Karena konduktor aluminium makin banyak digunakan dalam rangkaian kabel otomotif, artikel ini menganalisis dan mengatur teknologi sambungan rangkaian kabel daya aluminium, dan menganalisis serta membandingkan kinerja berbagai metode sambungan untuk memudahkan pemilihan metode sambungan rangkaian kabel daya aluminium selanjutnya.
01 Ikhtisar
Dengan maraknya penggunaan konduktor aluminium pada rangkaian kabel mobil, penggunaan konduktor aluminium sebagai pengganti konduktor tembaga tradisional semakin meningkat. Namun, dalam proses penerapan kawat aluminium sebagai pengganti kawat tembaga, korosi elektrokimia, creep suhu tinggi, dan oksidasi konduktor merupakan masalah yang harus dihadapi dan diatasi selama proses penerapan. Di saat yang sama, penerapan kawat aluminium sebagai pengganti kawat tembaga harus memenuhi persyaratan yang sama dengan kawat tembaga asli. Sifat listrik dan mekanik harus dijaga untuk menghindari penurunan kinerja.
Untuk mengatasi masalah seperti korosi elektrokimia, merayapnya suhu tinggi, dan oksidasi konduktor selama penerapan kawat aluminium, saat ini terdapat empat metode penyambungan utama dalam industri, yaitu: pengelasan gesek dan pengelasan tekanan, pengelasan gesek, pengelasan ultrasonik, dan pengelasan plasma.
Berikut ini adalah analisis dan perbandingan kinerja prinsip dan struktur koneksi dari keempat jenis koneksi tersebut.
02 Pengelasan gesekan dan pengelasan tekanan
Pengelasan gesek dan penyambungan tekanan, pertama-tama menggunakan batang tembaga dan batang aluminium untuk pengelasan gesek, kemudian batang tembaga dicap untuk membentuk sambungan listrik. Batang aluminium diproses dan dibentuk untuk membentuk ujung crimp aluminium, dan terminal tembaga dan aluminium diproduksi. Kemudian, kawat aluminium dimasukkan ke dalam ujung crimp aluminium dari terminal tembaga-aluminium dan dikrimp secara hidrolik menggunakan peralatan crimping wire harness tradisional untuk menyelesaikan sambungan antara konduktor aluminium dan terminal tembaga-aluminium, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan gesek dan pengelasan tekanan membentuk zona transisi paduan tembaga-aluminium melalui pengelasan gesek batang tembaga dan batang aluminium. Permukaan pengelasan lebih seragam dan padat, sehingga efektif menghindari masalah creep termal yang disebabkan oleh koefisien ekspansi termal tembaga dan aluminium yang berbeda. Selain itu, pembentukan zona transisi paduan juga efektif menghindari korosi elektrokimia yang disebabkan oleh aktivitas logam yang berbeda antara tembaga dan aluminium. Penyegelan selanjutnya dengan tabung susut panas digunakan untuk mengisolasi semprotan garam dan uap air, yang juga efektif menghindari terjadinya korosi elektrokimia. Melalui crimping hidrolik kawat aluminium dan ujung crimp aluminium dari terminal tembaga-aluminium, struktur monofilamen konduktor aluminium dan lapisan oksida pada dinding bagian dalam ujung crimp aluminium dihancurkan dan dikupas, dan kemudian dingin diselesaikan antara kawat tunggal dan antara konduktor konduktor aluminium dan dinding bagian dalam ujung crimp. Kombinasi pengelasan meningkatkan kinerja listrik sambungan dan memberikan kinerja mekanis yang paling andal.
