Comme les conducteurs en aluminium sont de plus en plus utilisés dans les faisceaux de câbles automobiles, cet article analyse et organise la technologie de connexion des faisceaux de câbles de puissance en aluminium, et analyse et compare les performances de différentes méthodes de connexion pour faciliter la sélection ultérieure des méthodes de connexion des faisceaux de câbles de puissance en aluminium.
01 Aperçu
Avec la promotion de l'application de conducteurs en aluminium dans les faisceaux de câbles automobiles, l'utilisation de conducteurs en aluminium au lieu des conducteurs en cuivre traditionnels augmente progressivement.Cependant, dans le processus d'application de fils d'aluminium remplaçant les fils de cuivre, la corrosion électrochimique, le fluage à haute température et l'oxydation des conducteurs sont des problèmes qui doivent être affrontés et résolus au cours du processus d'application.Dans le même temps, l'application de fils d'aluminium remplaçant les fils de cuivre doit répondre aux exigences des fils de cuivre d'origine.Propriétés électriques et mécaniques pour éviter la dégradation des performances.
Afin de résoudre des problèmes tels que la corrosion électrochimique, le fluage à haute température et l'oxydation des conducteurs lors de l'application de fils d'aluminium, il existe actuellement quatre méthodes de connexion courantes dans l'industrie, à savoir : le soudage par friction et le soudage sous pression, le soudage par friction, le soudage par ultrasons et soudage au plasma.
Ce qui suit est une analyse et une comparaison des performances des principes et des structures de connexion de ces quatre types de connexions.
02 Soudage par friction et soudage sous pression
Soudage par friction et assemblage sous pression, utilisez d'abord des tiges de cuivre et des tiges d'aluminium pour le soudage par friction, puis estampez les tiges de cuivre pour former des connexions électriques.Les tiges d'aluminium sont usinées et façonnées pour former des extrémités à sertir en aluminium, et des bornes en cuivre et en aluminium sont produites.Ensuite, le fil d'aluminium est inséré dans l'extrémité de sertissage en aluminium de la borne cuivre-aluminium et serti hydrauliquement via un équipement de sertissage de faisceaux de câbles traditionnel pour terminer la connexion entre le conducteur en aluminium et la borne cuivre-aluminium, comme le montre la figure 1.
Par rapport à d'autres formes de connexion, le soudage par friction et le soudage sous pression forment une zone de transition en alliage cuivre-aluminium grâce au soudage par friction des tiges de cuivre et des tiges d'aluminium.La surface de soudage est plus uniforme et plus dense, évitant ainsi le problème de fluage thermique causé par les différents coefficients de dilatation thermique du cuivre et de l'aluminium., De plus, la formation de la zone de transition de l'alliage évite également efficacement la corrosion électrochimique causée par les différentes activités métalliques entre le cuivre et l'aluminium.Un scellement ultérieur avec des tubes thermorétractables est utilisé pour isoler le brouillard salin et la vapeur d'eau, ce qui évite également efficacement l'apparition de corrosion électrochimique.Grâce au sertissage hydraulique du fil d'aluminium et de l'extrémité à sertir en aluminium de la borne cuivre-aluminium, la structure monofilament du conducteur en aluminium et la couche d'oxyde sur la paroi interne de l'extrémité à sertir en aluminium sont détruites et décollées, puis le froid est complété entre les fils simples et entre le conducteur conducteur en aluminium et la paroi intérieure de l'extrémité à sertir.La combinaison de soudage améliore les performances électriques de la connexion et offre les performances mécaniques les plus fiables.
03 Soudage par friction
Le soudage par friction utilise un tube en aluminium pour sertir et façonner le conducteur en aluminium.Après avoir coupé la face d'extrémité, un soudage par friction est effectué avec la borne en cuivre.La connexion par soudage entre le fil conducteur et la borne en cuivre est réalisée par soudage par friction, comme le montre la figure 2.
