Поскольку алюминиевые проводники все чаще используются в автомобильных жгутах проводов, в данной статье анализируется и систематизируется технология соединения алюминиевых жгутов силовых проводов, а также анализируется и сравнивается эффективность различных методов соединения для облегчения последующего выбора методов соединения алюминиевых жгутов силовых проводов.
01 Обзор
С продвижением применения алюминиевых проводов в автомобильных жгутах проводов постепенно увеличивается использование алюминиевых проводов вместо традиционных медных проводов. Однако в процессе применения алюминиевых проводов, заменяющих медные провода, электрохимическая коррозия, высокотемпературная ползучесть и окисление проводов являются проблемами, с которыми необходимо столкнуться и которые необходимо решить в процессе применения. В то же время применение алюминиевых проводов, заменяющих медные провода, должно соответствовать требованиям исходных медных проводов. Электрические и механические свойства, чтобы избежать ухудшения производительности.
Для решения таких проблем, как электрохимическая коррозия, высокотемпературная ползучесть и окисление проводника при использовании алюминиевых проводов, в настоящее время в отрасли используются четыре основных метода соединения, а именно: сварка трением и сварка давлением, сварка трением, ультразвуковая сварка и плазменная сварка.
Ниже приводится анализ и сравнение производительности принципов и структур соединений этих четырех типов.
02 Сварка трением и сварка давлением
Сварка трением и соединение давлением, сначала используют медные стержни и алюминиевые стержни для сварки трением, а затем штампуют медные стержни для формирования электрических соединений. Алюминиевые стержни обрабатываются и формуются для формирования алюминиевых обжимных концов, и 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 зону перехода медно-алюминиевого сплава посредством сварки трением медных стержней и алюминиевых стержней. Поверхность сварки более однородная и плотная, эффективно избегая проблемы термической ползучести, вызванной различными коэффициентами теплового расширения меди и алюминия. Кроме того, образование зоны перехода сплава также эффективно избегает электрохимической коррозии, вызванной различной активностью металлов между медью и алюминием. Последующее уплотнение с помощью термоусадочных трубок используется для изоляции солевого тумана и водяного пара, что также эффективно избегает возникновения электрохимической коррозии. Благодаря гидравлическому обжиму алюминиевой проволоки 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 завершается между отдельными проводами и между алюминиевым проводником и внутренней стенкой обжимного конца. Сварочная комбинация улучшает электрические характеристики соединения и обеспечивает наиболее надежные механические характеристики.
03 Сварка трением
Сварка трением использует алюминиевую трубку для обжима и придания формы алюминиевому проводнику. После отрезания торцевой поверхности выполняется сварка трением с медным выводом. Сварочное соединение между проводником проволоки и медным выводом выполняется посредством сварки трением, как показано на рисунке 2.
Сварка трением соединяет алюминиевые провода. Сначала алюминиевая трубка устанавливается на проводник алюминиевого провода посредством обжима. Мононитьевая структура проводника пластифицируется посредством обжима для формирования плотного круглого поперечного сечения. Затем сварочное поперечное сечение сплющивается путем поворота для завершения процесса. Подготовка поверхностей сварки. Один конец медного вывода представляет собой структуру электрического соединения, а другой конец - поверхность сварного соединения медного вывода. Поверхность сварного соединения медного вывода и поверхность сварки алюминиевого провода свариваются и соединяются посредством сварки трением, а затем сварочный грат разрезается и формируется для завершения процесса соединения алюминиевого провода 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 снижая электрохимическую коррозию меди и алюминия. Переходная зона сварки трением медь-алюминий на более поздней стадии герметизируется клеевой термоусадочной трубкой. Зона сварки не будет подвергаться воздействию воздуха и влаги, что еще больше снижает коррозию. Кроме того, зона сварки находится там, где алюминиевый проводник провода напрямую соединен с медной клеммой посредством сварки, что эффективно увеличивает усилие вытягивания соединения и упрощает процесс обработки.
Однако недостатки существуют и в соединении между алюминиевыми проводами и медно-алюминиевыми клеммами на рисунке 1. Применение сварки трением для производителей жгутов проводов требует отдельного специального оборудования для сварки трением, которое имеет низкую универсальность и увеличивает инвестиции в основные средства производителей жгутов проводов. Во-вторых, при сварке трением В ходе процесса моноволоконная структура провода напрямую сваривается трением с медной клеммой, что приводит к образованию полостей в области соединения фрикционной сваркой. Наличие пыли и других примесей повлияет на конечное качество сварки, вызывая нестабильность механических и электрических свойств сварного 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 и алюминиевые провода и медные клеммы соединяются вместе, чтобы завершить алюминиевый провод и соединение медных клемм показано на рисунке 3.
