Mivel az alumínium vezetőket egyre inkább használják az autóipari kábelkötegekben, ez a cikk elemzi és rendszerezi az alumínium tápkábelkötegek csatlakozási technológiáját, valamint elemzi és összehasonlítja a különböző csatlakozási módszerek teljesítményét, hogy megkönnyítse az alumínium tápkábelköteg csatlakozási módszereinek későbbi kiválasztását.
01 Áttekintés
Az alumíniumvezetők gépjármű-kábelkötegekben való alkalmazásának előmozdításával az alumíniumvezetők használata a hagyományos rézvezetők helyett fokozatosan növekszik. Az alumíniumvezetékek rézvezetékeket helyettesítő alkalmazási folyamatában azonban az elektrokémiai korrózió, a magas hőmérsékleti kúszás és a vezető oxidációja olyan problémák, amelyekkel szembe kell nézni és megoldani kell az alkalmazási folyamat során. Ugyanakkor a rézvezetékeket helyettesítő alumíniumvezetékek alkalmazásának meg kell felelnie az eredeti rézvezetékek követelményeinek. Elektromos és mechanikai tulajdonságok a teljesítményromlás elkerülése érdekében.
Az alumíniumhuzalok alkalmazása során felmerülő elektrokémiai korrózió, magas hőmérsékleti kúszás és vezető oxidáció problémáinak megoldására jelenleg négy fő csatlakozási módszer létezik az iparágban, nevezetesen: dörzshegesztés és nyomáshegesztés, dörzshegesztés, ultrahangos hegesztés és plazmahegesztés.
A következőkben e négy kapcsolattípus csatlakozási alapelveinek és struktúráinak elemzését és teljesítmény-összehasonlítását ismertetjük.
02 Dörzshegesztés és nyomáshegesztés
Dörzshegesztéssel és préskötéssel először rézrudakat és alumíniumrudakat használnak dörzshegesztéshez, majd a rézrudakat sajtolják az elektromos csatlakozások létrehozásához. Az alumíniumrudakat megmunkálják és alumínium krimpelővégekké alakítják, és réz- és alumínium csatlakozókat készítenek belőlük. Ezután az alumíniumhuzalt behelyezik a réz-alumínium csatlakozó alumínium krimpelővégébe, és hidraulikusan krimpelik hagyományos kábelköteg-krimpelő berendezéssel, hogy elkészüljön az alumínium vezető és a réz-alumínium csatlakozó közötti kapcsolat, ahogy az 1. ábrán látható.
Más csatlakozási formákkal összehasonlítva a dörzshegesztés és a nyomáshegesztés réz-alumínium ötvözet átmeneti zónát hoz létre a rézrudak és alumínium rudak dörzshegesztése révén. A hegesztési felület egyenletesebb és sűrűbb, így hatékonyan elkerülhető a réz és az alumínium eltérő hőtágulási együtthatói által okozott hőkúszás problémája. Ezenkívül az ötvözet átmeneti zóna kialakítása hatékonyan elkerüli a réz és az alumínium közötti eltérő fémaktivitás okozta elektrokémiai korróziót is. A későbbi hőzsugorcsöves tömítéssel izolálják a sópermetet és a vízgőzt, ami szintén hatékonyan elkerüli az elektrokémiai korrózió kialakulását. Az alumíniumhuzal és a réz-alumínium csatlakozó alumínium krimpelő végének hidraulikus krimpelésével az alumínium vezető monofil szerkezete és az alumínium krimpelő vég belső falán lévő oxidréteg megsemmisül és leválik, majd a hideg az egyes vezetékek, valamint az alumínium vezető és a krimpelő vég belső fala között teljessé válik. A hegesztés kombinációja javítja a csatlakozás elektromos teljesítményét, és a legmegbízhatóbb mechanikai teljesítményt biztosítja.
03 Dörzshegesztés
A dörzshegesztés alumíniumcsövet használ az alumínium vezető krimpelésére és formázására. A végfelület levágása után dörzshegesztést végeznek a rézcsatlakozóval. A vezeték és a rézcsatlakozó közötti hegesztési kapcsolatot dörzshegesztés végzi, ahogy a 2. ábra mutatja.
