Ponieważ przewody aluminiowe są coraz częściej stosowane w wiązkach przewodów samochodowych, w tym artykule przeanalizowano i uporządkowano technologię połączeń aluminiowych wiązek przewodów zasilających, a także przeanalizowano i porównano wydajność różnych metod połączeń, aby ułatwić późniejszy wybór metod łączenia aluminiowych wiązek przewodów zasilających.
01 Przegląd
Wraz z promocją stosowania przewodów aluminiowych w wiązkach przewodów samochodowych, stopniowo wzrasta wykorzystanie przewodów aluminiowych zamiast tradycyjnych przewodów miedzianych.Jednakże w procesie stosowania drutów aluminiowych zastępujących druty miedziane korozja elektrochemiczna, pełzanie w wysokiej temperaturze i utlenianie przewodników to problemy, którym należy stawić czoła i które należy rozwiązać w procesie stosowania.Jednocześnie zastosowanie drutów aluminiowych zastępujących druty miedziane musi spełniać wymagania oryginalnych drutów miedzianych.Właściwości elektryczne i mechaniczne zapobiegające pogorszeniu wydajności.
Aby rozwiązać problemy, takie jak korozja elektrochemiczna, pełzanie w wysokiej temperaturze i utlenianie przewodnika podczas stosowania drutów aluminiowych, obecnie w branży istnieją cztery główne metody łączenia, a mianowicie: zgrzewanie tarciowe i zgrzewanie ciśnieniowe, zgrzewanie tarciowe, zgrzewanie ultradźwiękowe i spawanie plazmowe.
Poniżej znajduje się analiza i porównanie wydajności zasad i struktur połączeń tych czterech typów połączeń.
02 Zgrzewanie tarciowe i zgrzewanie ciśnieniowe
Zgrzewanie tarciowe i łączenie ciśnieniowe, najpierw użyj prętów miedzianych i prętów aluminiowych do zgrzewania tarciowego, a następnie stempluj pręty miedziane, aby utworzyć połączenia elektryczne.Pręty aluminiowe są obrabiane i kształtowane w celu utworzenia aluminiowych końcówek zaciskanych, a także produkowane są końcówki miedziane i aluminiowe.Następnie drut aluminiowy jest wkładany do aluminiowego końca zaciskanego końcówki miedziano-aluminiowej i zaciskany hydraulicznie za pomocą tradycyjnego urządzenia do zaciskania wiązek przewodów, aby zakończyć połączenie między przewodnikiem aluminiowym a końcówką miedziano-aluminiową, jak pokazano na rysunku 1.
W porównaniu z innymi formami połączeń, zgrzewanie tarciowe i zgrzewanie ciśnieniowe tworzą strefę przejściową stopu miedzi i aluminium poprzez zgrzewanie tarciowe 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 różną aktywnością metalu pomiędzy miedzią i aluminium.Późniejsze uszczelnienie rurkami termokurczliwymi służy do odizolowania mgły solnej i pary wodnej, co jednocześnie skutecznie zapobiega powstawaniu korozji elektrochemicznej.Poprzez hydrauliczne zaciśnięcie drutu aluminiowego i aluminiową końcówkę zagniataną końcówki miedziano-aluminiowej, struktura monofilamentowa przewodu aluminiowego i warstwa tlenku na wewnętrznej ściance aluminiowej końcówki zagniatanej ulegają zniszczeniu i odklejeniu, a następnie zimno jest zakończona pomiędzy pojedynczymi drutami oraz pomiędzy aluminiowym przewodnikiem a wewnętrzną ścianką końcówki zagniatanej.Połączenie spawania poprawia parametry elektryczne połączenia i zapewnia najbardziej niezawodne działanie mechaniczne.
03 Zgrzewanie tarciowe
Zgrzewanie tarciowe wykorzystuje rurkę aluminiową do zagniatania i kształtowania aluminiowego przewodu.Po odcięciu powierzchni czołowej wykonuje się zgrzewanie tarciowe z końcówką miedzianą.Połączenie spawane pomiędzy przewodem drutowym a końcówką miedzianą wykonuje się poprzez zgrzewanie tarciowe, jak pokazano na rysunku 2.