03 Pengelasan gesekan
Pengelasan gesek menggunakan tabung aluminium untuk mengeriting dan membentuk konduktor aluminium. Setelah memotong permukaan ujung, pengelasan gesek dilakukan dengan terminal tembaga. Sambungan pengelasan antara konduktor kawat dan terminal tembaga diselesaikan melalui pengelasan gesek, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Pengelasan gesek menghubungkan kawat aluminium. Pertama, tabung aluminium dipasang pada konduktor kawat aluminium melalui crimping. Struktur monofilamen konduktor diplastiskan melalui crimping untuk membentuk penampang melingkar yang rapat. Kemudian penampang las diratakan dengan memutar untuk menyelesaikan proses. Persiapan permukaan pengelasan. Salah satu ujung terminal tembaga adalah struktur sambungan listrik, dan ujung lainnya adalah permukaan sambungan las terminal tembaga. Permukaan sambungan las terminal tembaga dan permukaan las kawat aluminium dilas dan dihubungkan melalui pengelasan gesek, dan kemudian flash las dipotong dan dibentuk untuk menyelesaikan proses penyambungan kawat aluminium las gesek.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan gesek membentuk sambungan transisi antara tembaga dan aluminium melalui pengelasan gesek antara terminal tembaga dan kawat aluminium, yang secara efektif mengurangi korosi elektrokimia tembaga dan aluminium. Zona transisi pengelasan gesek tembaga-aluminium disegel dengan pipa panas menyusut berperekat pada tahap selanjutnya. Area pengelasan tidak akan terpapar udara dan kelembapan, sehingga semakin mengurangi korosi. Selain itu, area pengelasan merupakan tempat konduktor kawat aluminium terhubung langsung ke terminal tembaga melalui pengelasan, yang secara efektif meningkatkan gaya tarik sambungan dan mempermudah proses pemrosesan.
Namun, kerugian juga ada dalam hubungan antara kawat aluminium dan terminal tembaga-aluminium pada Gambar 1. Penerapan pengelasan gesek untuk produsen wire harness memerlukan peralatan pengelasan gesek khusus yang terpisah, yang memiliki fleksibilitas yang buruk dan meningkatkan investasi dalam aset tetap produsen wire harness. Kedua, dalam pengelasan gesek Selama proses tersebut, struktur monofilamen kawat secara langsung dilas gesek dengan terminal tembaga, yang mengakibatkan rongga di area sambungan pengelasan gesek. Kehadiran debu dan kotoran lainnya akan memengaruhi kualitas pengelasan akhir, yang menyebabkan ketidakstabilan dalam sifat mekanik dan listrik dari sambungan pengelasan.
04 Pengelasan ultrasonik
Pengelasan ultrasonik kawat aluminium menggunakan peralatan las ultrasonik untuk menghubungkan kawat aluminium dan terminal tembaga. Melalui osilasi frekuensi tinggi dari kepala las peralatan las ultrasonik, monofilamen kawat aluminium, kawat aluminium, dan terminal tembaga dihubungkan bersama untuk melengkapi kawat aluminium. Sambungan terminal tembaga ditunjukkan pada Gambar 3.
Sambungan las ultrasonik terjadi ketika kawat aluminium dan terminal tembaga bergetar pada gelombang ultrasonik frekuensi tinggi. Getaran dan gesekan antara tembaga dan aluminium melengkapi sambungan antara tembaga dan aluminium. Karena tembaga dan aluminium memiliki struktur kristal logam kubik berpusat muka, dalam lingkungan osilasi frekuensi tinggi. Dalam kondisi ini, penggantian atom dalam struktur kristal logam diselesaikan untuk membentuk lapisan transisi paduan, yang secara efektif menghindari terjadinya korosi elektrokimia. Pada saat yang sama, selama proses pengelasan ultrasonik, lapisan oksida pada permukaan monofilamen konduktor aluminium terkelupas, dan kemudian sambungan pengelasan antara monofilamen selesai, yang meningkatkan sifat listrik dan mekanik sambungan.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, peralatan las ultrasonik merupakan peralatan pemrosesan yang umum digunakan oleh produsen wire harness. Peralatan ini tidak memerlukan investasi aset tetap baru. Selain itu, terminalnya menggunakan terminal berlapis tembaga, sehingga biaya terminalnya lebih rendah, sehingga memiliki keunggulan biaya terbaik. Namun, terdapat pula kekurangannya. Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan ultrasonik memiliki sifat mekanik yang lebih lemah dan ketahanan getaran yang buruk. Oleh karena itu, penggunaan sambungan las ultrasonik tidak disarankan di area dengan getaran frekuensi tinggi.
