1 Технические трудности в подключении медных терминалов и алюминиевых проводов
1.1 На поверхности алюминиевого проводника имеется оксидная пленка
Существует сильное сходство между алюминиевым проводником и кислородом. Даже при комнатной температуре плотный оксид алюминия (Al2O3) образуется на поверхности в момент контакта с воздухом. Эта оксидная пленка толщиной всего 2 нм, но плотно сочетается с поверхностью алюминиевого субстрата. По сравнению с медными проводниками, хотя оксидная пленка на алюминиевом проводнике предотвращает попадание в него кислорода, она также играет хорошую роль в защите от коррозии в атмосфере. Но его хороший изоляционный эффект не позволяет электронам переходить от одного алюминиевого субстратного проводника к другому алюминиевому субстрату проводника, то есть электроны могут перемещаться только в алюминиевом субстратовом теле.
Из-за этой функции, после удаления изоляционной оболочки в конце алюминиевой проволоки, оксидная пленка образуется на поверхности алюминиевого проводника в контакте с воздухом. Как показано на рисунке 1, электроны в алюминиевом проводнике могут перемещаться только в одной алюминиевой проволоке, но не могут перемещаться между алюминиевой проволокой и алюминиевой проволокой. Если есть частично сломанной проволоки явление в кучу алюминиевых проводов ядра, то электронное движение в этих сломанных проводов будут заблокированы. По сравнению с алюминиевой проволокой перед сломанными проводами значение сопротивления будет увеличиваться, а проводимость будет уменьшаться.
В отличие от этого, поверхность проводника медного субстрата не быстро формирует плотную оксидную пленку в воздухе, поэтому даже если проволока сломана, электроны в сломанной проволоке все равно могут двигаться вперед через другие медные провода. Поэтому с качественной точки зрения, когда в медной проволоке происходит определенный процент сломанных проводов, хотя проводимость снижается, она все равно может соответствовать требованиям использования.
1.2 Электрохимическая коррозия существует в контактных частях медных и алюминиевых проводников
На рисунке 2 показана электрохимическая потенциальная последовательность различных металлических материалов в морской воде. Видно, что существует химическая потенциальная разница между медным металлом и алюминиевым металлом в морской воде. Когда эти два металла существуют в электролите одновременно, образуется гальваническая клетка, и возникает электрохимическая реакция. Атомы алюминия в низко потенциальном алюминиевом материале покинут кристаллическую решетку и потеряют электроны, образуя гидратированные ионы. Алюминиевые проводники, которые были в этой среде в течение длительного времени, будут постепенно съедены. Это явление называется электрохимической коррозией.
Когда влажность воздуха высока или содержит соленые примеси, образуется идеальная электролитная среда. Часть, где медный терминал и алюминиевая проволока находятся в прямом контакте, сформирует первичную батарею с алюминием в качестве отрицательного электрода и меди в качестве положительного электрода. Как показано на рисунке 3, если часть соединения не обрабатывается должным образом, произойдет серьезная электрохимическая коррозия, а электрические и механические свойства медно-алюминиевого соединения будут утрачены.
1.3 Электрические свойства и механическая прочность алюминиевых проводов слабее медных проводов
При условии того же диаметра провода, проводимость алюминиевых проводов слабее, чем у медных проводов. Таким образом, алюминиевые провода большего диаметра, чем медные провода должны быть использованы для снижения его устойчивости для достижения эквивалентной электрической производительности медных проводов.
Кроме того, прочность, твердость и другие механические свойства алюминиевых проводников слабее медных проводников, поэтому они не подходят для переработки в алюминиевые терминалы для подключения к другим частям автомобиля. Медные терминалы могут быть рассмотрены только для соединения с алюминиевыми проводами, но части соединения легко Механические повреждения или усталость повреждения происходит, поэтому соответствующие защитные меры должны быть приняты во время применения.
2 Судная основа для сварки алюминиевой проволоки и медного терминала
2. 1 Обеспечить хорошую электрическую производительность сварочной части
2.1.1 Убедитесь, что выбранный размер алюминиевой проволоки эквивалентен медной проволоке
В настоящее время широко используемым стандартом медной проволоки в отрасли является ISO6722-1, а стандартом алюминиевой проволоки является ISO 6722-2. Эквивалентная замена алюминиевых проводов должна учитывать характеристики аналогичной проводимости, текущей несущей способности, кривой дерейтинга и другим характеристикам замененных медных проводов, с тем чтобы заменить проводниковой материал и сохранить первоначальную стратегию защиты цепи.
В таблице 1 приводится таблица сравнения спецификаций алюминиевой проволоки и медной проволоки, которые могут быть рассмотрены для эквивалентной замены. Эта таблица может быть использована в качестве эталона для эквивалентной замены медно-алюминиевых проводов, и в конкретных приложениях требуется дополнительная проверка и подтверждение.
