Karena konduktor aluminium makin banyak digunakan pada rangkaian kabel otomotif, artikel ini menganalisis dan mengatur teknologi sambungan rangkaian kabel daya aluminium, dan menganalisis serta membandingkan kinerja berbagai metode sambungan guna memudahkan pemilihan metode sambungan rangkaian kabel daya aluminium selanjutnya.
01 Tinjauan Umum
Dengan promosi penerapan konduktor aluminium pada rangkaian kabel mobil, penggunaan konduktor aluminium sebagai pengganti konduktor tembaga tradisional secara bertahap meningkat. Namun, dalam proses penerapan kabel aluminium sebagai pengganti kabel tembaga, korosi elektrokimia, perambatan suhu tinggi, dan oksidasi konduktor merupakan masalah yang harus dihadapi dan dipecahkan selama proses penerapan. Pada saat yang sama, penerapan kabel aluminium sebagai pengganti kabel tembaga harus memenuhi persyaratan kabel tembaga asli. Sifat listrik dan mekanis untuk menghindari penurunan kinerja.
Untuk mengatasi permasalahan seperti korosi elektrokimia, pergerakan 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 gunakan batang tembaga dan batang aluminium untuk pengelasan gesek, lalu cap batang tembaga untuk membentuk sambungan listrik. Batang aluminium dikerjakan dan dibentuk untuk membentuk ujung-ujung crimp aluminium, dan terminal tembaga dan aluminium diproduksi. Kemudian kawat aluminium dimasukkan ke ujung crimp aluminium dari terminal tembaga-aluminium dan dikerutkan secara hidrolik melalui peralatan crimping wire harness tradisional untuk melengkapi 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, secara efektif menghindari masalah creep termal yang disebabkan oleh koefisien ekspansi termal tembaga dan aluminium yang berbeda. , Selain itu, pembentukan zona transisi paduan juga secara 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 secara 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 kabel 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 kabel aluminium. Pertama, tabung aluminium dipasang pada konduktor kabel aluminium melalui crimping. Struktur monofilamen konduktor diplastiskan melalui crimping untuk membentuk penampang melingkar yang rapat. Kemudian penampang pengelasan diratakan dengan memutar untuk menyelesaikan proses. Persiapan permukaan pengelasan. Salah satu ujung terminal tembaga adalah struktur sambungan listrik, dan ujung lainnya adalah permukaan sambungan pengelasan terminal tembaga. Permukaan sambungan pengelasan terminal tembaga dan permukaan pengelasan kabel aluminium dilas dan dihubungkan melalui pengelasan gesek, dan kemudian flash pengelasan dipotong dan dibentuk untuk menyelesaikan proses penyambungan kabel aluminium las gesek.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan gesek membentuk sambungan transisi antara tembaga dan aluminium melalui pengelasan gesek antara terminal tembaga dan kabel aluminium, yang secara efektif mengurangi korosi elektrokimia pada tembaga dan aluminium. Zona transisi pengelasan gesek tembaga-aluminium disegel dengan pipa penyusut panas berperekat pada tahap selanjutnya. Area pengelasan tidak akan terkena udara dan kelembapan, yang selanjutnya mengurangi korosi. Selain itu, area pengelasan adalah tempat konduktor kabel aluminium dihubungkan langsung ke terminal tembaga melalui pengelasan, yang secara efektif meningkatkan gaya tarik sambungan dan membuat proses pemrosesan menjadi sederhana.
Namun, kerugian juga ada dalam hubungan antara kawat aluminium dan terminal tembaga-aluminium pada Gambar 1. Penerapan pengelasan gesek pada produsen rangkaian kawat memerlukan peralatan pengelasan gesek khusus yang terpisah, yang memiliki fleksibilitas yang buruk dan meningkatkan investasi dalam aset tetap produsen rangkaian kawat. Kedua, dalam pengelasan gesek Selama proses tersebut, struktur monofilamen kawat secara langsung dilas gesek dengan terminal tembaga, sehingga menghasilkan rongga di area sambungan pengelasan gesek. Kehadiran debu dan kotoran lainnya akan memengaruhi kualitas pengelasan akhir, yang menyebabkan ketidakstabilan pada sifat mekanik dan listrik sambungan pengelasan.