Le soudage par friction relie les fils d'aluminium.Tout d'abord, le tube en aluminium est installé sur le conducteur du fil d'aluminium par sertissage.La structure monofilamentaire du conducteur est plastifiée par sertissage pour former une section circulaire serrée.Ensuite, la section transversale de soudage est aplatie en tournant pour terminer le processus.Préparation des surfaces de soudure.Une extrémité de la borne en cuivre est la structure de connexion électrique et l'autre extrémité est la surface de connexion par soudage de la borne en cuivre.La surface de connexion de soudage de la borne en cuivre et la surface de soudage du fil d'aluminium sont soudées et connectées par soudage par friction, puis le flash de soudage est coupé et façonné pour terminer le processus de connexion du fil d'aluminium de soudage par friction.
Comparé à d'autres formes de connexion, le soudage par friction forme une connexion de transition entre le cuivre et l'aluminium grâce au soudage par friction entre les bornes en cuivre et les fils d'aluminium, réduisant efficacement la corrosion électrochimique du cuivre et de l'aluminium.La zone de transition du soudage par friction cuivre-aluminium est ensuite scellée avec une gaine thermorétractable adhésive.La zone de soudage ne sera pas exposée à l’air et à l’humidité, ce qui réduira encore davantage la corrosion.De plus, la zone de soudage est l'endroit où le conducteur en fil d'aluminium est directement connecté à la borne en cuivre par soudage, ce qui augmente efficacement la force d'extraction du joint et simplifie le processus de traitement.
Cependant, les inconvénients existent également dans la connexion entre les fils d'aluminium et les bornes en cuivre-aluminium dans la figure 1. L'application du soudage par friction aux fabricants de faisceaux de câbles nécessite un équipement spécial de soudage par friction séparé, qui a une faible polyvalence et augmente l'investissement en immobilisations de fil. fabricants de harnais.Deuxièmement, lors du soudage par friction Au cours du processus, la structure monofilamentaire du fil est directement soudée par friction avec la borne en cuivre, ce qui entraîne des cavités dans la zone de connexion par soudage par friction.La présence de poussière et d'autres impuretés affectera la qualité finale du soudage, provoquant une instabilité des propriétés mécaniques et électriques de la connexion soudée.
04 Soudage par ultrasons
Le soudage par ultrasons des fils d'aluminium utilise un équipement de soudage par ultrasons pour connecter les fils d'aluminium et les bornes en cuivre.Grâce à l'oscillation à haute fréquence de la tête de soudage de l'équipement de soudage par ultrasons, les monofilaments de fil d'aluminium et les fils d'aluminium et les bornes de cuivre sont connectés ensemble pour compléter le fil d'aluminium et la connexion des bornes de cuivre est illustrée à la figure 3.
La connexion par soudage par ultrasons se produit lorsque les fils d'aluminium et les bornes en cuivre vibrent sous des ondes ultrasonores à haute fréquence.Les vibrations et les frottements entre le cuivre et l’aluminium complètent la connexion entre le cuivre et l’aluminium.Étant donné que le cuivre et l'aluminium ont une structure cristalline métallique cubique à faces centrées, dans un environnement d'oscillation à haute fréquence, dans ces conditions, le remplacement atomique dans la structure cristalline métallique est terminé pour former une couche de transition en alliage, évitant ainsi l'apparition de corrosion électrochimique. .En même temps, pendant le processus de soudage par ultrasons, la couche d'oxyde sur la surface du monofilament conducteur en aluminium est décollée, puis la connexion par soudage entre les monofilaments est terminée, ce qui améliore les propriétés électriques et mécaniques de la connexion.
Comparé à d'autres formes de connexion, l'équipement de soudage par ultrasons est un équipement de traitement couramment utilisé par les fabricants de faisceaux de câbles.Cela ne nécessite pas de nouvel investissement en immobilisations.Dans le même temps, les terminaux utilisent des terminaux estampés en cuivre et le coût du terminal est inférieur, ce qui lui confère le meilleur avantage en termes de coût.Cependant, des inconvénients existent également.Comparé à d’autres formes de connexion, le soudage par ultrasons présente des propriétés mécaniques plus faibles et une mauvaise résistance aux vibrations.Par conséquent, l’utilisation de connexions soudées par ultrasons n’est pas recommandée dans les zones de vibrations à haute fréquence.
