Da aluminiumledere i stigende grad anvendes i ledningsnet i biler, analyserer og organiserer denne artikel forbindelsesteknologien for aluminiums ledningsnet og analyserer og sammenligner ydeevnen af forskellige tilslutningsmetoder for at lette det senere valg af tilslutningsmetoder til aluminiums ledningsnet.
01 Oversigt
Med fremme af anvendelsen af aluminiumledere i billedninger er brugen af aluminiumledere i stedet for traditionelle kobberledere gradvist stigende. Imidlertid er elektrokemisk korrosion, højtemperaturkrybning og lederoxidation i anvendelsesprocessen, hvor aluminiumledninger erstatter kobberledninger, problemer, der skal håndteres og løses under anvendelsesprocessen. Samtidig skal anvendelsen af aluminiumledninger, der erstatter kobberledninger, opfylde kravene til de originale kobberledninger. Elektriske og mekaniske egenskaber for at undgå forringelse af ydeevnen.
For at løse problemer som elektrokemisk korrosion, højtemperaturkrybning og lederoxidation under påføring af aluminiumtråde, findes der i øjeblikket fire almindelige forbindelsesmetoder i branchen, nemlig: friktionssvejsning og tryksvejsning, friktionssvejsning, ultralydssvejsning og plasmasvejsning.
Det følgende er en analyse og ydeevnesammenligning af forbindelsesprincipperne og -strukturerne for disse fire typer forbindelser.
02 Friktionssvejsning og tryksvejsning
Friktionssvejsning og tryksamling, brug først kobberstænger og aluminiumstænger til friktionssvejsning, og præg derefter kobberstængerne for at danne elektriske forbindelser. Aluminiumstængerne bearbejdes og formes til aluminiumskrympeender, og kobber- og aluminiumterminaler produceres. Derefter indsættes aluminiumtråden i aluminiumskrympeenden af kobber-aluminiumterminalen og krympes hydraulisk ved hjælp af traditionelt ledningsnetkrympeudstyr for at fuldføre forbindelsen mellem aluminiumlederen og kobber-aluminiumterminalen, som vist i figur 1.
Sammenlignet med andre forbindelsesformer danner friktionssvejsning og tryksvejsning en overgangszone mellem kobber-aluminiumlegering gennem friktionssvejsning af kobberstænger og aluminiumstænger. Svejseoverfladen er mere ensartet og tæt, hvilket effektivt undgår problemet med termisk krympning forårsaget af forskellige termiske udvidelseskoefficienter for kobber og aluminium. Derudover undgår dannelsen af legeringsovergangszonen også effektivt elektrokemisk korrosion forårsaget af de forskellige metalaktiviteter mellem kobber og aluminium. Efterfølgende forsegling med krympeslanger bruges til at isolere saltspray og vanddamp, hvilket også effektivt undgår forekomsten af elektrokemisk korrosion. Gennem hydraulisk krympning af aluminiumtråden og aluminiumkrympeenden af kobber-aluminium-terminalen ødelægges og afskalles monofilamentstrukturen af aluminiumlederen og oxidlaget på den indre væg af aluminiumkrympeenden, og derefter fuldendes kulden mellem de enkelte tråde og mellem aluminiumlederlederen og den indre væg af krympeenden. Svejsekombinationen forbedrer forbindelsens elektriske ydeevne og giver den mest pålidelige mekaniske ydeevne.
03 Friktionssvejsning
Friktionssvejsning bruger et aluminiumsrør til at krympe og forme aluminiumslederen. Efter afskæring af endefladen udføres friktionssvejsning med kobberterminalen. Svejseforbindelsen mellem trådlederen og kobberterminalen fuldføres ved friktionssvejsning, som vist i figur 2.