Zgrzewanie tarciowe łączy druty aluminiowe.Najpierw rurkę aluminiową instaluje się na przewodzie drutu aluminiowego poprzez zaciśnięcie.Struktura monofilamentowa przewodnika jest plastyfikowana poprzez zagniatanie, tworząc ciasny okrągły przekrój poprzeczny.Następnie przekrój spawania zostaje spłaszczony poprzez obrócenie, aby zakończyć proces.Przygotowanie powierzchni spawalniczych.Jeden koniec miedzianego zacisku to struktura połączenia elektrycznego, a drugi koniec to powierzchnia połączenia spawalniczego miedzianego zacisku.Powierzchnia złącza spawalniczego końcówki miedzianej i powierzchnia spawania drutu aluminiowego są spawane i łączone poprzez zgrzewanie tarciowe, a następnie wypływka spawalnicza jest cięta i kształtowana w celu zakończenia procesu łączenia drutu aluminiowego zgrzewanego tarciowo.
W porównaniu z innymi formami połączeń, zgrzewanie tarciowe tworzy połączenie przejściowe pomiędzy miedzią i aluminium poprzez zgrzewanie tarciowe pomiędzy miedzianymi końcówkami a drutami aluminiowymi, skutecznie redukując korozję elektrochemiczną miedzi i aluminium.Strefa przejściowa zgrzewania tarciowego miedź-aluminium jest w późniejszym etapie uszczelniana samoprzylepną rurką termokurczliwą.Obszar spawania nie będzie narażony na działanie powietrza i wilgoci, co dodatkowo zmniejsza korozję.Ponadto obszar spawania to miejsce, w którym przewód z drutu aluminiowego jest bezpośrednio połączony z końcówką miedzianą poprzez spawanie, co skutecznie zwiększa siłę wyciągania złącza i ułatwia proces obróbki.
Jednakże wady występują również w połączeniu drutów aluminiowych z końcówkami miedziano-aluminiowymi na rysunku 1. Zastosowanie zgrzewania tarciowego u producentów wiązek przewodów wymaga osobnego, specjalnego sprzętu do zgrzewania tarciowego, który ma niewielką wszechstronność i zwiększa inwestycje w środki trwałe z drutu producentów uprzęży.Po drugie, podczas zgrzewania tarciowego. Podczas tego procesu struktura monofilamentowa drutu jest bezpośrednio zgrzewana tarciowo z miedzianą końcówką, co powoduje powstanie wnęk w obszarze połączenia zgrzewanego tarciowo.Obecność pyłu i innych zanieczyszczeń będzie miała wpływ na ostateczną jakość spawania, powodując niestabilność właściwości mechanicznych i elektrycznych połączenia spawanego.
04 Zgrzewanie ultradźwiękowe
Spawanie ultradźwiękowe drutów aluminiowych wykorzystuje sprzęt do spawania ultradźwiękowego do łączenia drutów aluminiowych i końcówek miedzianych.Dzięki oscylacjom wysokiej częstotliwości głowicy spawalniczej urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, monofilamenty drutu aluminiowego oraz druty aluminiowe i końcówki miedziane są ze sobą połączone, aby ukończyć drut aluminiowy, a połączenie końcówek miedzianych pokazano na rysunku 3.
Połączenie zgrzewane ultradźwiękowo ma miejsce, gdy przewody aluminiowe i miedziane końcówki wibrują pod wpływem fal ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości.Wibracje i tarcie pomiędzy miedzią i aluminium uzupełniają połączenie miedzi i aluminium.Ponieważ zarówno miedź, jak i aluminium mają sześcienną strukturę kryształu metalu skupioną na powierzchni, w środowisku oscylacji o wysokiej częstotliwości. W tych warunkach wymiana atomowa w strukturze kryształu metalu zostaje zakończona, tworząc warstwę przejściową stopu, skutecznie unikając wystąpienia korozji elektrochemicznej .Jednocześnie podczas procesu zgrzewania ultradźwiękowego następuje złuszczenie warstwy tlenku z powierzchni żyły aluminiowej, a następnie następuje wykonanie połączenia spawanego pomiędzy żyłkami, co poprawia właściwości elektryczne i mechaniczne połączenia.
W porównaniu z innymi formami połączeń, sprzęt do spawania ultradźwiękowego jest powszechnie stosowanym sprzętem do przetwarzania dla producentów wiązek przewodów.Nie wymaga inwestycji w nowy środek trwały.Jednocześnie terminale wykorzystują terminale tłoczone miedzią, a koszt terminala jest niższy, więc ma najlepszą przewagę kosztową.Istnieją jednak również wady.W porównaniu z innymi formami połączeń zgrzewanie ultradźwiękowe ma słabsze właściwości mechaniczne i słabą odporność na wibracje.Dlatego nie zaleca się stosowania połączeń zgrzewanych ultradźwiękowo w obszarach narażonych na drgania o wysokiej częstotliwości.
