Eftersom aluminiumledare används i allt större utsträckning i kablage i bilar, analyserar och organiserar den här artikeln anslutningstekniken för aluminiumkablage, och analyserar och jämför prestandan hos olika anslutningsmetoder för att underlätta det senare valet av anslutningsmetoder för aluminiumkablage.
01 Översikt
I takt med att aluminiumledare i bilkablage i allt större utsträckning används i stället för traditionella kopparledare, ökar användningen av aluminiumledare istället för traditionella kopparledare gradvis. Men vid tillämpning av aluminiumtrådar som ersätter koppartrådar är elektrokemisk korrosion, högtemperaturkrypning och ledaroxidation problem som måste hanteras och lösas under tillämpningsprocessen. Samtidigt måste tillämpningen av aluminiumtrådar som ersätter koppartrådar uppfylla kraven för de ursprungliga koppartrådarna. Elektriska och mekaniska egenskaper för att undvika prestandaförsämring.
För att lösa problem som elektrokemisk korrosion, högtemperaturkrypning och ledaroxidation vid applicering av aluminiumtråd finns det för närvarande fyra vanliga anslutningsmetoder i branschen, nämligen: friktionssvetsning och trycksvetsning, friktionssvetsning, ultraljudssvetsning och plasmasvetsning.
Följande är en analys och prestandajämförelse av anslutningsprinciperna och strukturerna för dessa fyra typer av anslutningar.
02 Friktionssvetsning och trycksvetsning
Friktionssvetsning och tryckfogning, använd först kopparstavar och aluminiumstavar för friktionssvetsning, och pressa sedan kopparstavarna för att bilda elektriska anslutningar. Aluminiumstavarna bearbetas och formas för att bilda aluminiumkrympändar, och koppar- och aluminiumterminaler produceras. Sedan förs aluminiumtråden in i aluminiumkrympänden på koppar-aluminiumterminalen och krymps hydrauliskt med traditionell kabelhärvakrymputrustning för att slutföra anslutningen mellan aluminiumledaren och koppar-aluminiumterminalen, som visas i figur 1.
Jämfört med andra anslutningsformer bildar friktionssvetsning och trycksvetsning en övergångszon för koppar-aluminiumlegering genom friktionssvetsning av kopparstavar och aluminiumstavar. Svetsytan är mer enhetlig och tät, vilket effektivt undviker problemet med termisk krypning som orsakas av olika värmeutvidgningskoefficienter för koppar och aluminium. Dessutom undviker bildandet av legeringsövergångszonen effektivt elektrokemisk korrosion orsakad av de olika metallaktiviteterna mellan koppar och aluminium. Efterföljande tätning med krympslangar används för att isolera saltspray och vattenånga, vilket också effektivt undviker uppkomsten av elektrokemisk korrosion. Genom hydraulisk krympning av aluminiumtråden och aluminiumkrympänden på koppar-aluminiumterminalen förstörs och skalas av monofilamentstrukturen hos aluminiumledaren och oxidskiktet på innerväggen av aluminiumkrympänden, och sedan fullbordas kylan mellan de enskilda trådarna och mellan aluminiumledaren och innerväggen av krympänden. Svetskombinationen förbättrar anslutningens elektriska prestanda och ger den mest tillförlitliga mekaniska prestandan.
03 Friktionssvetsning
Friktionssvetsning använder ett aluminiumrör för att krympa och forma aluminiumledaren. Efter att ändytan kapats av utförs friktionssvetsning med kopparterminalen. Svetsförbindelsen mellan trådledaren och kopparterminalen slutförs genom friktionssvetsning, som visas i figur 2.
Friktionssvetsning förbinder aluminiumtrådar. Först monteras aluminiumröret på aluminiumtrådens ledare genom krympning. Ledarens monofilamentstruktur mjukgörs genom krympning för att bilda ett tätt cirkulärt tvärsnitt. Sedan plattas svetsningstvärsnittet ut genom vridning för att slutföra processen. Förberedelse av svetsytorna. Ena änden av kopparterminalen är den elektriska anslutningsstrukturen, och den andra änden är kopparterminalens svetsanslutningsyta. Kopparterminalens svetsanslutningsyta och aluminiumtrådens svetsyta svetsas och sammanfogas genom friktionssvetsning, och sedan skärs och formas svetsblixten för att slutföra anslutningsprocessen för friktionssvetsningen av aluminiumtråden.
Jämfört med andra anslutningsformer bildar friktionssvetsning en övergångsförbindelse mellan koppar och aluminium genom friktionssvetsning mellan kopparterminaler och aluminiumtrådar, vilket effektivt minskar elektrokemisk korrosion av koppar och aluminium. Övergångszonen för friktionssvetsning mellan koppar och aluminium förseglas med självhäftande krympslang i det senare skedet. Svetsområdet kommer inte att utsättas för luft och fukt, vilket ytterligare minskar korrosionen. Dessutom är svetsområdet där aluminiumtrådens ledare är direkt ansluten till kopparterminalen genom svetsning, vilket effektivt ökar fogens utdragskraft och gör bearbetningsprocessen enkel.
Nackdelarna finns dock även vid anslutningen mellan aluminiumtråd och koppar-aluminiumterminaler i figur 1. Tillämpningen av friktionssvetsning hos tillverkare av kablage kräver separat speciell friktionssvetsutrustning, vilket har dålig mångsidighet och ökar investeringarna i anläggningstillgångar för tillverkare av kablage. För det andra, vid friktionssvetsning under processen, friktionssvetsas trådens monofilamentstruktur direkt med kopparterminalen, vilket resulterar i håligheter i friktionssvetsanslutningsområdet. Närvaron av damm och andra föroreningar kommer att påverka den slutliga svetskvaliteten och orsaka instabilitet i svetsanslutningens mekaniska och elektriska egenskaper.
