Поскольку алюминиевые проводники все чаще используются в автомобильных жгутах проводов, в этой статье анализируется и систематизируется технология соединения алюминиевых силовых жгутов, а также анализируются и сравниваются характеристики различных методов соединения, чтобы облегчить последующий выбор методов соединения алюминиевых силовых жгутов.
01 Обзор
С развитием применения алюминиевых проводников в автомобильных жгутах постепенно увеличивается использование алюминиевых проводников вместо традиционных медных.Однако в процессе применения алюминиевых проводов вместо медных проводов электрохимическая коррозия, ползучесть при высоких температурах и окисление проводников являются проблемами, с которыми необходимо столкнуться и решить в процессе применения.В то же время применение алюминиевых проводов взамен медных проводов должно соответствовать требованиям, предъявляемым к исходным медным проводам.Электрические и механические свойства, позволяющие избежать снижения производительности.
Для решения таких проблем, как электрохимическая коррозия, ползучесть при высоких температурах и окисление проводников при использовании алюминиевых проводов, в настоящее время в отрасли существует четыре основных метода соединения, а именно: сварка трением и сварка давлением, сварка трением, ультразвуковая сварка и сварка трением. плазменная сварка.
Ниже приводится анализ и сравнение производительности принципов и структур этих четырех типов соединений.
02 Сварка трением и сварка давлением
При сварке трением и соединении давлением сначала используются медные и алюминиевые стержни для сварки трением, а затем штампуются медные стержни для образования электрических соединений.Алюминиевые стержни подвергаются механической обработке и придают форму алюминиевым обжимным концам, а также производятся медные и алюминиевые клеммы.Затем алюминиевый провод вставляется в алюминиевый обжимной конец медно-алюминиевой клеммы и гидравлически обжимается с помощью традиционного оборудования для обжима жгутов проводов, чтобы завершить соединение между алюминиевым проводником и медно-алюминиевой клеммой, как показано на рисунке 1.
По сравнению с другими формами соединения сварка трением и сварка давлением образуют переходную зону медно-алюминиевого сплава за счет сварки трением медных и алюминиевых стержней.Поверхность сварки становится более однородной и плотной, что эффективно позволяет избежать проблемы термической ползучести, вызванной разными коэффициентами теплового расширения меди и алюминия.Кроме того, образование переходной зоны сплава также эффективно предотвращает электрохимическую коррозию, вызванную разной активностью металлов между медью и алюминием.Последующая герметизация термоусадочными трубками используется для изоляции солевых брызг и водяного пара, что также эффективно предотвращает возникновение электрохимической коррозии.Путем гидравлического обжатия алюминиевого провода и алюминиевого обжимного конца медно-алюминиевой клеммы моноволоконная структура алюминиевого проводника и оксидный слой на внутренней стенке алюминиевого обжимного конца разрушаются и отслаиваются, а затем холод выполняется между отдельными жилами и между алюминиевым проводником и внутренней стенкой обжимного конца.Сварочная комбинация улучшает электрические характеристики соединения и обеспечивает наиболее надежные механические характеристики.
03 Сварка трением
При сварке трением используется алюминиевая трубка для обжатия и придания формы алюминиевому проводнику.После отрезания торца производят сварку трением медной клеммы.Сварное соединение между жилой провода и медной клеммой выполняется сваркой трением, как показано на рисунке 2.
Сварка трением соединяет алюминиевые проволоки.Сначала алюминиевую трубку устанавливают на жилу алюминиевого провода посредством опрессовки.Монофиламентная структура проводника пластифицируется посредством обжима, образуя плотное круглое поперечное сечение.Затем поперечное сечение сварки выравнивается поворотом для завершения процесса.Подготовка сварочных поверхностей.Один конец медной клеммы представляет собой конструкцию электрического соединения, а другой конец — поверхность сварочного соединения медной клеммы.Поверхность сварочного соединения медной клеммы и поверхность сварки алюминиевой проволоки свариваются и соединяются посредством сварки трением, а затем сварочная вспышка разрезается и приобретает форму, чтобы завершить процесс соединения алюминиевой проволоки для сварки трением.
По сравнению с другими формами соединения, сварка трением образует переходное соединение между медью и алюминием посредством сварки трением между медными клеммами и алюминиевыми проводами, эффективно уменьшая электрохимическую коррозию меди и алюминия.На более позднем этапе переходная зона медно-алюминиевой сварки трением герметизируется клейкой термоусадочной трубкой.Зона сварки не будет подвергаться воздействию воздуха и влаги, что еще больше снижает коррозию.Кроме того, в зоне сварки алюминиевый проводник напрямую соединяется с медной клеммой посредством сварки, что эффективно увеличивает силу выдергивания соединения и упрощает процесс обработки.
Однако в соединении алюминиевых проводов с медно-алюминиевыми клеммами, показанном на рисунке 1, имеются и недостатки. Применение сварки трением у производителей жгутов требует отдельного специального оборудования для сварки трением, которое имеет низкую универсальность и увеличивает инвестиции в основной капитал проволок. производители жгутов.Во-вторых, при сварке трением. Во время процесса моноволоконная структура проволоки сваривается трением непосредственно с медной клеммой, что приводит к образованию полостей в области соединения сваркой трением.Наличие пыли и других примесей влияет на конечное качество сварки, вызывая нестабильность механических и электрических свойств сварочного соединения.
