Како се алуминијумски проводници све више користе у аутомобилским кабловима, овај чланак анализира и организује технологију повезивања алуминијумских каблова за напајање, као и анализира и упоређује перформансе различитих метода повезивања како би се олакшао каснији избор метода повезивања алуминијумских каблова за напајање.
01 Преглед
Са промоцијом примене алуминијумских проводника у аутомобилским инсталацијама, употреба алуминијумских проводника уместо традиционалних бакарних проводника постепено расте. Међутим, у процесу примене алуминијумских жица које замењују бакарне жице, електрохемијска корозија, пузање на високим температурама и оксидација проводника су проблеми са којима се мора суочити и решити током процеса примене. Истовремено, примена алуминијумских жица које замењују бакарне жице мора испуњавати захтеве оригиналних бакарних жица. Електрична и механичка својства како би се избегло погоршање перформанси.
Да би се решили проблеми као што су електрохемијска корозија, пузање на високим температурама и оксидација проводника током примене алуминијумских жица, тренутно у индустрији постоје четири главне методе повезивања, наиме: заваривање трењем и заваривање под притиском, заваривање трењем, ултразвучно заваривање и плазма заваривање.
Следи анализа и поређење перформанси принципа повезивања и структура ове четири врсте веза.
02 Заваривање трењем и заваривање под притиском
Заваривање трењем и спајање под притиском, прво се користе бакарне и алуминијумске шипке за заваривање трењем, а затим се бакарне шипке штанцају да би се формирале електричне везе. Алуминијумске шипке се машински обрађују и обликују да би се формирали алуминијумски кримповани крајеви, и производе се бакарни и алуминијумски терминали. Затим се алуминијумска жица убацује у алуминијумски кримповани крај бакарно-алуминијумског терминала и хидраулично кримпује помоћу традиционалне опреме за кримповање каблова да би се завршила веза између алуминијумског проводника и бакарно-алуминијумског терминала, као што је приказано на слици 1.
У поређењу са другим облицима спајања, заваривање трењем и заваривање под притиском формирају прелазну зону легуре бакра и алуминијума путем заваривања трењем бакарних и алуминијумских шипки. Површина заваривања је равномернија и гушћа, ефикасно избегавајући проблем термичког пузања изазван различитим коефицијентима термичког ширења бакра и алуминијума. Поред тога, формирање прелазне зоне легуре такође ефикасно избегава електрохемијску корозију изазвану различитим активностима метала између бакра и алуминијума. Накнадно заптивање термоскупљајућим цевима се користи за изолацију прскања соли и водене паре, што такође ефикасно спречава појаву електрохемијске корозије. Хидрауличним кримповањем алуминијумске жице и алуминијумског кримпованог краја бакарно-алуминијумског терминала, монофиламентна структура алуминијумског проводника и оксидни слој на унутрашњем зиду алуминијумског кримпованог краја се уништавају и љуште, а затим се хладноћа завршава између појединачних жица и између алуминијумског проводника и унутрашњег зида кримпованог краја. Комбинација заваривања побољшава електричне перформансе споја и пружа најпоузданије механичке перформансе.
03 Заваривање трењем
Заваривање трењем користи алуминијумску цев за кримповање и обликовање алуминијумског проводника. Након одсецања чеоне површине, заваривање трењем се врши са бакарним терминалом. Заваривање између жичаног проводника и бакарног терминала се завршава заваривањем трењем, као што је приказано на слици 2.
Заваривање трењем спаја алуминијумске жице. Прво, алуминијумска цев се поставља на проводник алуминијумске жице помоћу кримповања. Монофиламентна структура проводника се пластификује кримповањем да би се формирао чврсти кружни попречни пресек. Затим се попречни пресек заваривања спљошти окретањем да би се процес завршио. Припрема површина за заваривање. Један крај бакарног терминала је електрична спојна структура, а други крај је површина за заваривање бакарног терминала. Површина за заваривање бакарног терминала и површина за заваривање алуминијумске жице се заварују и спајају помоћу трења, а затим се заварни бљесак сече и обликује да би се завршио процес спајања алуминијумске жице за заваривање трењем.
У поређењу са другим облицима спајања, заваривање трењем формира прелазну везу између бакра и алуминијума путем заваривања трењем између бакарних терминала и алуминијумских жица, ефикасно смањујући електрохемијску корозију бакра и алуминијума. Прелазна зона заваривања трењем бакра и алуминијума је у каснијој фази заптивена лепљивом термоскупљајућом цевчицом. Подручје заваривања неће бити изложено ваздуху и влази, што додатно смањује корозију. Поред тога, подручје заваривања је место где је проводник алуминијумске жице директно повезан са бакарним терминалом путем заваривања, што ефикасно повећава силу извлачења споја и поједностављује процес обраде.
Међутим, недостаци постоје и код везе између алуминијумских жица и бакар-алуминијумских терминала на слици 1. Примена заваривања трењем код произвођача каблних снопова захтева посебну опрему за заваривање трењем, која има лошу свестраност и повећава улагања у основна средства произвођача каблних снопова. Друго, код заваривања трењем током процеса, монофиламентна структура жице се директно заварује трењем са бакарним терминалом, што резултира шупљинама у подручју споја за заваривање трењем. Присуство прашине и других нечистоћа утицаће на коначни квалитет заваривања, узрокујући нестабилност механичких и електричних својстава завареног споја.
