Budući da se aluminijski vodiči sve više koriste u automobilskim kabelskim svežnjevima, ovaj članak analizira i organizira tehnologiju spajanja aluminijskih kabelskih svežnjeva te analizira i uspoređuje performanse različitih metoda spajanja kako bi se olakšao kasniji odabir metoda spajanja aluminijskih kabelskih svežnjeva.
01 Pregled
S promicanjem primjene aluminijskih vodiča u automobilskim ožičenjima, upotreba aluminijskih vodiča umjesto tradicionalnih bakrenih vodiča postupno se povećava. Međutim, u procesu primjene aluminijskih žica koje zamjenjuju bakrene žice, elektrokemijska korozija, puzanje na visokim temperaturama i oksidacija vodiča problemi su s kojima se treba suočiti i riješiti tijekom 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 elektrokemijske korozije, puzanja na visokim temperaturama i oksidacije vodiča tijekom primjene aluminijskih žica, trenutno u industriji postoje četiri glavne metode spajanja, a to su: zavarivanje trenjem i tlačno zavarivanje, zavarivanje trenjem, ultrazvučno zavarivanje i plazma zavarivanje.
Slijedi analiza i usporedba performansi principa povezivanja i struktura ove četiri vrste povezivanja.
02 Zavarivanje trenjem i zavarivanje pod tlakom
Zavarivanje trenjem i spajanje pod tlakom, 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 prešanje, te se proizvode bakreni i aluminijski terminali. Zatim se aluminijska žica umetne u aluminijski kraj za prešanje bakreno-aluminijskog terminala i hidraulički se preša pomoću tradicionalne opreme za prešanje kabelskih svežnjeva kako bi se dovršio spoj između aluminijskog vodiča i bakreno-aluminijskog terminala, kao što je prikazano na slici 1.
U usporedbi s drugim oblicima spajanja, zavarivanje trenjem i zavarivanje pod tlakom stvaraju prijelaznu zonu legure bakra i aluminija zavarivanjem trenjem bakrenih i aluminijskih šipki. Površina zavarivanja je ujednačenija i gušća, čime se učinkovito izbjegava problem toplinskog puzanja uzrokovan različitim koeficijentima toplinskog širenja bakra i aluminija. Osim toga, stvaranjem prijelazne zone legure učinkovito se izbjegava elektrokemijska korozija uzrokovana različitim aktivnostima metala između bakra i aluminija. Naknadno brtvljenje termoskupljajućim cijevima koristi se za izolaciju slane magle i vodene pare, što također učinkovito sprječava pojavu elektrokemijske korozije. Hidrauličkim prešanjem aluminijske žice i aluminijskog prešanog kraja bakreno-aluminijskog terminala, monofilamentna struktura aluminijskog vodiča i oksidni sloj na unutarnjoj stijenci aluminijskog prešanog kraja se uništavaju i ljušte, a zatim se hladno spajanje završava između pojedinačnih žica i između aluminijskog vodiča i unutarnje stijenke prešanog kraja. Kombinacija zavarivanja poboljšava električne performanse spoja i pruža najpouzdanije mehaničke performanse.
03 Zavarivanje trenjem
Zavarivanje trenjem koristi aluminijsku cijev za krimpovanje i oblikovanje aluminijskog vodiča. Nakon odrezivanja čeone površine, zavarivanje trenjem se izvodi s bakrenim terminalom. Zavarivanje između žičanog vodiča i bakrenog terminala izvodi se zavarivanjem trenjem, kao što je prikazano na slici 2.
Zavarivanje trenjem spaja aluminijske žice. Prvo se aluminijska cijev postavlja na vodič aluminijske žice pomoću krimpovanja. Monofilamentna struktura vodiča se plastificira krimpovanjem kako bi se formirao čvrsti kružni presjek. Zatim se presjek zavarivanja izravnava okretanjem kako bi se dovršio postupak. Priprema površina za zavarivanje. Jedan kraj bakrenog terminala je električna spojna struktura, a drugi kraj je površina za zavarivanje bakrenog terminala. Površina za zavarivanje bakrenog terminala i površina za zavarivanje aluminijske žice zavaruju se i spajaju trenjem, a zatim se zavarivanje reže i oblikuje kako bi se dovršio postupak spajanja aluminijske žice za zavarivanje trenjem.
U usporedbi s drugim oblicima spajanja, zavarivanje trenjem stvara prijelazni spoj između bakra i aluminija trenjem između bakrenih terminala i aluminijskih žica, učinkovito smanjujući elektrokemijsku koroziju bakra i aluminija. Prijelazna zona zavarivanja trenjem bakra i aluminija u kasnijoj fazi se 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 vodič izravno spojen na bakreni terminal zavarivanjem, što učinkovito povećava silu izvlačenja spoja i pojednostavljuje proces obrade.
Međutim, nedostaci postoje i u spoju između aluminijskih žica i bakreno-aluminijskih terminala na slici 1. Primjena zavarivanja trenjem kod proizvođača kabelskih svežnjeva zahtijeva zasebnu posebnu opremu za zavarivanje trenjem, koja ima slabu svestranost i povećava ulaganja u stalna sredstva proizvođača kabelskih svežnjeva. Drugo, kod zavarivanja trenjem tijekom procesa, monofilamentna struktura žice izravno se zavaruje trenjem s bakrenim terminalom, što rezultira šupljinama u području spoja za zavarivanje trenjem. Prisutnost prašine i drugih nečistoća utjecat će na konačnu kvalitetu zavarivanja, uzrokujući nestabilnost mehaničkih i električnih svojstava zavarenog spoja.