05 Pengelasan plasma
Pengelasan plasma menggunakan terminal tembaga dan kawat aluminium untuk sambungan crimp, kemudian dengan menambahkan solder, busur plasma digunakan untuk menyinari dan memanaskan area yang akan dilas, melelehkan solder, mengisi area pengelasan, dan melengkapi sambungan kawat aluminium, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Pengelasan plasma konduktor aluminium pertama-tama menggunakan pengelasan plasma terminal tembaga, dan crimping serta pengikatan konduktor aluminium diselesaikan dengan crimping. Terminal pengelasan plasma membentuk struktur berbentuk barel setelah crimping, kemudian area pengelasan terminal diisi dengan solder yang mengandung seng, dan ujung yang dikerutkan ditambahkan solder yang mengandung seng. Di bawah penyinaran busur plasma, solder yang mengandung seng dipanaskan dan dilelehkan, kemudian memasuki celah kawat di area crimping melalui aksi kapiler untuk menyelesaikan proses penyambungan terminal tembaga dan kawat aluminium.
Kawat aluminium las plasma melengkapi koneksi cepat antara kawat aluminium dan terminal tembaga melalui crimping, memberikan sifat mekanis yang andal. Pada saat yang sama, selama proses crimping, melalui rasio kompresi 70% hingga 80%, penghancuran dan pengelupasan lapisan oksida konduktor selesai, secara efektif Meningkatkan kinerja listrik, mengurangi resistansi kontak titik sambungan, dan mencegah pemanasan titik sambungan. Kemudian tambahkan solder yang mengandung seng ke ujung area crimping, dan gunakan sinar plasma untuk menyinari dan memanaskan area pengelasan. Solder yang mengandung seng dipanaskan dan dicairkan, dan solder mengisi celah di area crimping melalui aksi kapiler, mencapai air semprotan garam di area crimping. Isolasi uap menghindari terjadinya korosi elektrokimia. Pada saat yang sama, karena solder diisolasi dan disangga, zona transisi terbentuk, yang secara efektif menghindari terjadinya creep termal dan mengurangi risiko peningkatan resistansi sambungan di bawah guncangan panas dan dingin. Melalui pengelasan plasma pada area sambungan, kinerja kelistrikan pada area sambungan ditingkatkan secara efektif, dan sifat mekanis pada area sambungan juga lebih ditingkatkan.
Dibandingkan dengan metode penyambungan lainnya, pengelasan plasma mengisolasi terminal tembaga dan konduktor aluminium melalui lapisan transisi dan lapisan penguatan, sehingga secara efektif mengurangi korosi elektrokimia tembaga dan aluminium. Lapisan penguatan membungkus ujung konduktor aluminium sehingga terminal tembaga dan inti konduktor tidak bersentuhan dengan udara dan kelembapan, sehingga semakin mengurangi korosi. Selain itu, lapisan transisi dan lapisan penguatan mengikat terminal tembaga dan sambungan kawat aluminium dengan erat, sehingga secara efektif meningkatkan daya tarik sambungan dan menyederhanakan proses pemrosesan. Namun, terdapat pula kekurangannya. Penerapan pengelasan plasma pada produsen wire harness memerlukan peralatan pengelasan plasma khusus yang terpisah, sehingga fleksibilitasnya kurang memadai dan meningkatkan investasi aset tetap produsen wire harness. Kedua, dalam proses pengelasan plasma, solder disolder melalui aksi kapiler. Proses pengisian celah pada area crimping tidak terkendali, sehingga kualitas pengelasan akhir pada area sambungan plasma tidak stabil, sehingga mengakibatkan deviasi besar pada kinerja listrik dan mekanik.
Waktu posting: 19-Feb-2024