Poiché i conduttori in alluminio sono sempre più utilizzati nei cablaggi automobilistici, questo articolo analizza e organizza la tecnologia di connessione dei cablaggi di alimentazione in alluminio, nonché analizza e confronta le prestazioni di diversi metodi di connessione per facilitare la successiva selezione dei metodi di connessione dei cablaggi di alimentazione in alluminio.
01 Panoramica
Con la promozione dell'applicazione dei conduttori in alluminio nei cablaggi automobilistici, l'uso di conduttori in alluminio al posto dei tradizionali conduttori in rame sta gradualmente aumentando.Tuttavia, nel processo di applicazione dei fili di alluminio in sostituzione dei fili di rame, la corrosione elettrochimica, lo scorrimento ad alta temperatura e l'ossidazione del conduttore sono problemi che devono essere affrontati e risolti durante il processo di applicazione.Allo stesso tempo, l'applicazione di fili di alluminio in sostituzione dei fili di rame deve soddisfare i requisiti dei fili di rame originali.Proprietà elettriche e meccaniche per evitare il degrado delle prestazioni.
Per risolvere problemi quali la corrosione elettrochimica, lo scorrimento viscoso ad alta temperatura e l'ossidazione del conduttore durante l'applicazione di fili di alluminio, esistono attualmente quattro metodi di connessione tradizionali nel settore, vale a dire: saldatura ad attrito e saldatura a pressione, saldatura ad attrito, saldatura ad ultrasuoni e saldatura al plasma.
Di seguito è riportata un'analisi e un confronto delle prestazioni dei principi e delle strutture di connessione di questi quattro tipi di connessioni.
02 Saldatura per attrito e saldatura a pressione
Saldatura per attrito e giunzione a pressione, utilizzare prima barre di rame e barre di alluminio per la saldatura ad attrito, quindi timbrare le barre di rame per formare collegamenti elettrici.Le aste in alluminio vengono lavorate e modellate per formare estremità a crimpare in alluminio e vengono prodotti terminali in rame e alluminio.Quindi il filo di alluminio viene inserito nell'estremità di crimpatura in alluminio del terminale in rame-alluminio e crimpato idraulicamente tramite l'attrezzatura di crimpatura del cablaggio tradizionale per completare la connessione tra il conduttore in alluminio e il terminale in rame-alluminio, come mostrato nella Figura 1.
Rispetto ad altre forme di connessione, la saldatura ad attrito e la saldatura a pressione formano una zona di transizione della lega di rame-alluminio attraverso la saldatura ad attrito di barre di rame e barre di alluminio.La superficie di saldatura è più uniforme e densa, evitando efficacemente il problema dello scorrimento termico causato dai diversi coefficienti di dilatazione termica di rame e alluminio.Inoltre, la formazione della zona di transizione della lega evita efficacemente anche la corrosione elettrochimica causata dalle diverse attività metalliche tra rame e alluminio.La successiva sigillatura con tubi termorestringenti viene utilizzata per isolare la nebbia salina e il vapore acqueo, evitando così efficacemente anche il verificarsi di corrosione elettrochimica.Attraverso la crimpatura idraulica del filo di alluminio e dell'estremità a crimpare in alluminio del terminale in rame-alluminio, la struttura monofilamento del conduttore in alluminio e lo strato di ossido sulla parete interna dell'estremità a crimpare in alluminio vengono distrutti e staccati, quindi il freddo è completato tra i singoli fili e tra il conduttore in alluminio e la parete interna dell'estremità crimpata.La combinazione di saldatura migliora le prestazioni elettriche della connessione e fornisce le prestazioni meccaniche più affidabili.
03 Saldatura per attrito
La saldatura ad attrito utilizza un tubo di alluminio per crimpare e modellare il conduttore di alluminio.Dopo aver tagliato la faccia frontale, viene eseguita la saldatura ad attrito con il terminale in rame.Il collegamento di saldatura tra il filo conduttore e il terminale in rame viene completato mediante saldatura ad attrito, come mostrato in Figura 2.