Соединение ультразвуковой сварки происходит, когда алюминиевые провода и медные клеммы вибрируют при высокочастотных ультразвуковых волнах. Вибрация и трение между медью и алюминием завершают соединение между медью и алюминием. Поскольку и медь, и алюминий имеют гранецентрированную кубическую металлическую кристаллическую структуру, в среде высокочастотных колебаний при этом условии атомная замена в металлической кристаллической структуре завершается с образованием переходного слоя сплава, эффективно предотвращая возникновение электрохимической коррозии. В то же время, во время процесса ультразвуковой сварки, оксидный слой на поверхности алюминиевой проводящей мононити отслаивается, а затем завершается сварное соединение между мононитями, что улучшает электрические и механические свойства соединения.
По сравнению с другими формами соединения, ультразвуковое сварочное оборудование является широко используемым технологическим оборудованием для производителей жгутов проводов. Оно не требует новых инвестиций в основные средства. В то же время, клеммы используют медные штампованные клеммы, а стоимость клеммы ниже, поэтому она имеет наилучшее преимущество по стоимости. Однако существуют и недостатки. По сравнению с другими формами соединения, ультразвуковая сварка имеет более слабые механические свойства и плохую вибростойкость. Поэтому использование соединений ультразвуковой сварки не рекомендуется в зонах высокочастотной вибрации.
05 Плазменная сварка
При плазменной сварке используются медные клеммы и алюминиевые провода для обжимного соединения, а затем при добавлении припоя плазменная дуга используется для облучения и нагрева свариваемой области, расплавления припоя, заполнения области сварки и завершения соединения алюминиевых проводов, как показано на рисунке 4.
Плазменная сварка алюминиевых проводников сначала использует плазменную сварку медных клемм, а опрессовка и крепление алюминиевых проводников завершается опрессовкой. Плазменные сварочные клеммы образуют бочкообразную структуру после опрессовки, а затем область сварки клемм заполняется цинкосодержащим припоем, а обжатый конец добавляется цинкосодержащим припоем. Под воздействием плазменной дуги цинкосодержащий припой нагревается и расплавляется, а затем через капиллярное действие попадает в зазор между проводами в области опрессовки, завершая процесс соединения медных клемм и алюминиевых проводов.
Плазменная сварка алюминиевых проводов завершает быстрое соединение между алюминиевыми проводами и медными клеммами посредством опрессовки, обеспечивая надежные механические свойства. В то же время, во время процесса опрессовки, через степень сжатия от 70% до 80%, разрушение и отслаивание оксидного слоя проводника завершается, эффективно улучшая электрические характеристики, уменьшая контактное сопротивление точек соединения и предотвращая нагрев точек соединения. Затем добавьте цинкосодержащий припой в конец области опрессовки и используйте плазменный луч для облучения и нагрева области сварки. Цинкосодержащий припой нагревается и расплавляется, и припой заполняет зазор в области опрессовки посредством капиллярного действия, достигая соленой воды в области опрессовки. Пароизоляция предотвращает возникновение электрохимической коррозии. В то же время, поскольку припой изолирован и буферизован, образуется переходная зона, которая эффективно предотвращает возникновение термической ползучести и снижает риск повышенного сопротивления соединения при горячих и холодных ударах. Благодаря плазменной сварке в области соединения электрические характеристики области соединения эффективно улучшаются, а механические свойства области соединения также дополнительно улучшаются.
По сравнению с другими формами соединения плазменная сварка изолирует медные клеммы и алюминиевые проводники через переходный сварочный слой и усиленный сварочный слой, эффективно снижая электрохимическую коррозию меди и алюминия. А усиленный сварочный слой оборачивает торец алюминиевого проводника так, что медные клеммы и сердечник проводника не будут контактировать 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 усилие вытягивания соединений и упрощая процесс обработки. Однако существуют и недостатки. Применение плазменной сварки для производителей жгутов проводов требует отдельного специализированного оборудования для плазменной сварки, которое имеет низкую универсальность и увеличивает инвестиции в основные средства производителей жгутов проводов. Во-вторых, в процессе плазменной сварки припой завершается капиллярным действием. Процесс заполнения зазора в области обжима неконтролируем, что приводит к нестабильному конечному качеству сварки в области соединения плазменной сварки, что приводит к большим отклонениям в электрических и механических характеристиках.
Время публикации: 19 февр. 2024 г.