05 Spawanie plazmowe
Spawanie plazmowe wykorzystuje końcówki miedziane i przewody aluminiowe do połączeń zaciskanych, a następnie po dodaniu lutu łuk plazmowy służy do napromieniania i podgrzewania spawanego obszaru, topienia lutu, wypełnienia obszaru spawania i zakończenia połączenia drutu aluminiowego, jak pokazano na rysunku 4.
Spawanie plazmowe przewodów aluminiowych polega przede wszystkim na spawaniu plazmowym końcówek miedzianych, a zaciskanie i mocowanie przewodów aluminiowych kończy się poprzez zaciskanie.Końcówki do spawania plazmowego po zaciśnięciu tworzą konstrukcję w kształcie beczki, a następnie obszar spawania końcówki jest wypełniany lutem zawierającym cynk, a zaciśnięty koniec jest dodawany lutem zawierającym cynk.Pod wpływem napromieniowania łuku plazmowego lut zawierający cynk jest podgrzewany i topiony, a następnie poprzez działanie kapilarne wchodzi do szczeliny drutu w obszarze zagniatania, aby zakończyć proces łączenia końcówek miedzianych i przewodów aluminiowych.
Druty aluminiowe do spawania plazmowego uzupełniają szybkie połączenie pomiędzy drutami aluminiowymi a końcówkami miedzianymi poprzez zaciśnięcie, zapewniając niezawodne właściwości mechaniczne.Jednocześnie podczas procesu zagniatania, poprzez stopień sprężania od 70% do 80%, następuje zniszczenie i złuszczenie warstwy tlenku przewodnika, skutecznie poprawiając parametry elektryczne, zmniejszając rezystancję stykową punktów połączeń i zapobiegając ogrzewanie punktów przyłączeniowych.Następnie dodaj lut zawierający cynk na koniec obszaru zagniatania i użyj wiązki plazmy, aby napromieniować i ogrzać obszar spawania.Lut zawierający cynk jest podgrzewany i topiony, a lutowie wypełnia szczelinę w obszarze zagniatania poprzez działanie kapilarne, uzyskując w obszarze zagniatania wodę w postaci mgły solnej.Izolacja parowa zapobiega występowaniu korozji elektrochemicznej.Jednocześnie, dzięki izolacji i buforowaniu lutu, powstaje strefa przejściowa, która skutecznie zapobiega występowaniu pełzania termicznego i zmniejsza ryzyko zwiększenia rezystancji połączenia pod wpływem uderzeń gorąca i zimna.Dzięki spawaniu plazmowemu obszaru połączenia skutecznie poprawia się wydajność elektryczna obszaru połączenia, a także właściwości mechaniczne obszaru połączenia.
W porównaniu z innymi formami połączeń, spawanie plazmowe izoluje końcówki miedziane i przewody aluminiowe poprzez warstwę spawania przejściowego i wzmocnioną warstwę spawania, skutecznie zmniejszając korozję elektrochemiczną miedzi i aluminium.Wzmocniona warstwa spawalnicza otacza końcową powierzchnię przewodu aluminiowego, dzięki czemu miedziane zaciski i rdzeń przewodu nie mają kontaktu z powietrzem i wilgocią, co dodatkowo ogranicza korozję.Ponadto przejściowa warstwa spawalnicza i wzmocniona warstwa spawalnicza szczelnie mocują końcówki miedziane i złącza drutu aluminiowego, skutecznie zwiększając siłę wyciągania złączy i ułatwiając proces obróbki.Istnieją jednak również wady.Zastosowanie spawania plazmowego u producentów wiązek przewodów wymaga osobnego, dedykowanego sprzętu do spawania plazmowego, który charakteryzuje się słabą wszechstronnością i zwiększa inwestycje w środki trwałe producentów wiązek przewodów.Po drugie, w procesie spawania plazmowego lutowanie kończy się działaniem kapilarnym.Proces wypełniania szczeliny w obszarze zagniatania jest niekontrolowany, co skutkuje niestabilną końcową jakością spawania w obszarze połączenia za pomocą spawania plazmowego, co skutkuje dużymi odchyleniami parametrów elektrycznych i mechanicznych.
Czas publikacji: 19 lutego 2024 r