Kako se aluminijski provodnici sve više koriste u automobilskim kablovskim svežnjevima, ovaj članak analizira i organizira tehnologiju povezivanja aluminijskih kablovskih svežnjeva, te analizira i uspoređuje performanse različitih metoda povezivanja kako bi se olakšao kasniji odabir metoda povezivanja aluminijskih kablovskih svežnjeva.
01 Pregled
S promocijom primjene aluminijskih provodnika u automobilskim kablovskim snopovima, upotreba aluminijskih provodnika umjesto tradicionalnih bakrenih provodnika postepeno se povećava. Međutim, u procesu primjene aluminijskih žica koje zamjenjuju bakrene žice, elektrohemijska korozija, puzanje na visokim temperaturama i oksidacija provodnika su problemi s kojima se treba suočiti i riješiti tokom procesa primjene. Istovremeno, primjena aluminijskih žica koje zamjenjuju bakrene žice mora ispunjavati zahtjeve originalnih bakrenih žica. Električna i mehanička svojstva kako bi se izbjeglo smanjenje performansi.
Kako bi se riješili problemi poput elektrohemijske korozije, puzanja na visokim temperaturama i oksidacije provodnika tokom primjene aluminijskih žica, trenutno u industriji postoje četiri glavne metode spajanja, i to: zavarivanje trenjem i zavarivanje pod pritiskom, zavarivanje trenjem, ultrazvučno zavarivanje i plazma zavarivanje.
Slijedi analiza i poređenje performansi principa i struktura povezivanja ove četiri vrste veza.
02 Zavarivanje trenjem i zavarivanje pod pritiskom
Zavarivanje trenjem i spajanje pod pritiskom, prvo se koriste bakrene i aluminijske šipke za zavarivanje trenjem, a zatim se bakrene šipke prešaju kako bi se formirali električni spojevi. Aluminijske šipke se obrađuju i oblikuju kako bi se formirali aluminijski završeci za krimpovanje, te se proizvode bakreni i aluminijski terminali. Zatim se aluminijska žica umetne u aluminijski kraj za krimpovanje bakreno-aluminijskog terminala i hidraulički se krimpuje pomoću tradicionalne opreme za krimpovanje žica kako bi se dovršila veza između aluminijskog provodnika i bakreno-aluminijskog terminala, kao što je prikazano na slici 1.
U poređenju sa drugim oblicima spajanja, zavarivanje trenjem i zavarivanje pod pritiskom formiraju prelaznu zonu legure bakra i aluminija putem zavarivanja trenjem bakrenih i aluminijskih šipki. Površina zavara je ujednačenija i gušća, što efikasno izbjegava problem termičkog puzanja uzrokovan različitim koeficijentima termičkog širenja bakra i aluminija. Pored toga, formiranje prelazne zone legure također efikasno izbjegava elektrohemijsku koroziju uzrokovanu različitim aktivnostima metala između bakra i aluminija. Naknadno zaptivanje termoskupljajućim cijevima koristi se za izolaciju slane magle i vodene pare, što također efikasno sprječava pojavu elektrohemijske korozije. Hidrauličkim presovanjem aluminijske žice i aluminijskog presovanog kraja bakreno-aluminijskog terminala, monofilamentna struktura aluminijskog provodnika i oksidni sloj na unutrašnjem zidu aluminijskog presovanog kraja se uništavaju i ljušte, a zatim se hladno spajanje završava između pojedinačnih žica i između aluminijskog provodnika i unutrašnjeg zida presovanog kraja. Kombinacija zavarivanja poboljšava električne performanse veze i pruža najpouzdanije mehaničke performanse.
03 Zavarivanje trenjem
Zavarivanje trenjem koristi aluminijsku cijev za krimpovanje i oblikovanje aluminijskog provodnika. Nakon odrezivanja čeone površine, zavarivanje trenjem se vrši s bakrenim terminalom. Zavarivanje između žičanog provodnika i bakrenog terminala se vrši zavarivanjem trenjem, kao što je prikazano na slici 2.