04 Ултразвучно заваривање
Ултразвучно заваривање алуминијумских жица користи ултразвучну опрему за заваривање за повезивање алуминијумских жица и бакарних терминала. Путем високофреквентних осцилација главе за заваривање ултразвучне опреме за заваривање, монофиламенти алуминијумске жице и алуминијумске жице и бакарни терминали се спајају заједно како би се завршила алуминијумска жица. Веза бакарних терминала је приказана на слици 3.
Ултразвучно заваривање је веза када алуминијумске жице и бакарни терминали вибрирају на високофреквентним ултразвучним таласима. Вибрације и трење између бакра и алуминијума употпуњују везу између бакра и алуминијума. Пошто и бакар и алуминијум имају површински центрирану кубну кристалну структуру метала, у окружењу високофреквентних осцилација под овим условима, атомска замена у кристалној структури метала је завршена да би се формирао прелазни слој легуре, ефикасно избегавајући појаву електрохемијске корозије. Истовремено, током процеса ултразвучног заваривања, оксидни слој на површини монофиламента алуминијумског проводника се љушти, а затим се заваривање између монофиламената завршава, што побољшава електрична и механичка својства везе.
У поређењу са другим облицима повезивања, опрема за ултразвучно заваривање је уобичајена опрема за обраду коју користе произвођачи кабловских снопова. Не захтева нова улагања у основна средства. Истовремено, терминали користе бакарне печате, а трошкови терминала су нижи, тако да имају најбољу предност у погледу трошкова. Међутим, постоје и недостаци. У поређењу са другим облицима повезивања, ултразвучно заваривање има слабија механичка својства и лошу отпорност на вибрације. Стога се употреба ултразвучних заварених спојева не препоручује у подручјима са високофреквентним вибрацијама.
05 Плазма заваривање
Плазма заваривање користи бакарне терминале и алуминијумске жице за кримповање, а затим, додавањем лема, плазма лук се користи за зрачење и загревање подручја које се заварује, топљење лема, попуњавање подручја заваривања и завршетак спајања алуминијумске жице, као што је приказано на слици 4.
Плазма заваривање алуминијумских проводника прво користи плазма заваривање бакарних терминала, а кримповање и причвршћивање алуминијумских проводника се завршава кримповањем. Плазма заваривање терминала формира структуру у облику бурета након кримповања, а затим се подручје заваривања терминала испуњава лемом који садржи цинк, а на кримповани крај се додаје лем који садржи цинк. Под зрачењем плазма лука, лем који садржи цинк се загрева и топи, а затим улази у размак између жица у подручју кримповања капиларним дејством како би се завршио процес повезивања бакарних терминала и алуминијумских жица.
Плазма заваривање алуминијумских жица омогућава брзо спајање алуминијумских жица и бакарних терминала путем кримповања, пружајући поуздана механичка својства. Истовремено, током процеса кримповања, кроз однос компресије од 70% до 80%, уништавање и љуштење оксидног слоја проводника се завршава, ефикасно побољшавајући електричне перформансе, смањујући контактни отпор спојних тачака и спречавајући загревање спојних тачака. Затим се на крај подручја кримповања дода лем који садржи цинк, а подручје заваривања се зрачи плазма снопом. Лем који садржи цинк се загрева и топи, а лем попуњава празнину у подручју кримповања капиларним дејством, постижући слану прскање воде у подручју кримповања. Парна изолација спречава појаву електрохемијске корозије. Истовремено, пошто је лем изолован и пуферован, формира се прелазна зона, што ефикасно спречава појаву термичког пузања и смањује ризик од повећаног отпора споја под утицајем топлих и хладних удараца. Плазма заваривањем подручја прикључка, електричне перформансе подручја прикључка се ефикасно побољшавају, а механичка својства подручја прикључка се такође додатно побољшавају.
У поређењу са другим облицима спајања, плазма заваривање изолује бакарне терминале и алуминијумске проводнике кроз прелазни слој заваривања и ојачани слој заваривања, ефикасно смањујући електрохемијску корозију бакра и алуминијума. А ојачани слој заваривања обавија чеону површину алуминијумског проводника тако да бакарни терминали и језгро проводника неће доћи у контакт са ваздухом и влагом, додатно смањујући корозију. Поред тога, прелазни слој заваривања и ојачани слој заваривања чврсто фиксирају бакарне терминале и спојеве алуминијумске жице, ефикасно повећавајући силу извлачења спојева и поједностављујући процес обраде. Међутим, постоје и недостаци. Примена плазма заваривања код произвођача кабловских снопова захтева посебну наменску опрему за плазма заваривање, која има лошу свестраност и повећава улагања у основна средства произвођача кабловских снопова. Друго, у процесу плазма заваривања, лемљење се завршава капиларним дејством. Процес попуњавања зазора у подручју кримповања је неконтролисан, што резултира нестабилним коначним квалитетом заваривања у подручју плазма заваривања, што доводи до великих одступања у електричним и механичким перформансама.
Време објаве: 19. фебруар 2024.