Alumínium huzalok dörzshegesztéssel kapcsolódnak egymáshoz. Először az alumíniumcsövet krimpeléssel az alumínium huzal vezetőjére szerelik. A vezető monofil szerkezetét krimpeléssel lágyítják, hogy szoros, kör keresztmetszetű legyen. Ezután a hegesztési keresztmetszetet esztergálással elsimítják a folyamat befejezéséhez. Hegesztési felületek előkészítése. A rézcsatlakozó egyik vége az elektromos csatlakozószerkezet, a másik vége a rézcsatlakozó hegesztési csatlakozófelülete. A rézcsatlakozó hegesztési csatlakozófelületét és az alumínium huzal hegesztési felületét dörzshegesztéssel összehegesztik és összekapcsolják, majd a hegesztési varratot kivágják és formázzák a dörzshegesztéssel készült alumínium huzal csatlakoztatási folyamatának befejezéséhez.
Más csatlakozási formákkal összehasonlítva a dörzshegesztés átmeneti kapcsolatot hoz létre a réz és az alumínium között a rézcsatlakozók és az alumíniumhuzalok közötti dörzshegesztés révén, hatékonyan csökkentve a réz és az alumínium elektrokémiai korrózióját. A réz-alumínium dörzshegesztési átmeneti zónát a későbbi szakaszban ragasztós hőzsugorcsővel lezárják. A hegesztési terület nem lesz kitéve a levegőnek és a nedvességnek, ami tovább csökkenti a korróziót. Ezenkívül a hegesztési terület az, ahol az alumínium huzalvezető közvetlenül hegesztéssel csatlakozik a rézcsatlakozóhoz, ami hatékonyan növeli a kötés kihúzóerejét és egyszerűvé teszi a feldolgozási folyamatot.
Azonban az 1. ábrán látható alumíniumhuzalok és réz-alumínium csatlakozók közötti csatlakozásnak is vannak hátrányai. A dörzshegesztés alkalmazása a kábelköteg-gyártóknál különálló speciális dörzshegesztő berendezést igényel, ami gyenge sokoldalúsággal rendelkezik, és növeli a kábelköteg-gyártók tárgyi eszközeinek beruházási költségeit. Másodszor, a dörzshegesztés során a huzal monofil szerkezetét közvetlenül dörzshegesztik a réz csatlakozóval, ami üregeket eredményez a dörzshegesztéses csatlakozási területen. A por és egyéb szennyeződések jelenléte befolyásolja a végső hegesztés minőségét, instabilitást okozva a hegesztési csatlakozás mechanikai és elektromos tulajdonságaiban.
04 Ultrahangos hegesztés
Az alumíniumhuzalok ultrahangos hegesztése ultrahangos hegesztőberendezéssel köti össze az alumíniumhuzalokat és a rézcsatlakozókat. Az ultrahangos hegesztőberendezés hegesztőfejének nagyfrekvenciás oszcillációján keresztül az alumíniumhuzal monofilamentjei, az alumíniumhuzalok és a rézcsatlakozók összekapcsolódnak, így elkészül az alumíniumhuzal. A rézcsatlakozók csatlakoztatása a 3. ábrán látható.
Az ultrahangos hegesztési csatlakozás akkor jön létre, amikor az alumíniumhuzalok és a rézcsatlakozók nagyfrekvenciás ultrahangos hullámok hatására rezegnek. A réz és az alumínium közötti rezgés és súrlódás teszi teljessé a kapcsolatot a réz és az alumínium között. Mivel mind a réz, mind az alumínium lapcentrált köbös fémkristályos szerkezettel rendelkezik, nagyfrekvenciás oszcillációs környezetben az atomcsere a fémkristályos szerkezetben befejeződik, és egy ötvözet átmeneti réteget képez, hatékonyan elkerülve az elektrokémiai korrózió kialakulását. Ugyanakkor az ultrahangos hegesztési folyamat során az alumíniumvezető monofil felületén lévő oxidréteg leválik, majd a monofilek közötti hegesztési kapcsolat befejeződik, ami javítja a csatlakozás elektromos és mechanikai tulajdonságait.
Más csatlakozási formákkal összehasonlítva az ultrahangos hegesztőberendezés a kábelköteg-gyártók körében gyakran használt feldolgozóberendezés. Nem igényel új tárgyi eszközberuházást. Ugyanakkor a csatlakozók rézzel préselt csatlakozókat használnak, és a csatlakozó költsége alacsonyabb, így a legjobb költségelőnnyel rendelkezik. Azonban hátrányai is vannak. Más csatlakozási formákkal összehasonlítva az ultrahangos hegesztés gyengébb mechanikai tulajdonságokkal és rossz rezgésállósággal rendelkezik. Ezért az ultrahangos hegesztőcsatlakozások használata nem ajánlott nagyfrekvenciás rezgésnek kitett területeken.
