Como os condutores de alumínio são cada vez mais usados em chicotes elétricos automotivos, este artigo analisa e organiza a tecnologia de conexão de chicotes elétricos de alumínio e analisa e compara o desempenho de diferentes métodos de conexão para facilitar a seleção posterior de métodos de conexão de chicotes elétricos de alumínio.
01 Visão geral
Com a promoção da aplicação de condutores de alumínio em chicotes elétricos de automóveis, o uso de condutores de alumínio em vez dos condutores de cobre tradicionais está aumentando gradualmente.Porém, no processo de aplicação de fios de alumínio em substituição aos fios de cobre, corrosão eletroquímica, fluência em alta temperatura e oxidação do condutor são problemas que devem ser enfrentados e resolvidos durante o processo de aplicação.Ao mesmo tempo, a aplicação de fios de alumínio em substituição aos fios de cobre deve atender aos requisitos dos fios de cobre originais.Propriedades elétricas e mecânicas para evitar degradação do desempenho.
A fim de resolver problemas como corrosão eletroquímica, fluência em alta temperatura e oxidação do condutor durante a aplicação de fios de alumínio, existem atualmente quatro métodos de conexão convencionais na indústria, a saber: soldagem por fricção e soldagem por pressão, soldagem por fricção, soldagem ultrassônica e soldagem a plasma.
A seguir está uma análise e comparação de desempenho dos princípios e estruturas de conexão desses quatro tipos de conexões.
02 Soldagem por fricção e soldagem por pressão
Soldagem por fricção e união por pressão, primeiro use hastes de cobre e hastes de alumínio para soldagem por fricção e, em seguida, carimbe as hastes de cobre para formar conexões elétricas.As hastes de alumínio são usinadas e moldadas para formar extremidades crimpadas de alumínio, e terminais de cobre e alumínio são produzidos.Em seguida, o fio de alumínio é inserido na extremidade de crimpagem de alumínio do terminal de cobre-alumínio e crimpado hidraulicamente através do equipamento tradicional de crimpagem de chicote de fios para completar a conexão entre o condutor de alumínio e o terminal de cobre-alumínio, conforme mostrado na Figura 1.
Em comparação com outras formas de conexão, a soldagem por fricção e a soldagem por pressão formam uma zona de transição de liga de cobre-alumínio por meio da soldagem por fricção de barras de cobre e barras de alumínio.A superfície de soldagem é mais uniforme e densa, evitando efetivamente o problema de fluência térmica causado pelos diferentes coeficientes de expansão térmica do cobre e do alumínio.Além disso, a formação da zona de transição da liga também evita efetivamente a corrosão eletroquímica causada pelas diferentes atividades metálicas entre o cobre e o alumínio.A vedação subsequente com tubos termorretráteis é usada para isolar a névoa salina e o vapor de água, o que também evita efetivamente a ocorrência de corrosão eletroquímica.Através da crimpagem hidráulica do fio de alumínio e da extremidade de crimpagem de alumínio do terminal de cobre-alumínio, a estrutura monofilamento do condutor de alumínio e a camada de óxido na parede interna da extremidade de crimpagem de alumínio são destruídas e descascadas, e então o frio é completado entre os fios individuais e entre o condutor de alumínio e a parede interna da extremidade de crimpagem.A combinação de soldagem melhora o desempenho elétrico da conexão e fornece o desempenho mecânico mais confiável.
03 Soldagem por fricção
A soldagem por fricção usa um tubo de alumínio para cravar e moldar o condutor de alumínio.Após o corte da face final, a soldagem por fricção é realizada com o terminal de cobre.A conexão de soldagem entre o fio condutor e o terminal de cobre é completada por meio de soldagem por fricção, conforme mostrado na Figura 2.
A soldagem por fricção conecta fios de alumínio.Primeiramente, o tubo de alumínio é instalado no condutor do fio de alumínio por meio de crimpagem.A estrutura monofilamento do condutor é plastificada através de crimpagem para formar uma seção transversal circular apertada.Em seguida, a seção transversal de soldagem é achatada girando para completar o processo.Preparação de superfícies de soldagem.Uma extremidade do terminal de cobre é a estrutura de conexão elétrica e a outra extremidade é a superfície de conexão de soldagem do terminal de cobre.A superfície de conexão de soldagem do terminal de cobre e a superfície de soldagem do fio de alumínio são soldadas e conectadas por meio de soldagem por fricção e, em seguida, o flash de soldagem é cortado e moldado para completar o processo de conexão do fio de alumínio de soldagem por fricção.
Em comparação com outras formas de conexão, a soldagem por fricção forma uma conexão de transição entre cobre e alumínio por meio da soldagem por fricção entre terminais de cobre e fios de alumínio, reduzindo efetivamente a corrosão eletroquímica de cobre e alumínio.A zona de transição da soldagem por fricção cobre-alumínio é selada com tubo termorretrátil adesivo no estágio posterior.A área de soldagem não ficará exposta ao ar e à umidade, reduzindo ainda mais a corrosão.Além disso, a área de soldagem é onde o condutor do fio de alumínio é conectado diretamente ao terminal de cobre por meio de soldagem, o que aumenta efetivamente a força de extração da junta e simplifica o processo de processamento.
No entanto, as desvantagens também existem na conexão entre fios de alumínio e terminais de cobre-alumínio na Figura 1. A aplicação de soldagem por fricção para fabricantes de chicotes requer equipamentos especiais separados de soldagem por fricção, que têm pouca versatilidade e aumentam o investimento em ativos fixos de fio. fabricantes de chicotes.Em segundo lugar, na soldagem por fricção Durante o processo, a estrutura monofilamento do fio é soldada por fricção direta com o terminal de cobre, resultando em cavidades na área de conexão da soldagem por fricção.A presença de poeira e outras impurezas afetará a qualidade final da soldagem, causando instabilidade nas propriedades mecânicas e elétricas da conexão de soldagem.