Friktionssvejsning forbinder aluminiumtråde. Først monteres aluminiumsrøret på aluminiumtrådens leder ved hjælp af krympning. Lederens monofilamentstruktur plastificeres ved hjælp af krympning for at danne et tæt cirkulært tværsnit. Derefter fladgøres svejsetværsnittet ved at dreje for at fuldføre processen. Forberedelse af svejseflader. Den ene ende af kobberterminalen er den elektriske forbindelsesstruktur, og den anden ende er kobberterminalens svejseforbindelsesflade. Kobberterminalens svejseforbindelsesflade og aluminiumtrådens svejseflade svejses og forbindes ved hjælp af friktionssvejsning, og derefter skæres og formes svejseflasken for at fuldføre forbindelsesprocessen for friktionssvejsningen af aluminiumtråden.
Sammenlignet med andre forbindelsesformer danner friktionssvejsning en overgangsforbindelse mellem kobber og aluminium gennem friktionssvejsning mellem kobberterminaler og aluminiumstråde, hvilket effektivt reducerer elektrokemisk korrosion af kobber og aluminium. Kobber-aluminium friktionssvejsningsovergangszonen forsegles med klæbende krympeslange i den senere fase. Svejseområdet vil ikke blive udsat for luft og fugt, hvilket yderligere reducerer korrosion. Derudover er svejseområdet det sted, hvor aluminiumstrådlederen er direkte forbundet med kobberterminalen gennem svejsning, hvilket effektivt øger samlingens udtrækskraft og gør bearbejdningsprocessen enkel.
Der er dog også ulemper ved forbindelsen mellem aluminiumtråde og kobber-aluminium-terminaler, som vist i figur 1. Anvendelsen af friktionssvejsning hos producenter af ledningsnet kræver separat specielt friktionssvejseudstyr, som har ringe alsidighed og øger investeringerne i anlægsaktiver hos producenter af ledningsnet. For det andet, under friktionssvejsning, bliver trådens monofilamentstruktur direkte friktionssvejset med kobberterminalen, hvilket resulterer i hulrum i friktionssvejseforbindelsesområdet. Tilstedeværelsen af støv og andre urenheder vil påvirke den endelige svejsekvalitet og forårsage ustabilitet i svejseforbindelsens mekaniske og elektriske egenskaber.
04 Ultralydssvejsning
Ultralydsvejsning af aluminiumtråde bruger ultralydssvejseudstyr til at forbinde aluminiumtråde og kobberterminaler. Gennem højfrekvente oscillationer fra svejsehovedet på ultralydssvejseudstyret forbindes aluminiumtrådmonofilamenterne og aluminiumtrådene og kobberterminalerne sammen for at fuldende aluminiumtråden, og forbindelsen af kobberterminalerne er vist i figur 3.
Ultralydsvejsning sker, når aluminiumstråde og kobberterminaler vibrerer ved højfrekvente ultralydbølger. Vibration og friktion mellem kobber og aluminium fuldender forbindelsen mellem kobber og aluminium. Fordi både kobber og aluminium har en fladecentreret kubisk metalkrystalstruktur, fuldføres atomudskiftningen i metalkrystalstrukturen i et højfrekvent oscillationsmiljø under denne betingelse for at danne et legeringsovergangslag, hvilket effektivt undgår forekomsten af elektrokemisk korrosion. Samtidig afskalles oxidlaget på overfladen af aluminiumledermonofilamentet under ultralydssvejsningsprocessen, og derefter fuldføres svejseforbindelsen mellem monofilamenterne, hvilket forbedrer forbindelsens elektriske og mekaniske egenskaber.
Sammenlignet med andre tilslutningsformer er ultralydssvejseudstyr et almindeligt anvendt procesudstyr for producenter af ledningsnet. Det kræver ikke nye investeringer i anlægsaktiver. Samtidig bruger terminalerne kobberstemplede terminaler, og terminalomkostningerne er lavere, så det har den bedste omkostningsfordel. Der er dog også ulemper. Sammenlignet med andre tilslutningsformer har ultralydssvejsning svagere mekaniske egenskaber og dårlig vibrationsmodstand. Derfor anbefales brugen af ultralydssvejseforbindelser ikke i områder med højfrekvente vibrationer.