La saldatura per attrito collega i fili di alluminio.Innanzitutto, il tubo di alluminio viene installato sul conduttore del filo di alluminio mediante crimpatura.La struttura monofilamento del conduttore viene plastificata mediante crimpatura per formare una stretta sezione circolare.Quindi la sezione trasversale di saldatura viene appiattita ruotandola per completare il processo.Preparazione delle superfici di saldatura.Un'estremità del terminale in rame è la struttura di connessione elettrica e l'altra estremità è la superficie di connessione di saldatura del terminale in rame.La superficie di connessione di saldatura del terminale in rame e la superficie di saldatura del filo di alluminio sono saldate e collegate tramite saldatura ad attrito, quindi la bava di saldatura viene tagliata e modellata per completare il processo di connessione del filo di alluminio con saldatura ad attrito.
Rispetto ad altre forme di connessione, la saldatura ad attrito forma una connessione di transizione tra rame e alluminio attraverso la saldatura ad attrito tra terminali in rame e fili di alluminio, riducendo efficacemente la corrosione elettrochimica di rame e alluminio.La zona di transizione della saldatura ad attrito rame-alluminio viene sigillata con guaina termorestringente adesiva nella fase successiva.L'area di saldatura non sarà esposta all'aria e all'umidità, riducendo ulteriormente la corrosione.Inoltre, l'area di saldatura è il punto in cui il conduttore del filo di alluminio è collegato direttamente al terminale di rame tramite saldatura, il che aumenta efficacemente la forza di estrazione del giunto e semplifica il processo di lavorazione.
Tuttavia, gli svantaggi esistono anche nel collegamento tra fili di alluminio e terminali in rame-alluminio nella Figura 1. L'applicazione della saldatura ad attrito ai produttori di cablaggi richiede apparecchiature speciali separate per la saldatura ad attrito, che hanno scarsa versatilità e aumentano l'investimento in immobilizzazioni di filo. produttori di cablaggi.In secondo luogo, nella saldatura ad attrito Durante il processo, la struttura monofilamento del filo viene saldata direttamente ad attrito con il terminale in rame, risultando in cavità nell'area di connessione della saldatura ad attrito.La presenza di polvere e altre impurità influenzeranno la qualità finale della saldatura, causando instabilità nelle proprietà meccaniche ed elettriche della connessione di saldatura.
04 Saldatura ad ultrasuoni
La saldatura ad ultrasuoni di fili di alluminio utilizza apparecchiature di saldatura ad ultrasuoni per collegare fili di alluminio e terminali di rame.Attraverso l'oscillazione ad alta frequenza della testa di saldatura dell'attrezzatura per saldatura ad ultrasuoni, i monofilamenti di filo di alluminio, i fili di alluminio e i terminali di rame sono collegati insieme per completare il filo di alluminio e il collegamento dei terminali di rame è mostrato in Figura 3.
La connessione di saldatura a ultrasuoni avviene quando i fili di alluminio e i terminali di rame vibrano con onde ultrasoniche ad alta frequenza.Vibrazioni e attriti tra rame e alluminio completano la connessione tra rame e alluminio.Poiché sia il rame che l'alluminio hanno una struttura cristallina metallica cubica a facce centrate, in un ambiente di oscillazione ad alta frequenza. In questa condizione, la sostituzione atomica nella struttura cristallina metallica è completata per formare uno strato di transizione della lega, evitando efficacemente il verificarsi di corrosione elettrochimica .Allo stesso tempo, durante il processo di saldatura ad ultrasuoni, lo strato di ossido sulla superficie del monofilamento del conduttore di alluminio viene rimosso, quindi viene completata la connessione di saldatura tra i monofilamenti, migliorando le proprietà elettriche e meccaniche della connessione.
Rispetto ad altre forme di connessione, le apparecchiature di saldatura a ultrasuoni sono un'apparecchiatura di elaborazione comunemente utilizzata dai produttori di cablaggi.Non richiede nuovi investimenti in immobilizzazioni.Allo stesso tempo, i terminali utilizzano terminali stampati in rame e il costo del terminale è inferiore, quindi ha il miglior vantaggio in termini di costi.Esistono però anche degli svantaggi.Rispetto ad altre forme di connessione, la saldatura ad ultrasuoni ha proprietà meccaniche inferiori e scarsa resistenza alle vibrazioni.Pertanto, l'uso di collegamenti per saldatura a ultrasuoni non è raccomandato in aree soggette a vibrazioni ad alta frequenza.
