Ettersom aluminiumledere i økende grad brukes i ledningsnett i biler, analyserer og organiserer denne artikkelen tilkoblingsteknologien til ledningsnett i aluminium, og analyserer og sammenligner ytelsen til ulike tilkoblingsmetoder for å lette det senere valget av tilkoblingsmetoder for ledningsnett i aluminium.
01 Oversikt
Med fremveksten av bruken av aluminiumledere i ledningsnett i biler, øker bruken av aluminiumledere i stedet for tradisjonelle kobberledere gradvis. Imidlertid er elektrokjemisk korrosjon, høytemperaturkryp og lederoksidasjon problemer som må håndteres og løses under bruksprosessen når aluminiumledere erstatter kobberledere. Samtidig må bruken av aluminiumledere som erstatter kobberledere oppfylle kravene til de originale kobberlederne. Elektriske og mekaniske egenskaper for å unngå ytelsesforringelse.
For å løse problemer som elektrokjemisk korrosjon, høytemperaturkryp og lederoksidasjon under påføring av aluminiumstråder, finnes det for tiden fire vanlige tilkoblingsmetoder i bransjen, nemlig: friksjonssveising og trykksveising, friksjonssveising, ultralydsveising og plasmasveising.
Følgende er en analyse og ytelsessammenligning av tilkoblingsprinsippene og strukturene til disse fire tilkoblingstypene.
02 Friksjonssveising og trykksveising
Friksjonssveising og trykksveising, bruk først kobberstenger og aluminiumstenger til friksjonssveising, og deretter stemples kobberstengene for å danne elektriske forbindelser. Aluminiumstengene maskineres og formes til krympeender av aluminium, og kobber- og aluminiumsterminaler produseres. Deretter settes aluminiumstråden inn i krympeenden av kobber-aluminiumsterminalen og krympes hydraulisk gjennom tradisjonelt krympeutstyr for ledningsnett for å fullføre forbindelsen mellom aluminiumlederen og kobber-aluminiumsterminalen, som vist i figur 1.
Sammenlignet med andre tilkoblingsformer danner friksjonssveising og trykksveising en overgangssone for kobber-aluminiumlegering gjennom friksjonssveising av kobberstenger og aluminiumstenger. Sveiseoverflaten er mer jevn og tett, noe som effektivt unngår problemet med termisk krypning forårsaket av forskjellige termiske utvidelseskoeffisienter for kobber og aluminium. I tillegg unngår dannelsen av legeringsovergangssonen også effektivt elektrokjemisk korrosjon forårsaket av de forskjellige metallaktivitetene mellom kobber og aluminium. Etterfølgende forsegling med krympeslanger brukes til å isolere saltspray og vanndamp, noe som også effektivt unngår forekomsten av elektrokjemisk korrosjon. Gjennom hydraulisk krymping av aluminiumstråden og aluminiumkrympeenden av kobber-aluminium-terminalen, ødelegges og skrelles monofilamentstrukturen til aluminiumlederen og oksidlaget på innerveggen av aluminiumkrympeenden av, og deretter fullføres kuldedannelsen mellom de enkelte ledningene og mellom aluminiumlederen og innerveggen av krympeenden. Sveisekombinasjonen forbedrer den elektriske ytelsen til forbindelsen og gir den mest pålitelige mekaniske ytelsen.
03 Friksjonssveising
Friksjonssveising bruker et aluminiumsrør til å krympe og forme aluminiumslederen. Etter å ha kuttet av endeflaten, utføres friksjonssveising med kobberterminalen. Sveiseforbindelsen mellom ledningslederen og kobberterminalen fullføres ved friksjonssveising, som vist i figur 2.