04 Ultrazvučno zavarivanje
Ultrazvučno zavarivanje aluminijskih žica koristi ultrazvučnu opremu za zavarivanje za spajanje aluminijskih žica i bakrenih terminala. Visokofrekventnim osciliranjem glave za zavarivanje ultrazvučne opreme za zavarivanje, monofilamenti aluminijske žice te aluminijske žice i bakreni terminali spajaju se kako bi se dovršila aluminijska žica. Spajanje bakrenih terminala prikazano je na slici 3.
Ultrazvučno zavarivanje je spajanje kada aluminijske žice i bakreni terminali vibriraju na visokofrekventnim ultrazvučnim valovima. Vibracije i trenje između bakra i aluminija dovršavaju vezu između bakra i aluminija. Budući da i bakar i aluminij imaju plošno centriranu kubnu kristalnu strukturu metala, u okruženju visokofrekventnih oscilacija pod ovim uvjetima, atomska zamjena u kristalnoj strukturi metala je završena kako bi se formirao prijelazni sloj legure, učinkovito izbjegavajući pojavu elektrokemijske korozije. Istovremeno, tijekom procesa ultrazvučnog zavarivanja, oksidni sloj na površini aluminijskog vodiča monofilamenta se ljušti, a zatim se dovršava zavarivanje između monofilamenata, što poboljšava električna i mehanička svojstva veze.
U usporedbi s drugim oblicima spajanja, ultrazvučna oprema za zavarivanje je često korištena oprema za obradu za proizvođače kabelskih 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 usporedbi s drugim oblicima spajanja, ultrazvučno zavarivanje ima slabija mehanička svojstva i slabu otpornost na vibracije. Stoga se upotreba ultrazvučnih zavarivačkih spojeva ne preporučuje u područjima visokofrekventnih vibracija.
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, taljenje lema, ispunjavanje područja zavarivanja i dovršetak spajanja aluminijske žice, kao što je prikazano na slici 4.
Plazma zavarivanje aluminijskih vodiča prvo koristi plazma zavarivanje bakrenih terminala, a krimpovanje i pričvršćivanje aluminijskih vodiča dovršava se krimpovanjem. Terminali za plazma zavarivanje nakon krimpovanja formiraju strukturu u obliku bačve, a zatim se područje zavarivanja terminala ispunjava lemom koji sadrži cink, a na krimpovani kraj se dodaje lem koji sadrži cink. Pod zračenjem plazma luka, lem koji sadrži cink se zagrijava i topi, a zatim kapilarnim djelovanjem ulazi u žičani razmak u području krimpovanja kako bi se dovršio proces spajanja bakrenih terminala i aluminijskih žica.
Plazma zavarivanje aluminijskih žica omogućuje brzo spajanje aluminijskih žica i bakrenih terminala putem krimpovanja, pružajući pouzdana mehanička svojstva. Istovremeno, tijekom procesa krimpovanja, omjerom kompresije od 70% do 80%, dovršava se uništavanje i ljuštenje oksidnog sloja vodiča, što učinkovito poboljšava električne performanse, smanjuje kontaktni otpor spojnih točaka i sprječava zagrijavanje spojnih točaka. 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 ispunjava prazninu u području krimpovanja, postižući raspršivanje slane vode u području krimpovanja. Izolacija pare sprječava pojavu elektrokemijske korozije. Istovremeno, budući da je lem izoliran i puferiran, formira se prijelazna zona koja učinkovito sprječava pojavu toplinskog puzanja i smanjuje rizik od povećanog otpora spoja pod utjecajem vrućih i hladnih udara. Plazma zavarivanjem područja spoja učinkovito se poboljšavaju električne performanse područja spoja, a dodatno se poboljšavaju i mehanička svojstva područja spoja.
U usporedbi s drugim oblicima spajanja, plazma zavarivanje izolira bakrene terminale i aluminijske vodiče putem prijelaznog sloja za zavarivanje i ojačanog sloja za zavarivanje, učinkovito smanjujući elektrokemijsku koroziju bakra i aluminija. Ojačani sloj za zavarivanje obavija čeonu površinu aluminijskog vodiča tako da bakreni terminali i jezgra vodiča ne dolaze u kontakt sa zrakom i vlagom, što dodatno smanjuje koroziju. Osim toga, prijelazni sloj za zavarivanje i ojačani sloj za zavarivanje čvrsto pričvršćuju bakrene terminale i spojeve aluminijske žice, učinkovito povećavajući silu izvlačenja spojeva i pojednostavljujući proces obrade. Međutim, postoje i nedostaci. Primjena plazma zavarivanja kod proizvođača kabelskih svežnjeva zahtijeva zasebnu namjensku opremu za plazma zavarivanje, koja ima slabu svestranost i povećava ulaganja u stalna sredstva proizvođača kabelskih svežnjeva. Drugo, u procesu plazma zavarivanja, lem se dovršava kapilarnim djelovanjem. Proces popunjavanja praznina u području krimpovanja je nekontroliran, što rezultira nestabilnom konačnom kvalitetom zavarivanja u području spoja plazma zavarivanja, što rezultira velikim odstupanjima u električnim i mehaničkim performansama.
Vrijeme objave: 19. veljače 2024.