05 Saldatura al plasma
La saldatura al plasma utilizza terminali in rame e fili di alluminio per la connessione a crimpare, quindi aggiungendo saldatura, l'arco plasma viene utilizzato per irradiare e riscaldare l'area da saldare, sciogliere la saldatura, riempire l'area di saldatura e completare la connessione del filo di alluminio, come mostrato nella Figura 4.
La saldatura al plasma dei conduttori in alluminio utilizza innanzitutto la saldatura al plasma dei terminali in rame, quindi la crimpatura e il fissaggio dei conduttori in alluminio vengono completati mediante crimpatura.I terminali di saldatura al plasma formano una struttura a forma di botte dopo la crimpatura, quindi l'area di saldatura del terminale viene riempita con lega per saldatura contenente zinco e l'estremità crimpata viene aggiunta di lega per saldatura contenente zinco.Sotto l'irradiazione dell'arco plasma, la lega di saldatura contenente zinco viene riscaldata e fusa, quindi entra nell'intercapedine del filo nell'area di crimpatura attraverso un'azione capillare per completare il processo di connessione dei terminali in rame e dei fili in alluminio.
I fili di alluminio saldati al plasma completano la connessione rapida tra i fili di alluminio e i terminali di rame tramite crimpatura, fornendo proprietà meccaniche affidabili.Allo stesso tempo, durante il processo di crimpatura, attraverso un rapporto di compressione compreso tra 70% e 80%, viene completata la distruzione e il distacco dello strato di ossido del conduttore, migliorando efficacemente le prestazioni elettriche, riducendo la resistenza di contatto dei punti di connessione e prevenendo riscaldamento dei punti di connessione.Quindi aggiungere una lega di saldatura contenente zinco all'estremità dell'area di crimpatura e utilizzare un raggio al plasma per irradiare e riscaldare l'area di saldatura.La lega per saldatura contenente zinco viene riscaldata e fusa e la lega per saldatura riempie il vuoto nell'area di crimpatura attraverso l'azione capillare, ottenendo acqua nebulizzata salina nell'area di crimpatura.L'isolamento del vapore evita il verificarsi di corrosione elettrochimica.Allo stesso tempo, poiché la saldatura è isolata e tamponata, si forma una zona di transizione che evita efficacemente il verificarsi di creep termico e riduce il rischio di una maggiore resistenza della connessione in caso di shock caldi e freddi.Attraverso la saldatura al plasma dell'area di connessione, le prestazioni elettriche dell'area di connessione vengono effettivamente migliorate e anche le proprietà meccaniche dell'area di connessione vengono ulteriormente migliorate.
Rispetto ad altre forme di connessione, la saldatura al plasma isola i terminali in rame e i conduttori in alluminio attraverso lo strato di saldatura di transizione e lo strato di saldatura rinforzato, riducendo efficacemente la corrosione elettrochimica di rame e alluminio.Inoltre, lo strato di saldatura rinforzato avvolge la faccia terminale del conduttore in alluminio in modo che i terminali in rame e il nucleo del conduttore non entrino in contatto con l'aria e l'umidità, riducendo ulteriormente la corrosione.Inoltre, lo strato di saldatura di transizione e lo strato di saldatura rinforzato fissano saldamente i terminali in rame e i giunti dei fili di alluminio, aumentando efficacemente la forza di estrazione dei giunti e semplificando il processo di lavorazione.Esistono però anche degli svantaggi.L'applicazione della saldatura al plasma ai produttori di cablaggi richiede apparecchiature di saldatura al plasma dedicate separate, che hanno scarsa versatilità e aumentano l'investimento in immobilizzazioni dei produttori di cablaggi.In secondo luogo, nel processo di saldatura al plasma, la saldatura viene completata per azione capillare.Il processo di riempimento degli spazi nell'area di crimpatura è incontrollabile, con conseguente qualità di saldatura finale instabile nell'area di connessione della saldatura al plasma, con conseguenti grandi deviazioni nelle prestazioni elettriche e meccaniche.
Orario di pubblicazione: 19 febbraio 2024