04 Soldagem ultrassônica
A soldagem ultrassônica de fios de alumínio utiliza equipamento de soldagem ultrassônica para conectar fios de alumínio e terminais de cobre.Através da oscilação de alta frequência da cabeça de soldagem do equipamento de soldagem ultrassônica, os monofilamentos do fio de alumínio e os fios de alumínio e terminais de cobre são conectados entre si para completar o fio de alumínio e a conexão dos terminais de cobre é mostrada na Figura 3.
A conexão de soldagem ultrassônica ocorre quando fios de alumínio e terminais de cobre vibram em ondas ultrassônicas de alta frequência.A vibração e o atrito entre o cobre e o alumínio completam a conexão entre o cobre e o alumínio.Como tanto o cobre quanto o alumínio têm uma estrutura cristalina metálica cúbica de face centrada, em um ambiente de oscilação de alta frequência Sob esta condição, a substituição atômica na estrutura cristalina metálica é concluída para formar uma camada de transição de liga, evitando efetivamente a ocorrência de corrosão eletroquímica .Ao mesmo tempo, durante o processo de soldagem ultrassônica, a camada de óxido na superfície do monofilamento condutor de alumínio é removida e, em seguida, a conexão de soldagem entre os monofilamentos é concluída, o que melhora as propriedades elétricas e mecânicas da conexão.
Comparado com outras formas de conexão, o equipamento de soldagem ultrassônica é um equipamento de processamento comumente usado por fabricantes de chicotes de fios.Não requer novos investimentos em ativos fixos.Ao mesmo tempo, os terminais utilizam terminais estampados em cobre e o custo do terminal é menor, por isso tem a melhor vantagem de custo.No entanto, também existem desvantagens.Em comparação com outras formas de conexão, a soldagem ultrassônica possui propriedades mecânicas mais fracas e baixa resistência à vibração.Portanto, o uso de conexões de soldagem ultrassônica não é recomendado em áreas de vibração de alta frequência.
05 Soldagem plasma
A soldagem a plasma usa terminais de cobre e fios de alumínio para conexão de crimpagem e, em seguida, adicionando solda, o arco de plasma é usado para irradiar e aquecer a área a ser soldada, derreter a solda, preencher a área de soldagem e completar a conexão do fio de alumínio, como mostrado na Figura 4.
A soldagem a plasma de condutores de alumínio usa primeiro a soldagem a plasma de terminais de cobre, e a crimpagem e fixação dos condutores de alumínio são completadas por crimpagem.Os terminais de soldagem de plasma formam uma estrutura em forma de barril após a crimpagem e, em seguida, a área de soldagem do terminal é preenchida com solda contendo zinco e a extremidade crimpada é adicionada com solda contendo zinco.Sob a irradiação do arco de plasma, a solda contendo zinco é aquecida e derretida e, em seguida, entra na abertura do fio na área de crimpagem por meio de ação capilar para completar o processo de conexão dos terminais de cobre e fios de alumínio.
Os fios de alumínio para soldagem a plasma completam a conexão rápida entre os fios de alumínio e os terminais de cobre por meio de crimpagem, proporcionando propriedades mecânicas confiáveis.Ao mesmo tempo, durante o processo de crimpagem, através de uma taxa de compressão de 70% a 80%, a destruição e descascamento da camada de óxido do condutor é concluída, melhorando efetivamente o desempenho elétrico, reduzindo a resistência de contato dos pontos de conexão e evitando aquecimento dos pontos de conexão.Em seguida, adicione solda contendo zinco ao final da área de crimpagem e use um feixe de plasma para irradiar e aquecer a área de soldagem.A solda contendo zinco é aquecida e derretida, e a solda preenche a lacuna na área de crimpagem por meio de ação capilar, produzindo água salgada na área de crimpagem.O isolamento de vapor evita a ocorrência de corrosão eletroquímica.Ao mesmo tempo, como a solda é isolada e tamponada, é formada uma zona de transição, que evita efetivamente a ocorrência de deformação térmica e reduz o risco de aumento da resistência da conexão sob choques quentes e frios.Através da soldagem a plasma da área de conexão, o desempenho elétrico da área de conexão é efetivamente melhorado e as propriedades mecânicas da área de conexão também são melhoradas.
Em comparação com outras formas de conexão, a soldagem a plasma isola os terminais de cobre e os condutores de alumínio através da camada de soldagem de transição e da camada de soldagem reforçada, reduzindo efetivamente a corrosão eletroquímica do cobre e do alumínio.E a camada de soldagem reforçada envolve a face final do condutor de alumínio para que os terminais de cobre e o núcleo do condutor não entrem em contato com o ar e a umidade, reduzindo ainda mais a corrosão.Além disso, a camada de soldagem de transição e a camada de soldagem reforçada fixam firmemente os terminais de cobre e as juntas dos fios de alumínio, aumentando efetivamente a força de extração das juntas e simplificando o processo de processamento.No entanto, também existem desvantagens.A aplicação da soldagem a plasma em fabricantes de chicotes de fios requer equipamento de soldagem a plasma dedicado e separado, que tem pouca versatilidade e aumenta o investimento em ativos fixos dos fabricantes de chicotes de fios.Em segundo lugar, no processo de soldagem a plasma, a solda é completada por ação capilar.O processo de preenchimento de lacunas na área de crimpagem é incontrolável, resultando em qualidade de soldagem final instável na área de conexão da soldagem a plasma, resultando em grandes desvios no desempenho elétrico e mecânico.
Horário da postagem: 19 de fevereiro de 2024