04 Pengelasan ultrasonik
Pengelasan ultrasonik pada kawat aluminium menggunakan peralatan pengelasan ultrasonik untuk menghubungkan kawat aluminium dan terminal tembaga. Melalui osilasi frekuensi tinggi dari kepala pengelasan peralatan pengelasan ultrasonik, monofilamen kawat aluminium dan kawat aluminium serta terminal tembaga dihubungkan bersama untuk melengkapi kawat aluminium dan 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 yang berpusat pada 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 mekanis sambungan.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, peralatan las ultrasonik merupakan peralatan pemrosesan yang umum digunakan oleh produsen rangkaian kabel. Peralatan ini tidak memerlukan investasi aset tetap baru. Pada saat yang sama, terminal menggunakan terminal bercap tembaga, dan biaya terminal lebih rendah, sehingga memiliki keunggulan biaya terbaik. Namun, ada juga kekurangannya. Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan ultrasonik memiliki sifat mekanis yang lebih lemah dan ketahanan getaran yang buruk. Oleh karena itu, penggunaan sambungan las ultrasonik tidak disarankan di area 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 pengeritingan dan pengikatan konduktor aluminium diselesaikan dengan pengeritingan. Terminal pengelasan plasma membentuk struktur berbentuk tong setelah pengeritingan, dan kemudian area pengelasan terminal diisi dengan solder yang mengandung seng, dan ujung yang dikeriting ditambahkan solder yang mengandung seng. Di bawah penyinaran busur plasma, solder yang mengandung seng dipanaskan dan dicairkan, dan kemudian memasuki celah kawat di area pengeritingan melalui aksi kapiler untuk menyelesaikan proses penyambungan terminal tembaga dan kabel aluminium.
Pengelasan plasma pada kabel aluminium melengkapi sambungan cepat antara kabel aluminium dan terminal tembaga melalui crimping, sehingga menghasilkan sifat mekanis yang andal. Pada saat yang sama, selama proses crimping, melalui rasio kompresi 70% hingga 80%, penghancuran dan pengelupasan lapisan oksida konduktor selesai, yang 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, sehingga menghasilkan 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 thermal creep dan mengurangi risiko peningkatan resistansi sambungan di bawah guncangan panas dan dingin. Melalui pengelasan plasma pada area sambungan, kinerja kelistrikan area sambungan ditingkatkan secara efektif, dan sifat mekanis area sambungan juga lebih ditingkatkan.
Dibandingkan dengan bentuk sambungan lainnya, pengelasan plasma mengisolasi terminal tembaga dan konduktor aluminium melalui lapisan pengelasan transisi dan lapisan pengelasan yang diperkuat, yang secara efektif mengurangi korosi elektrokimia tembaga dan aluminium. Dan lapisan pengelasan yang diperkuat membungkus permukaan ujung konduktor aluminium sehingga terminal tembaga dan inti konduktor tidak akan bersentuhan dengan udara dan kelembapan, yang selanjutnya mengurangi korosi. Selain itu, lapisan pengelasan transisi dan lapisan pengelasan yang diperkuat dengan erat memperbaiki terminal tembaga dan sambungan kawat aluminium, yang secara efektif meningkatkan gaya tarik sambungan dan membuat proses pemrosesan menjadi sederhana. Namun, ada juga kekurangannya. Penerapan pengelasan plasma pada produsen rangkaian kawat memerlukan peralatan pengelasan plasma khusus yang terpisah, yang memiliki fleksibilitas yang buruk dan meningkatkan investasi pada aset tetap produsen rangkaian kawat. Kedua, dalam proses pengelasan plasma, solder diselesaikan dengan aksi kapiler. Proses pengisian celah di area crimping tidak dapat dikontrol, yang mengakibatkan kualitas pengelasan akhir yang tidak stabil di area sambungan pengelasan plasma, yang mengakibatkan penyimpangan besar dalam kinerja listrik dan mekanis.
Waktu posting: 19-Feb-2024