W porównaniu z innymi formami połączeń, sprzęt do spawania ultradźwiękowego jest powszechnie używanym sprzętem do przetwarzania dla producentów wiązek przewodów. Nie wymaga on nowych inwestycji w aktywa trwałe. Jednocześnie zaciski wykorzystują zaciski tłoczone miedzią, a koszt zacisku jest niższy, więc ma najlepszą przewagę kosztową. Istnieją jednak również wady. W porównaniu z innymi formami połączeń, spawanie ultradźwiękowe ma słabsze właściwości mechaniczne i słabą odporność na drgania. Dlatego stosowanie połączeń spawania ultradźwiękowego nie jest zalecane w obszarach o wysokiej częstotliwości drgań.
05 Spawanie plazmowe
Spawanie plazmowe polega na użyciu miedzianych końcówek i aluminiowych przewodów do połączeń zaciskanych, a następnie dodaniu lutu. Łuk plazmowy jest używany do napromieniowania i ogrzania obszaru przeznaczonego do spawania, stopienia lutu, wypełnienia obszaru spawania i wykonania połączenia przewodów aluminiowych, jak pokazano na rysunku 4.
Spawanie plazmowe przewodów aluminiowych najpierw wykorzystuje spawanie plazmowe zacisków miedzianych, a zaciskanie i mocowanie przewodów aluminiowych jest zakończone przez zaciskanie. Zaciski spawania plazmowego tworzą strukturę w kształcie beczki po zaciśnięciu, a następnie obszar spawania zacisku jest wypełniany lutem zawierającym cynk, a zaciśnięty koniec jest dodawany lutem zawierającym cynk. Pod wpływem napromieniowania łukiem plazmowym lut zawierający cynk jest podgrzewany i topiony, a następnie wchodzi do szczeliny przewodu w obszarze zaciskania poprzez działanie kapilarne, aby zakończyć proces łączenia zacisków miedzianych i przewodów aluminiowych.
Spawanie plazmowe przewodów aluminiowych kończy szybkie połączenie przewodów aluminiowych z zaciskami miedzianymi poprzez zaciskanie, zapewniając niezawodne właściwości mechaniczne. Jednocześnie podczas procesu zaciskania, dzięki współczynnikowi kompresji od 70% do 80%, następuje zniszczenie i złuszczanie warstwy tlenku przewodnika, co skutecznie poprawia parametry elektryczne, zmniejsza rezystancję styku punktów połączeniowych i zapobiega nagrzewaniu się punktów połączeniowych. Następnie dodaj lut zawierający cynk do końca obszaru zaciskania i użyj wiązki plazmowej do napromieniowania i podgrzania obszaru spawania. Lut zawierający cynk jest podgrzewany i topiony, a lut wypełnia szczelinę w obszarze zaciskania poprzez działanie kapilarne, uzyskując wodę w postaci rozpylonej soli w obszarze zaciskania. Izolacja parowa zapobiega występowaniu korozji elektrochemicznej. Jednocześnie, ponieważ lut jest izolowany i buforowany, powstaje strefa przejściowa, która skutecznie zapobiega występowaniu pełzania cieplnego i zmniejsza ryzyko zwiększonej rezystancji połączenia pod wpływem wstrząsów gorących i zimnych. Dzięki spawaniu plazmowemu obszaru połączenia, skutecznie poprawiono parametry elektryczne obszaru połączenia, a także dodatkowo ulepszono właściwości mechaniczne obszaru połączenia.
W porównaniu z innymi formami połączeń, spawanie plazmowe izoluje miedziane zaciski i aluminiowe przewody poprzez przejściową warstwę spawalniczą i wzmocnioną warstwę spawalniczą, skutecznie redukując korozję elektrochemiczną miedzi i aluminium. A wzmocniona warstwa spawalnicza owija czoło przewodu aluminiowego, tak aby miedziane zaciski i rdzeń przewodu nie miały kontaktu z powietrzem i wilgocią, co dodatkowo redukuję korozję. Ponadto przejściowa warstwa spawalnicza i wzmocniona warstwa spawalnicza ściśle mocują miedziane zaciski i aluminiowe połączenia przewodów, skutecznie zwiększając siłę wyciągania połączeń i upraszczając proces przetwarzania. Istnieją jednak również wady. Zastosowanie spawania plazmowego u producentów wiązek przewodów wymaga oddzielnego, dedykowanego sprzętu do spawania plazmowego, który ma słabą wszechstronność i zwiększa inwestycje w aktywa trwałe producentów wiązek przewodów. Po drugie, w procesie spawania plazmowego lutowanie jest wykonywane przez działanie kapilarne. Proces wypełniania szczelin w obszarze zaciskania jest niekontrolowany, co skutkuje niestabilną jakością końcowego spawania w obszarze połączenia spawania plazmowego, co powoduje duże odchylenia w parametrach elektrycznych i mechanicznych.
Czas publikacji: 19-02-2024