2.1.2 Свободное движение электронов между алюминиевыми проводами реализуется ультразвуковой сваркой
Ультразвуковая сварка использует высокочастотные вибрационные волны для передачи на поверхности двух объектов, которые должны быть сварены. Под давлением поверхности двух объектов трутся друг о друга, чтобы сформировать слияние молекулярных слоев (см. рисунок 4).
С помощью этого метода оксидная пленка на поверхности алюминиевой проволоки может быть эффективно уничтожена, а свободное движение электронов между различными проводниками алюминиевой проволоки может быть реализовано (см. рисунок 5).
С помощью того же метода, можно также достичь молекулярного уровня слияния между медным субстратом терминала и алюминиевым субстратом провода, с тем чтобы достичь хорошей электрической производительности. При оценке ультразвуковой сварочных работ в автомобильной проводке обычно используется стандарт USCar38-2016. В этом издании стандарта были даны критерии оценки сварки медных терминалов и алюминиевых проводов. Методы оценки и критерии электрической проводимости такие же, как и для медных терминалов и медных проводов.
2.2 Обеспечить хорошие механические свойства сварочной части
Кабельная сборка будет подвергаться риску быть вытащил внешних сил во время использования, особенно для аккумуляторных кабелей с большими поперечных сечений. Внешние силы часто действуют непосредственно на одном кабеле. Для электрических схем с использованием алюминиевых проводов, относительно слабая механическая прочность находится рядом с областью соединения сварки. Например, в процессе сборки провода батареи, когда установка неудобна, оператор будет тянуть провод для генерации прямого тянуть в направлении провода, или применить разрывную силу перпендикулярно сварочной поверхности к проводу. Поэтому при проектировании конструкции терминала необходимо учитывать достаточные меры защиты, чтобы противостоять прямой тяговой силе и рвать силу.
Стандарт USCar38 предусматривает нижний предел выдвижной линии, которая должна быть достигнута при подключении различных спецификаций алюминиевых проводов к медным терминалам. Для алюминиевых проводов с большими диаметрами проводов (≥10 мм 2), стандарт USCar38 четко не указывает нижний предел прочности кожуры, и инженер производителя обычно дает рекомендуемый нижний предел.
2. 3 Обеспечить хорошую электрохимическую коррозионную устойчивость сварных частей
Для предотвращения электрохимической коррозии сварочной части медного терминала и алюминиевой проволоки ключом является изоляция части соединения от влажной или соленой среды. Существуют два широко используемых ультразвуковых метода уплотнения сварки: двухстенное теплоусадяемое уплотнение трубки (рисунок 6) и горячее уплотнение клея расплава (рисунок 7). Эти два метода могут соответствовать требованиям спецификации в окончательном тесте экологической проверки, но, учитывая требования текучести клея в полости впрыска во время горячего процесса клея расплава, толщина стены горячего клея расплава должна поддерживаться по крайней мере 2,5 и 3 мм. В результате объем части соединения терминала после обработки уплотнения относительно велик, и его нельзя использовать в узком пространстве среды погрузки. Толщина стены двухстенной теплоусадоспособной трубки после жары сокращается на 1 и 1,5 мм, поэтому уплотнение двухстенной теплоусадоспособной трубки имеет более широкий спектр применений.
Двухстенная теплоусадяемая трубка широко известна как клееная теплоусадяемая трубка. Он нагревается при высокой температуре и внешняя стена сжимается, а твердый клей на внутренней стене тает в жидкий клей.
Двухстенная теплоусадяемая трубка широко известна как клееная теплоусадяемая трубка. Он нагревается при высокой температуре и внешняя стена сжимается, а твердый клей на внутренней стене тает в жидкий клей. После полного потока, он охватывает часть соединения терминала и поверхность кожи изоляции провода, и он запечатан после охлаждения и лечения эффект. Эффект уплотнения части соединения может быть оценен тестом соляного спрея. Критерии оценки могут относиться к GMW3191.
2. 4 Обеспечить хорошую изготовленность сварных деталей
Ультразвуковая сварка – это высокоскоростное взаимное относительное движение двух материальных поверхностей при определенном давлении и частоте. Фрикционное движение приводит к тому, что две поверхности тают при высокой температуре и образуют молекулярный слой синтеза. Обычно терминал фиксируется на сварочном оборудовании, а провод делает высокочастотное взаимное движение по отношению к фиксированному терминалу. Поэтому терминал должен иметь надежную структуру для фиксации. Качество эффекта сварки также может быть проверено и проверено по прямым требованиям силы притяжения, указанным стандартом USCar38, и требованиям слезоточивых сил, рекомендованным клиентами.
