1 Technikai nehézségek a réz kapcsok és az alumínium huzalok összekapcsolásában
1.1 Az alumínium vezető felületén oxid film található
Erős affinitás van az alumínium vezető és az oxigén között. Szobahőmérsékleten is sűrű alumínium-oxid (Al2O3) képződik a felületen a levegővel való érintkezés pillanatában. Ez az oxidfilm csak 2nm vastag, de szorosan össze van kapcsolva az alumínium hordozó felületével. A rézvezetőkhöz képest, bár az alumíniumvezetőn lévő oxid film megakadályozza az oxigén diffundálódását, jó szerepe van a légkör korrózióvédelmében is. De jó szigetelő hatása megakadályozza, hogy az elektronok az egyik alumínium hordozóvezetékről a másikra kerüljenek, vagyis az elektronok csak az alumínium hordozótestben mozoghatnak.
Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az alumínium huzal végén lévő szigetelő burkolat eltávolítása után oxidréteg képződik az alumínium vezető felületén, a levegővel érintkezve. Amint az az 1. ábrán látható, az alumínium vezető elektronjai csak egyetlen alumínium huzalban mozoghatnak, de nem mozoghatnak az alumínium huzal és az alumínium huzal között. Ha részleges törött huzal jelenség van egy csomó alumínium magvezetékben, akkor az elszakadt vezetékek elektronikus mozgása blokkolódik. A törött vezetékek előtti alumínium huzallal összehasonlítva az ellenállás értéke nő és a vezetőképesség csökken.
Ezzel szemben a réz hordozóvezető felülete nem képez gyorsan sűrű oxidfóliát a levegőben, így a huzal elszakadása esetén is a megszakadt vezeték elektronjai tovább tudnak haladni más rézhuzalokon keresztül. Minőségi szempontból tehát, ha a rézhuzalban bizonyos százalékban eltört huzalok fordulnak elő, bár a vezetőképesség csökken, mégis megfelelhet a használat követelményeinek.
1.2 Elektrokémiai korrózió van a réz és alumínium vezetők érintkezési részein
A 2. ábra a különböző fémanyagok elektrokémiai potenciálszekvenciáját mutatja a tengervízben. Látható, hogy kémiai potenciálkülönbség van a tengervíz rézfém és alumíniumfém között. Amikor ez a két fém egyidejűleg létezik egy elektrolitban, galvánelem képződik, és elektrokémiai reakció következik be. Az alacsony potenciállal rendelkező alumínium anyagban lévő alumínium atomok elhagyják a kristályrácsot és elektronokat veszítenek, hidratált ionokat képezve. A hosszú ideig ebben a környezetben lévő alumínium vezetőket fokozatosan megeszik. Ezt a jelenséget elektrokémiai korróziónak nevezzük.
Ha a levegő páratartalma magas, vagy sós szennyeződéseket tartalmaz, ideális elektrolit környezet alakul ki. Az a rész, ahol a réz kivezetés és az alumínium huzal közvetlen kapcsolatban vannak, egy primer akkumulátort képez, amelynek negatív elektródja az alumínium, a pozitív elektróda pedig a réz. Amint a 3. ábrán látható, ha a csatlakozási részt nem kezelik megfelelően, súlyos elektrokémiai korrózió lép fel, és a réz-alumínium csatlakozás elektromos és mechanikai tulajdonságai elvesznek.
1.3 Az alumínium huzalok elektromos tulajdonságai és mechanikai szilárdsága gyengébb, mint a réz huzalok
Ugyanazon huzalátmérő esetén az alumínium huzalok vezetőképessége gyengébb, mint a rézhuzaloké. Ezért a rézhuzalnál nagyobb átmérőjű alumínium huzalokat kell használni annak ellenállásának csökkentésére a rézhuzalok egyenértékű elektromos teljesítményének elérése érdekében.
Ezenkívül az alumínium vezetők szakítószilárdsága, keménysége és egyéb mechanikai tulajdonságai gyengébbek, mint a réz vezetők, ezért nem alkalmasak alumínium sorkapcsokká történő feldolgozásra, hogy összekapcsolódjanak az autó más részeivel. A rézsorkapcsokat csak alumínium huzalokkal való összeköttetésnél lehet figyelembe venni, de a csatlakozó részek könnyűek. Mechanikai vagy fáradtságkárosodások következnek be, ezért az alkalmazás során megfelelő védintézkedéseket kell tenni.
2 Az alumínium huzal és a réz terminál hegesztésének megítélése
2. 1 Gondoskodjon a hegesztő rész jó elektromos teljesítményéről
2.1.1 Győződjön meg arról, hogy a kiválasztott alumínium huzalméret egyenértékű a rézhuzallal
Jelenleg az iparban általánosan használt rézhuzal szabvány az ISO6722-1 [1], az alumínium huzal szabvány az ISO 6722-2 [2]. Az alumínium huzalok ekvivalens cseréjének figyelembe kell vennie a hasonló vezetőképesség, az áramerősség, a leépítési görbe és a kicserélt rézhuzalok egyéb jellemzőit, hogy a vezető anyagát kicseréljék és fenntartsák az áramkör eredeti stratégiáját.
Az 1. táblázat felsorolja az alumínium huzal és a réz huzal specifikációinak összehasonlító táblázatát, amelyek figyelembe vehetők az egyenértékű cseréhez. Ez a táblázat referenciaként használható a réz-alumínium huzalok ekvivalens cseréjéhez, és további igazolásra és megerősítésre van szükség a speciális alkalmazásokban.