Zavarivanje trenjem spaja aluminijske žice. Prvo se aluminijska cijev postavlja na provodnik aluminijske žice putem krimpovanja. Monofilamentna struktura provodnika se plastificira krimpovanjem kako bi se formirao čvrsti kružni poprečni presjek. Zatim se poprečni presjek zavarivanja izravnava okretanjem kako bi se proces završio. Priprema površina za zavarivanje. Jedan kraj bakarnog terminala je električna spojna struktura, a drugi kraj je površina za zavarivanje bakarnog terminala. Površina za zavarivanje bakarnog terminala i površina za zavarivanje aluminijske žice se zavaruju i spajaju trenjem, a zatim se zavarivanje reže i oblikuje kako bi se završio proces spajanja aluminijske žice za zavarivanje trenjem.
U poređenju s drugim oblicima spajanja, zavarivanje trenjem formira prelaznu vezu između bakra i aluminija putem zavarivanja trenjem između bakrenih terminala i aluminijskih žica, što efikasno smanjuje elektrohemijsku koroziju bakra i aluminija. Prelazna zona zavarivanja trenjem bakra i aluminija se u kasnijoj fazi zatvara ljepljivom termoskupljajućom cijevi. Područje zavarivanja neće biti izloženo zraku i vlazi, što dodatno smanjuje koroziju. Osim toga, područje zavarivanja je mjesto gdje je aluminijski provodnik direktno spojen na bakreni terminal zavarivanjem, što efikasno povećava silu izvlačenja spoja i pojednostavljuje proces obrade.
Međutim, nedostaci postoje i u vezi između aluminijskih žica i bakreno-aluminijskih terminala na Slici 1. Primjena zavarivanja trenjem kod proizvođača kablovskih svežnjeva zahtijeva posebnu opremu za zavarivanje trenjem, koja ima slabu svestranost i povećava ulaganja u osnovna sredstva proizvođača kablovskih svežnjeva. Drugo, kod zavarivanja trenjem tokom procesa, monofilamentna struktura žice se direktno zavaruje trenjem sa bakrenim terminalom, što rezultira šupljinama u području spoja zavarivanja trenjem. Prisustvo prašine i drugih nečistoća uticaće na konačni kvalitet zavarivanja, uzrokujući nestabilnost u mehaničkim i električnim svojstvima zavarenog spoja.
04 Ultrazvučno zavarivanje
Ultrazvučno zavarivanje aluminijskih žica koristi ultrazvučnu opremu za zavarivanje za spajanje aluminijskih žica i bakrenih terminala. Pomoću visokofrekventnih oscilacija glave za zavarivanje ultrazvučne opreme za zavarivanje, monofilamenti aluminijske žice i aluminijske žice i bakreni terminali se spajaju kako bi se kompletirala aluminijska žica. Spajanje bakrenih terminala prikazano je na slici 3.
Ultrazvučno zavarivanje je veza koja vibrira aluminijskim žicama i bakrenim terminalima na visokofrekventnim ultrazvučnim talasima. Vibracije i trenje između bakra i aluminija upotpunjuju vezu između bakra i aluminija. Budući da i bakar i aluminij imaju plošno centriranu kubnu kristalnu strukturu metala, u okruženju visokofrekventnih oscilacija pod ovim uslovima, atomska zamjena u kristalnoj strukturi metala je završena kako bi se formirao prelazni sloj legure, efikasno izbjegavajući pojavu elektrohemijske korozije. Istovremeno, tokom procesa ultrazvučnog zavarivanja, oksidni sloj na površini monofilamenta aluminijumskog provodnika se ljušti, a zatim se završava zavarivanje između monofilamenata, što poboljšava električna i mehanička svojstva veze.
U poređenju sa drugim oblicima spajanja, ultrazvučna oprema za zavarivanje je često korištena oprema za obradu koju koriste proizvođači kablovskih svežnjeva. Ne zahtijeva nova ulaganja u osnovna sredstva. Istovremeno, terminali koriste bakrene žigosane terminale, a cijena terminala je niža, tako da ima najbolju cjenovnu prednost. Međutim, postoje i nedostaci. U poređenju sa drugim oblicima spajanja, ultrazvučno zavarivanje ima slabija mehanička svojstva i slabu otpornost na vibracije. Stoga se upotreba ultrazvučnih zavarivačkih spojeva ne preporučuje u područjima sa visokofrekventnim vibracijama.