04 Ultraljudssvetsning
Ultraljudssvetsning av aluminiumtrådar använder ultraljudssvetsutrustning för att ansluta aluminiumtrådar och kopparterminaler. Genom högfrekvent oscillation i svetshuvudet på ultraljudssvetsutrustningen ansluts aluminiumtrådens monofilament och aluminiumtrådarna och kopparterminalerna för att komplettera aluminiumtråden. Anslutningen av kopparterminalerna visas i figur 3.
Ultraljudssvetsförbindelse sker när aluminiumtrådar och kopparterminaler vibrerar vid högfrekventa ultraljudsvågor. Vibrationer och friktion mellan koppar och aluminium kompletterar förbindelsen mellan koppar och aluminium. Eftersom både koppar och aluminium har en ytcentrerad kubisk metallkristallstruktur, fullbordas atomutbytet i metallkristallstrukturen i en högfrekvent oscillationsmiljö under detta tillstånd för att bilda ett övergångsskikt i legeringen, vilket effektivt undviker uppkomsten av elektrokemisk korrosion. Samtidigt, under ultraljudssvetsprocessen, skalas oxidskiktet på ytan av aluminiumledarmonofilamentet av, och sedan fullbordas svetsförbindelsen mellan monofilamenten, vilket förbättrar förbindelsens elektriska och mekaniska egenskaper.
Jämfört med andra anslutningsformer är ultraljudssvetsutrustning en vanligt förekommande processutrustning för tillverkare av kablage. Den kräver inte nya investeringar i anläggningstillgångar. Samtidigt använder terminalerna kopparstämplade terminaler, vilket gör terminalkostnaden lägre, vilket ger den bästa kostnadsfördelen. Det finns dock också nackdelar. Jämfört med andra anslutningsformer har ultraljudssvetsning svagare mekaniska egenskaper och dålig vibrationsbeständighet. Därför rekommenderas inte användning av ultraljudssvetsanslutningar i områden med högfrekventa vibrationer.
05 Plasmasvetsning
Plasmasvetsning använder kopparterminaler och aluminiumtrådar för krympanslutning, och genom att sedan tillsätta lödtenn används plasmabågen för att bestråla och värma området som ska svetsas, smälta lodet, fylla svetsområdet och slutföra aluminiumtrådsanslutningen, som visas i figur 4.
Plasmasvetsning av aluminiumledare använder först plasmasvetsning av kopparterminaler, och krympningen och fästandet av aluminiumledarna avslutas genom krympning. Plasmasvetsterminalerna bildar en tunnformad struktur efter krympning, och sedan fylls terminalsvetsområdet med zinkhaltigt lödtenn, och den krympta änden tillsätts zinkhaltigt lödtenn. Under bestrålning av plasmabågen värms det zinkhaltiga lödtet upp och smälts, och kommer sedan in i trådgapet i krympområdet genom kapillärverkan för att slutföra anslutningsprocessen för kopparterminalerna och aluminiumtrådarna.
Plasmasvetsning av aluminiumtrådar slutför den snabba anslutningen mellan aluminiumtrådarna och kopparterminalerna genom krympning, vilket ger tillförlitliga mekaniska egenskaper. Samtidigt, under krympningsprocessen, genom ett kompressionsförhållande på 70% till 80%, förstörs och skalas av ledarens oxidskikt, vilket effektivt förbättrar den elektriska prestandan, minskar kontaktmotståndet i anslutningspunkterna och förhindrar uppvärmning av anslutningspunkterna. Tillsätt sedan zinkhaltigt lod i änden av krympningsområdet och använd en plasmastråle för att bestråla och värma svetsområdet. Det zinkhaltiga lodet värms upp och smälts, och lodet fyller gapet i krympningsområdet genom kapillärverkan, vilket uppnår saltvattenspray i krympningsområdet. Ångisolering undviker uppkomsten av elektrokemisk korrosion. Samtidigt, eftersom lodet är isolerat och buffrat, bildas en övergångszon, vilket effektivt undviker uppkomsten av termisk krypning och minskar risken för ökat anslutningsmotstånd under varma och kalla stötar. Genom plasmasvetsning av anslutningsområdet förbättras den elektriska prestandan hos anslutningsområdet effektivt, och de mekaniska egenskaperna hos anslutningsområdet förbättras också ytterligare.
Jämfört med andra anslutningsformer isolerar plasmasvetsning kopparterminaler och aluminiumledare genom övergångssvetsskiktet och det förstärkta svetsskiktet, vilket effektivt minskar den elektrokemiska korrosionen av koppar och aluminium. Och det förstärkta svetsskiktet omsluter aluminiumledarens ändyta så att kopparterminalerna och ledarkärnan inte kommer i kontakt med luft och fukt, vilket ytterligare minskar korrosionen. Dessutom fixerar övergångssvetsskiktet och det förstärkta svetsskiktet kopparterminalerna och aluminiumtrådarnas skarvar tätt, vilket effektivt ökar skarvarnas utdragningskraft och gör bearbetningsprocessen enkel. Det finns dock också nackdelar. Tillämpningen av plasmasvetsning hos tillverkare av kablage kräver separat dedikerad plasmasvetsutrustning, vilket har dålig mångsidighet och ökar investeringarna i anläggningstillgångar för tillverkare av kablage. För det andra, i plasmasvetsprocessen fullbordas lödningen genom kapillärverkan. Spaltfyllningsprocessen i krympområdet är okontrollerbar, vilket resulterar i instabil slutlig svetskvalitet i plasmasvetsanslutningsområdet, vilket resulterar i stora avvikelser i elektrisk och mekanisk prestanda.
Publiceringstid: 19 februari 2024