05 Soudage plasma
Le soudage au plasma utilise des bornes en cuivre et des fils d'aluminium pour la connexion par sertissage, puis en ajoutant de la soudure, l'arc plasma est utilisé pour irradier et chauffer la zone à souder, faire fondre la soudure, remplir la zone de soudage et terminer la connexion du fil d'aluminium, comme illustré à la figure 4.
Le soudage plasma des conducteurs en aluminium utilise d'abord le soudage plasma des bornes en cuivre, et le sertissage et la fixation des conducteurs en aluminium sont complétés par le sertissage.Les bornes de soudage au plasma forment une structure en forme de tonneau après sertissage, puis la zone de soudage des bornes est remplie de soudure contenant du zinc et l'extrémité sertie est ajoutée de la soudure contenant du zinc.Sous l'irradiation de l'arc plasma, la soudure contenant du zinc est chauffée et fondue, puis pénètre dans l'espace entre les fils dans la zone de sertissage par capillarité pour terminer le processus de connexion des bornes en cuivre et des fils en aluminium.
Les fils d'aluminium soudés au plasma complètent la connexion rapide entre les fils d'aluminium et les bornes en cuivre par sertissage, offrant ainsi des propriétés mécaniques fiables.En même temps, pendant le processus de sertissage, grâce à un taux de compression de 70 % à 80 %, la destruction et le décollement de la couche d'oxyde du conducteur sont achevés, améliorant efficacement les performances électriques, réduisant la résistance de contact des points de connexion et empêchant chauffage des points de connexion.Ajoutez ensuite de la soudure contenant du zinc à l'extrémité de la zone de sertissage et utilisez un faisceau de plasma pour irradier et chauffer la zone de soudage.La soudure contenant du zinc est chauffée et fondue, et la soudure remplit l'espace dans la zone de sertissage par capillarité, obtenant ainsi de l'eau pulvérisée saline dans la zone de sertissage.L'isolation contre la vapeur évite l'apparition de corrosion électrochimique.Dans le même temps, étant donné que la soudure est isolée et tamponnée, une zone de transition est formée, ce qui évite efficacement l'apparition de fluage thermique et réduit le risque d'augmentation de la résistance de connexion sous les chocs chauds et froids.Grâce au soudage au plasma de la zone de connexion, les performances électriques de la zone de connexion sont efficacement améliorées, et les propriétés mécaniques de la zone de connexion sont également encore améliorées.
Comparé à d'autres formes de connexion, le soudage au plasma isole les bornes en cuivre et les conducteurs en aluminium à travers la couche de soudage de transition et la couche de soudage renforcée, réduisant ainsi efficacement la corrosion électrochimique du cuivre et de l'aluminium.Et la couche de soudure renforcée enveloppe la face d'extrémité du conducteur en aluminium afin que les bornes en cuivre et l'âme du conducteur n'entrent pas en contact avec l'air et l'humidité, réduisant ainsi davantage la corrosion.De plus, la couche de soudage de transition et la couche de soudage renforcée fixent étroitement les bornes en cuivre et les joints de fils d'aluminium, augmentant ainsi efficacement la force d'extraction des joints et simplifiant le processus de traitement.Cependant, des inconvénients existent également.L'application du soudage au plasma aux fabricants de faisceaux de câbles nécessite un équipement de soudage au plasma dédié distinct, qui présente une faible polyvalence et augmente l'investissement en immobilisations des fabricants de faisceaux de câbles.Deuxièmement, dans le processus de soudage au plasma, la soudure est réalisée par capillarité.Le processus de remplissage des espaces dans la zone de sertissage est incontrôlable, ce qui entraîne une qualité de soudage finale instable dans la zone de connexion par soudage plasma, entraînant de grands écarts dans les performances électriques et mécaniques.
Heure de publication : 19 février 2024