05 Plasmasvejsning
Plasmasvejsning bruger kobberterminaler og aluminiumtråde til krympeforbindelse, og ved at tilsætte lodning bruges plasmabuen til at bestråle og opvarme det område, der skal svejses, smelte loddet, fylde svejseområdet og fuldføre aluminiumtrådforbindelsen, som vist i figur 4.
Plasmasvejsning af aluminiumledere bruger først plasmasvejsning af kobberterminaler, og krympningen og fastgørelsen af aluminiumlederne fuldføres ved krympning. Plasmasvejseterminalerne danner en tøndeformet struktur efter krympning, og derefter fyldes terminalsvejseområdet med zinkholdigt loddetin, og den krympede ende tilsættes zinkholdigt loddetin. Under bestråling af plasmabuen opvarmes og smeltes det zinkholdige loddetin, hvorefter det trænger ind i trådgabet i krympeområdet gennem kapillærvirkning for at fuldføre forbindelsesprocessen mellem kobberterminalerne og aluminiumtrådene.
Plasmasvejsning af aluminiumtråde fuldender den hurtige forbindelse mellem aluminiumtrådene og kobberterminalerne gennem krympning, hvilket giver pålidelige mekaniske egenskaber. Samtidig, under krympningsprocessen, gennem et kompressionsforhold på 70% til 80%, fuldføres ødelæggelsen og afskalningen af lederens oxidlag, hvilket effektivt forbedrer den elektriske ydeevne, reducerer kontaktmodstanden i forbindelsespunkterne og forhindrer opvarmning af forbindelsespunkterne. Derefter tilsættes zinkholdigt loddetin til enden af krympeområdet, og en plasmastråle bruges til at bestråle og opvarme svejseområdet. Det zinkholdige loddetin opvarmes og smeltes, og loddet fylder mellemrummet i krympeområdet gennem kapillærvirkning, hvilket opnår saltvandsspray i krympeområdet. Dampisolering forhindrer forekomsten af elektrokemisk korrosion. Samtidig, fordi loddet er isoleret og bufferet, dannes en overgangszone, som effektivt undgår forekomsten af termisk krybning og reducerer risikoen for øget forbindelsesmodstand under varme og kolde stød. Gennem plasmasvejsning af forbindelsesområdet forbedres den elektriske ydeevne af forbindelsesområdet effektivt, og de mekaniske egenskaber af forbindelsesområdet forbedres også yderligere.
Sammenlignet med andre forbindelsesformer isolerer plasmasvejsning kobberterminaler og aluminiumledere gennem overgangssvejselaget og det forstærkede svejselag, hvilket effektivt reducerer den elektrokemiske korrosion af kobber og aluminium. Og det forstærkede svejselag omslutter aluminiumlederens endeflade, så kobberterminalerne og lederkernen ikke kommer i kontakt med luft og fugt, hvilket yderligere reducerer korrosion. Derudover fastgør overgangssvejselaget og det forstærkede svejselag kobberterminalerne og aluminiumstrådsamlingerne tæt, hvilket effektivt øger samlingernes udtrækskraft og gør forarbejdningsprocessen enkel. Der er dog også ulemper. Anvendelsen af plasmasvejsning til producenter af ledningsnet kræver separat dedikeret plasmasvejseudstyr, som har dårlig alsidighed og øger investeringen i anlægsaktiver hos producenter af ledningsnet. For det andet udføres lodningen i plasmasvejseprocessen ved kapillærvirkning. Mellemrumsfyldningsprocessen i krympeområdet er ukontrollerbar, hvilket resulterer i ustabil slutsvejsekvalitet i plasmasvejseforbindelsesområdet, hvilket resulterer i store afvigelser i elektrisk og mekanisk ydeevne.
Opslagstidspunkt: 19. feb. 2024