05 Plazma zavarivanje
Plazma zavarivanje koristi bakrene terminale i aluminijske žice za krimpovani spoj, a zatim se dodavanjem lema plazma luk koristi za ozračivanje i zagrijavanje područja koje se zavaruje, topljenje lema, popunjavanje područja zavarivanja i dovršetak spajanja aluminijske žice, kao što je prikazano na slici 4.
Plazma zavarivanje aluminijskih provodnika prvo koristi plazma zavarivanje bakrenih terminala, a zatim se krimpovanje i pričvršćivanje aluminijskih provodnika završava krimpovanjem. Terminali za plazma zavarivanje formiraju strukturu u obliku bačve nakon krimpovanja, a zatim se područje zavarivanja terminala ispunjava lemom koji sadrži cink, a na krimpovani kraj se doda lem koji sadrži cink. Pod zračenjem plazma luka, lem koji sadrži cink se zagrijava i topi, a zatim ulazi u žičani razmak u području krimpovanja kapilarnim djelovanjem kako bi se završio proces spajanja bakrenih terminala i aluminijskih žica.
Plazma zavarivanje aluminijskih žica omogućava brzo spajanje aluminijskih žica i bakrenih terminala putem krimpovanja, pružajući pouzdana mehanička svojstva. Istovremeno, tokom procesa krimpovanja, kroz omjer kompresije od 70% do 80%, završava se uništavanje i ljuštenje oksidnog sloja provodnika, što efikasno poboljšava električne performanse, smanjuje kontaktni otpor spojnih tačaka i sprječava zagrijavanje spojnih tačaka. Zatim se na kraj područja krimpovanja doda lem koji sadrži cink i plazma snop se koristi za ozračivanje i zagrijavanje područja zavarivanja. Lem koji sadrži cink se zagrijava i topi, a lem kapilarnim djelovanjem popunjava prazninu u području krimpovanja, postižući raspršivanje slane vode u području krimpovanja. Izolacija od pare sprječava pojavu elektrohemijske korozije. Istovremeno, budući da je lem izolovan i puferovan, formira se prelazna zona, koja efikasno sprječava pojavu termičkog puzanja i smanjuje rizik od povećanog otpora spoja pod utjecajem vrućih i hladnih udara. Plazma zavarivanjem područja spoja, električne performanse područja spoja se efikasno poboljšavaju, a mehanička svojstva područja spoja se također dodatno poboljšavaju.
U poređenju s drugim oblicima spajanja, plazma zavarivanje izoluje bakrene terminale i aluminijske provodnike putem prelaznog sloja za zavarivanje i ojačanog sloja za zavarivanje, efikasno smanjujući elektrohemijsku koroziju bakra i aluminijuma. Ojačani sloj za zavarivanje obavija čeonu površinu aluminijskog provodnika tako da bakreni terminali i jezgro provodnika ne dolaze u kontakt sa vazduhom i vlagom, što dodatno smanjuje koroziju. Pored toga, prelazni sloj za zavarivanje i ojačani sloj za zavarivanje čvrsto fiksiraju bakrene terminale i spojeve aluminijske žice, efikasno povećavajući silu izvlačenja spojeva i pojednostavljujući proces obrade. Međutim, postoje i nedostaci. Primjena plazma zavarivanja kod proizvođača kablovskih svežnjeva zahtijeva posebnu namjensku opremu za plazma zavarivanje, koja ima slabu svestranost i povećava ulaganja u osnovna sredstva proizvođača kablovskih svežnjeva. Drugo, u procesu plazma zavarivanja, lemljenje se vrši kapilarnim djelovanjem. Proces popunjavanja praznina u području krimpovanja je nekontrolisan, što rezultira nestabilnim konačnim kvalitetom zavarivanja u području spoja plazma zavarivanja, što rezultira velikim odstupanjima u električnim i mehaničkim performansama.
Vrijeme objave: 19. februar 2024.