04 Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка алюминиевых проводов использует ультразвуковое сварочное оборудование для соединения алюминиевых проводов и медных клемм.Благодаря высокочастотным колебаниям сварочной головки ультразвукового сварочного оборудования моноволокна алюминиевой проволоки, а также алюминиевые проволоки и медные клеммы соединяются вместе, образуя алюминиевый провод. Соединение медных клемм показано на рисунке 3.
Ультразвуковое сварное соединение – это когда алюминиевые провода и медные клеммы вибрируют под действием высокочастотных ультразвуковых волн.Вибрация и трение между медью и алюминием завершают соединение меди и алюминия.Поскольку и медь, и алюминий имеют гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру металла, в среде высокочастотных колебаний. При этом условии замена атомов в кристаллической структуре металла завершается с образованием переходного слоя сплава, что позволяет эффективно избежать возникновения электрохимической коррозии. .При этом в процессе ультразвуковой сварки происходит отслаивание оксидного слоя на поверхности мононити алюминиевого проводника, после чего сварное соединение между мононитями завершается, что улучшает электрические и механические свойства соединения.
По сравнению с другими формами соединений, оборудование для ультразвуковой сварки является широко используемым технологическим оборудованием для производителей жгутов проводов.Это не требует новых инвестиций в основной капитал.В то же время в терминалах используются медные штампованные клеммы, а стоимость терминала ниже, поэтому он имеет лучшее ценовое преимущество.Однако существуют и недостатки.По сравнению с другими видами соединения ультразвуковая сварка имеет более слабые механические свойства и плохую виброустойчивость.Поэтому использование соединений ультразвуковой сварки не рекомендуется в зонах высокочастотной вибрации.
05 Плазменная сварка
При плазменной сварке для обжимного соединения используются медные клеммы и алюминиевые провода, а затем, путем добавления припоя, плазменная дуга используется для облучения и нагрева области сварки, расплавления припоя, заполнения зоны сварки и завершения соединения алюминиевых проводов, как показано на рисунке 4.
При плазменной сварке алюминиевых жил вначале применяют плазменную сварку медных клемм, а опрессовкой и завершают обжимку и крепление алюминиевых жил.Выводы плазменной сварки после обжатия образуют бочкообразную конструкцию, затем область сварки выводов заполняется цинксодержащим припоем, а обжимной конец добавляется цинксодержащий припой.Под воздействием плазменной дуги цинксодержащий припой нагревается и плавится, а затем под действием капиллярных сил попадает в зазор между проводами в зоне обжима, завершая процесс соединения медных клемм и алюминиевых проводов.
Плазменная сварка алюминиевых проводов обеспечивает быстрое соединение алюминиевых проводов с медными клеммами посредством обжима, обеспечивая надежные механические свойства.В то же время в процессе обжима, благодаря степени сжатия от 70% до 80%, завершается разрушение и отслаивание оксидного слоя проводника, что эффективно улучшает электрические характеристики, снижает контактное сопротивление точек подключения и предотвращает обогрев мест подключения.Затем на конец места обжима добавьте цинксодержащий припой и с помощью плазменного луча облучите и нагрейте место сварки.Цинксодержащий припой нагревается и плавится, и припой заполняет зазор в области обжима за счет капиллярного действия, образуя соленые брызги в области обжима.Пароизоляция предотвращает возникновение электрохимической коррозии.В то же время, поскольку припой изолирован и буферизован, образуется переходная зона, которая эффективно предотвращает возникновение тепловой ползучести и снижает риск повышения сопротивления соединения при горячих и холодных ударах.Благодаря плазменной сварке области соединения электрические характеристики области соединения эффективно улучшаются, а также дополнительно улучшаются механические свойства области соединения.
По сравнению с другими формами соединения, плазменная сварка изолирует медные клеммы и алюминиевые проводники посредством переходного и усиленного сварочного слоя, эффективно снижая электрохимическую коррозию меди и алюминия.А усиленный сварочный слой покрывает торцевую поверхность алюминиевого проводника, так что медные клеммы и жила проводника не соприкасаются с воздухом и влагой, что еще больше снижает коррозию.Кроме того, переходный сварочный слой и усиленный сварочный слой плотно фиксируют медные клеммы и соединения алюминиевых проводов, эффективно увеличивая силу выдергивания соединений и упрощая процесс обработки.Однако существуют и недостатки.Применение плазменной сварки производителями жгутов проводов требует отдельного специализированного оборудования для плазменной сварки, которое имеет низкую универсальность и увеличивает инвестиции в основной капитал производителей жгутов проводов.Во-вторых, в процессе плазменной сварки пайка осуществляется за счет капиллярного действия.Процесс заполнения зазора в зоне опрессовки неконтролируемый, что приводит к нестабильному конечному качеству сварки в зоне плазменной сварки, что приводит к большим отклонениям в электрических и механических характеристиках.
Время публикации: 19 февраля 2024 г.