Friksjonssveising kobler sammen aluminiumstråder. Først monteres aluminiumsrøret på lederen av aluminiumstråden gjennom krymping. Lederens monofilamentstruktur myknes gjennom krymping for å danne et tett, sirkulært tverrsnitt. Deretter flates sveisetverrsnittet ut ved å vri for å fullføre prosessen. Forberedelse av sveiseflater. Den ene enden av kobberterminalen er den elektriske tilkoblingsstrukturen, og den andre enden er sveisetilkoblingsflaten på kobberterminalen. Sveisetilkoblingsflaten på kobberterminalen og sveiseoverflaten på aluminiumstråden sveises og kobles sammen gjennom friksjonssveising, og deretter kuttes og formes sveiseflasken for å fullføre tilkoblingsprosessen for friksjonssveising av aluminiumstråden.
Sammenlignet med andre tilkoblingsformer, danner friksjonssveising en overgangsforbindelse mellom kobber og aluminium gjennom friksjonssveising mellom kobberterminaler og aluminiumstråder, noe som effektivt reduserer elektrokjemisk korrosjon av kobber og aluminium. Overgangssonen for friksjonssveising mellom kobber og aluminium forsegles med selvklebende krympeslange i det senere stadiet. Sveiseområdet vil ikke bli utsatt for luft og fuktighet, noe som ytterligere reduserer korrosjon. I tillegg er sveiseområdet der aluminiumstrådlederen er direkte koblet til kobberterminalen gjennom sveising, noe som effektivt øker uttrekkskraften til skjøten og gjør prosesseringsprosessen enkel.
Imidlertid finnes det også ulemper ved forbindelsen mellom aluminiumstråder og kobber-aluminium-terminaler i figur 1. Bruken av friksjonssveising hos ledningsnettprodusenter krever separat spesielt friksjonssveiseutstyr, som har dårlig allsidighet og øker investeringen i anleggsmidler for ledningsnettprodusenter. For det andre, i friksjonssveising under prosessen, blir monofilamentstrukturen til tråden direkte friksjonssveiset med kobberterminalen, noe som resulterer i hulrom i friksjonssveiseforbindelsesområdet. Tilstedeværelsen av støv og andre urenheter vil påvirke den endelige sveisekvaliteten, noe som forårsaker ustabilitet i de mekaniske og elektriske egenskapene til sveiseforbindelsen.
04 Ultralydsveising
Ultralydsveising av aluminiumstråder bruker ultralydsveiseutstyr for å koble sammen aluminiumstråder og kobberterminaler. Gjennom høyfrekvent oscillasjon av sveisehodet på ultralydsveiseutstyret kobles aluminiumstrådmonofilamentene og aluminiumstrådene og kobberterminalene sammen for å fullføre aluminiumstråden, og tilkoblingen av kobberterminalene er vist i figur 3.
Ultralydsveising skjer når aluminiumstråder og kobberterminaler vibrerer ved høyfrekvente ultralydbølger. Vibrasjon og friksjon mellom kobber og aluminium fullfører forbindelsen mellom kobber og aluminium. Fordi både kobber og aluminium har en flatesentrert kubisk metallkrystallstruktur, fullføres atomutskiftningen i metallkrystallstrukturen i et høyfrekvent oscillasjonsmiljø under denne tilstanden for å danne et legeringsovergangslag, noe som effektivt unngår forekomst av elektrokjemisk korrosjon. Samtidig, under ultralydsveiseprosessen, skrelles oksidlaget av overflaten av aluminiumledermonofilamentet, og deretter fullføres sveiseforbindelsen mellom monofilamentene, noe som forbedrer de elektriske og mekaniske egenskapene til forbindelsen.
Sammenlignet med andre tilkoblingsformer er ultralydsveiseutstyr et vanlig prosesseringsutstyr for produsenter av ledningsnett. Det krever ikke nye investeringer i anleggsmidler. Samtidig bruker terminalene kobberstemplede terminaler, og terminalkostnaden er lavere, så det har den beste kostnadsfordelen. Imidlertid finnes det også ulemper. Sammenlignet med andre tilkoblingsformer har ultralydsveising svakere mekaniske egenskaper og dårlig vibrasjonsmotstand. Derfor anbefales ikke bruk av ultralydsveiseforbindelser i områder med høyfrekvente vibrasjoner.