05 Plazmahegesztés
A plazmahegesztés rézcsatlakozókat és alumíniumhuzalokat használ a krimpeléses csatlakozáshoz, majd forrasztóanyag hozzáadásával a plazmaív besugározza és felmelegíti a hegesztendő területet, megolvasztja a forrasztóanyagot, kitölti a hegesztési területet és elkészíti az alumíniumhuzalos csatlakozást, ahogy az a 4. ábrán látható.
Az alumíniumvezetők plazmahegesztése először a rézcsatlakozók plazmahegesztését alkalmazza, majd az alumíniumvezetők krimpelését és rögzítését krimpeléssel végzik. A plazmahegesztő csatlakozók a krimpelést követően hordó alakú szerkezetet alkotnak, majd a csatlakozóhegesztési területet cinktartalmú forraszanyaggal töltik meg, és a krimpelt végre cinktartalmú forraszanyagot adnak. A plazmaív besugárzása alatt a cinktartalmú forraszanyag felmelegszik és megolvad, majd kapilláris hatás révén belép a krimpelési területen lévő huzalrésbe, befejezve a rézcsatlakozók és az alumíniumvezetékek csatlakoztatási folyamatát.
A plazmahegesztéssel készült alumínium huzalok gyors krimpelést biztosítanak az alumínium huzalok és a réz csatlakozók között, megbízható mechanikai tulajdonságokat biztosítva. Ugyanakkor a krimpelési folyamat során a 70%-80%-os tömörítési aránynak köszönhetően a vezető oxidrétege teljesen lebomlik és leválik, hatékonyan javítva az elektromos teljesítményt, csökkentve a csatlakozási pontok érintkezési ellenállását és megakadályozva a csatlakozási pontok felmelegedését. Ezután cinktartalmú forrasztóanyagot kell a krimpelési terület végére helyezni, és plazmasugárral besugározni és felmelegíteni a hegesztési területet. A cinktartalmú forrasztóanyag felmelegszik és megolvad, és a forrasztóanyag kapilláris hatás révén kitölti a rést a krimpelési területen, sópermetet képezve a krimpelési területen. A gőzszigetelés megakadályozza az elektrokémiai korrózió kialakulását. Ugyanakkor, mivel a forrasztóanyag izolált és pufferelt, egy átmeneti zóna alakul ki, amely hatékonyan megakadályozza a hőkúszást és csökkenti a megnövekedett csatlakozási ellenállás kockázatát meleg- és hidegsokkok esetén. A csatlakozási terület plazmahegesztésével hatékonyan javul a csatlakozási terület elektromos teljesítménye, és a csatlakozási terület mechanikai tulajdonságai is tovább javulnak.
Más csatlakozási formákkal összehasonlítva a plazmahegesztés az átmeneti hegesztőréteg és a megerősített hegesztőréteg révén izolálja a rézcsatlakozókat és az alumíniumvezetőket, hatékonyan csökkentve a réz és az alumínium elektrokémiai korrózióját. Az erősített hegesztőréteg pedig beburkolja az alumíniumvezető véglapját, így a rézcsatlakozók és a vezetőmag nem érintkeznek levegővel és nedvességgel, tovább csökkentve a korróziót. Ezenkívül az átmeneti hegesztőréteg és a megerősített hegesztőréteg szorosan rögzíti a rézcsatlakozókat és az alumíniumhuzal csatlakozásait, hatékonyan növelve a csatlakozások kihúzóerejét és egyszerűvé téve a feldolgozási folyamatot. Vannak azonban hátrányai is. A plazmahegesztés alkalmazása a kábelköteg-gyártóknál különálló, dedikált plazmahegesztő berendezést igényel, ami gyenge sokoldalúsággal rendelkezik, és növeli a kábelköteg-gyártók tárgyi eszközeinek beruházási költségeit. Másodszor, a plazmahegesztési eljárás során a forrasztást kapilláris hatás végzi. A krimpelési területen a réskitöltési folyamat ellenőrizhetetlen, ami instabil végső hegesztési minőséget eredményez a plazmahegesztési csatlakozási területen, ami nagy eltéréseket eredményez az elektromos és mechanikai teljesítményben.
Közzététel ideje: 2024. február 19.