2.1.2 Az elektronok szabad mozgása az alumínium huzalok között ultrahangos hegesztéssel valósul meg
Az ultrahangos hegesztés nagyfrekvenciás rezgéshullámokat használ, amelyek két hegesztendő tárgy felületére kerülnek. Nyomás alatt a két tárgy felületét egymáshoz dörzsölik, így fúzió alakul ki a molekularétegek között (lásd 4. ábra).
Ezzel a módszerrel az alumínium huzal felületén lévő oxid film hatékonyan elpusztulhat, és megvalósulhat az elektronok szabad mozgása a különböző alumínium huzal vezetők között (lásd 5. ábra).
Ugyanezen módszerrel molekuláris szintű fúziót is el lehet érni a terminál réz hordozója és a huzal alumínium hordozója között a jó elektromos teljesítmény elérése érdekében. Az ultrahangos hegesztési teljesítmény értékelése a gépjármű kábelköteg területén általában az USCar38-2016 szabványt használja [3]. A szabvány e kiadásában megadták a réz kapcsok és alumínium huzalok hegesztésének értékelési kritériumait. Az elektromos vezetőképesség értékelési módszerei és kritériumai megegyeznek a rézsorkapcsok és a rézhuzalokéval.
2.2 Biztosítsa a hegesztő rész jó mechanikai tulajdonságait
A kábelszerelvény ki van téve annak a kockázatnak, hogy használat közben külső erők meghúzódhatnak, különösen nagy keresztmetszetű akkumulátorkábelek esetén. A külső erők gyakran közvetlenül egyetlen kábelen hatnak. Alumínium huzalt használó elektromos áramköröknél a viszonylag gyenge mechanikai szilárdság a hegesztési csatlakozási terület közelében van. Például az akkumulátor huzaljának összeszerelése során, amikor a telepítés kényelmetlen, az operátor húzza meg a huzalt, hogy egyenes húzást generáljon a huzal irányában, vagy a hegesztési felületre merőleges szakító erőt alkalmaz a huzalra. Ezért a terminálszerkezet megtervezésekor elegendő védelmi intézkedést kell figyelembe venni az egyenes húzóerőnek és szakítóerőnek ellenállni.
Az USCar38 szabvány [3] meghatározta annak a húzószilárdságnak az alsó határát, amelyet el kell érni, amikor az alumínium huzalok különböző specifikációit csatlakoztatják a réz kapcsokhoz. Nagy huzalátmérőjű (≥10 mm 2) alumínium huzalok esetében az USCar38 szabvány [3] nem határozza meg egyértelműen a hámlasztási szilárdság alsó határát, és a gyártó&# 39 mérnöke általában megadja az ajánlott alsó határt.
2. 3 Biztosítsa a hegesztett részek jó elektrokémiai korrózióállóságát
A rézterminál hegesztő részének és az alumínium huzalnak az elektrokémiai korróziójának megelőzése érdekében a legfontosabb a csatlakozó rész elkülönítése a nedves vagy sós környezettől. Két általánosan alkalmazott ultrahangos hegesztési módszer létezik: kettős falú hőre zsugorodó csőtömítés (6. ábra) és forró olvadék ragasztótömítés (7. ábra). Ez a két módszer kielégítheti a specifikáció követelményeit a végső környezeti ellenőrzési teszt során, de a forró olvadék ragasztó folyamat során az injekciós üregben lévő ragasztó folyékonyságának követelményeit figyelembe véve a forró olvadék ragasztó falvastagságát legalább 2,5 ~ 3mm. Ennek eredményeként a lezárási kezelést követően a terminál csatlakozó részének térfogata viszonylag nagy, és nem használható a rakodási környezet szűk helyén. A kettős falú hőre zsugorodó cső falvastagsága hőre zsugorodó kezelés után 1 ~ 1,5 mm, így a kettős falú hőre zsugorodó cső tömítése szélesebb körű alkalmazási területtel rendelkezik.
A kettős falú hőre zsugorodó cső általában ragasztott hőre zsugorodó cső néven ismert. Magas hőmérsékleten melegítik, és a külső fal összezsugorodik, és a belső falon lévő szilárd ragasztó folyékony ragasztóvá olvad.
A kettős falú hőre zsugorodó cső általában ragasztott hőre zsugorodó cső néven ismert. Magas hőmérsékleten melegítik, és a külső fal összezsugorodik, és a belső falon lévő szilárd ragasztó folyékony ragasztóvá olvad. Teljes áramlás után eltakarja a csatlakozó csatlakozó részét és a huzalszigetelő bőr felületét, és lehűlés és gyógyító hatás után lezárja. A csatlakozó rész tömítőhatása a sópermet teszt segítségével értékelhető. Az értékelési kritériumok hivatkozhatnak a GMW3191-re [4].
2. 4 Biztosítsa a hegesztett alkatrészek jó gyárthatóságát
Az ultrahangos hegesztés két anyagfelület nagy sebességű, viszonylagos mozgása bizonyos nyomáson és frekvencián. A súrlódási mozgás hatására a két felület magas hőmérsékleten megolvad és molekularéteg-fúziót képez. Általában a terminál a hegesztőberendezésre van rögzítve, és a huzal nagyfrekvenciás oda-vissza mozgást végez a rögzített terminálhoz képest. Ezért a terminálnak megbízható szerkezettel kell rendelkeznie a rögzítéshez. A hegesztési hatás minősége az USCar38 szabvány [1] által meghatározott egyenes húzóerő követelmények és az ügyfelek által ajánlott szakítóerő követelmények alapján is tesztelhető és megítélhető.