05 Plasmasveising
Plasmasveising bruker kobberterminaler og aluminiumstråder for krympeforbindelse, og ved å tilsette loddetinn brukes plasmabuen til å bestråle og varme opp området som skal sveises, smelte loddetinnet, fylle sveiseområdet og fullføre aluminiumstrådforbindelsen, som vist i figur 4.
Plasmasveising av aluminiumsledere bruker først plasmasveising av kobberterminaler, og krympingen og festingen av aluminiumslederne fullføres ved krymping. Plasmasveiseterminalene danner en tønneformet struktur etter krymping, og deretter fylles terminalsveiseområdet med sinkholdig loddetinn, og den krympede enden tilsettes sinkholdig loddetinn. Under bestråling av plasmabuen varmes det sinkholdige loddetinnet opp og smeltes, og går deretter inn i trådgapet i krympeområdet gjennom kapillærvirkning for å fullføre tilkoblingsprosessen mellom kobberterminalene og aluminiumstrådene.
Plasmasveising av aluminiumstråder fullfører den raske forbindelsen mellom aluminiumstrådene og kobberterminalene gjennom krymping, noe som gir pålitelige mekaniske egenskaper. Samtidig, under krympeprosessen, gjennom et kompresjonsforhold på 70 % til 80 %, fullføres ødeleggelsen og avskallingen av oksidlaget på lederen, noe som effektivt forbedrer den elektriske ytelsen, reduserer kontaktmotstanden i tilkoblingspunktene og forhindrer oppvarming av tilkoblingspunktene. Deretter tilsettes sinkholdig loddetinn på enden av krympeområdet, og bruker en plasmastråle til å bestråle og varme opp sveiseområdet. Det sinkholdige loddetinnet varmes opp og smeltes, og loddet fyller gapet i krympeområdet gjennom kapillærvirkning, noe som oppnår saltvannsspray i krympeområdet. Dampisolering unngår forekomst av elektrokjemisk korrosjon. Samtidig, fordi loddetinnet er isolert og bufret, dannes en overgangssone, som effektivt unngår forekomst av termisk krypning og reduserer risikoen for økt tilkoblingsmotstand under varme og kalde støt. Gjennom plasmasveising av tilkoblingsområdet forbedres den elektriske ytelsen til tilkoblingsområdet effektivt, og de mekaniske egenskapene til tilkoblingsområdet forbedres også ytterligere.
Sammenlignet med andre tilkoblingsformer isolerer plasmasveising kobberterminaler og aluminiumsledere gjennom overgangssveiselaget og det forsterkede sveiselaget, noe som effektivt reduserer elektrokjemisk korrosjon av kobber og aluminium. Og det forsterkede sveiselaget omslutter endeflaten på aluminiumslederen, slik at kobberterminalene og lederkjernen ikke kommer i kontakt med luft og fuktighet, noe som ytterligere reduserer korrosjon. I tillegg fester overgangssveiselaget og det forsterkede sveiselaget kobberterminalene og aluminiumstrådskjøtene tett, noe som effektivt øker uttrekkskraften i skjøtene og gjør prosesseringsprosessen enkel. Imidlertid finnes det også ulemper. Bruken av plasmasveising hos ledningsnettprodusenter krever separat dedikert plasmasveiseutstyr, som har dårlig allsidighet og øker investeringen i anleggsmidler for ledningsnettprodusenter. For det andre, i plasmasveiseprosessen fullføres loddet ved kapillærvirkning. Gapsfyllingsprosessen i krympeområdet er ukontrollerbar, noe som resulterer i ustabil sluttsveisekvalitet i plasmasveisetilkoblingsområdet, noe som resulterer i store avvik i elektrisk og mekanisk ytelse.
Publisert: 19. februar 2024