Kuna alumiiniumjuhtmeid kasutatakse üha enam autotööstuse juhtmestikes, analüüsib ja korraldab see artikkel alumiiniumist toitejuhtmestike ühendustehnoloogiat ning analüüsib ja võrdleb erinevate ühendusmeetodite toimivust, et hõlbustada alumiiniumist toitejuhtmestike ühendusmeetodite hilisemat valimist.
01 Ülevaade
Alumiiniumjuhtide kasutamise edendamisega autode juhtmestikes suureneb järk-järgult alumiiniumjuhtide kasutamine traditsiooniliste vaskjuhtide asemel. Vaskjuhtmete asendamisel alumiiniumjuhtmetega on aga elektrokeemiline korrosioon, kõrge temperatuuriga roomamine ja juhi oksüdeerumine probleemid, millega tuleb tegeleda ja mis tuleb lahendada. Samal ajal peab vaskjuhtmete asendamisel alumiiniumjuhtmetega vastama algsetele vaskjuhtmetele esitatavatele elektrilistele ja mehaanilistele omadustele, et vältida jõudluse halvenemist.
Alumiiniumtraatide pealekandmisel tekkivate probleemide, näiteks elektrokeemilise korrosiooni, kõrge temperatuuriga roomamise ja juhi oksüdeerumise lahendamiseks on tööstuses praegu neli peamist ühendusmeetodit: hõõrdkeevitus ja survekeevitus, hõõrdkeevitus, ultrahelikeevitus ja plasmakeevitus.
Järgnevalt on esitatud nende nelja ühendustiigi ühenduspõhimõtete ja struktuuride analüüs ja jõudluse võrdlus.
02 Hõõrdkeevitus ja survekeevitus
Hõõrdkeevituse ja surveliite puhul kasutatakse esmalt vask- ja alumiiniumvardaid hõõrdkeevituseks ning seejärel stantsitakse vaskvardad elektriühenduste moodustamiseks. Alumiiniumvardad töödeldakse ja vormitakse alumiiniumist pressitud otsteks, valmistades vask- ja alumiiniumklemmid. Seejärel sisestatakse alumiiniumtraat vask-alumiiniumklemmi alumiiniumist pressitud otsa ja pressitakse hüdrauliliselt traditsioonilise juhtmestiku pressimisseadme abil, et luua ühendus alumiiniumjuhi ja vask-alumiiniumklemmi vahel, nagu on näidatud joonisel 1.
Võrreldes teiste ühendusvormidega moodustavad hõõrdkeevitus ja survekeevitus vask- ja alumiiniumvardade hõõrdkeevituse teel vask-alumiiniumsulami üleminekutsooni. Keevituspind on ühtlasem ja tihedam, vältides tõhusalt vase ja alumiiniumi erinevate soojuspaisumistegurite põhjustatud termilise roome probleemi. Lisaks väldib sulami üleminekutsooni moodustumine tõhusalt ka elektrokeemilist korrosiooni, mis on põhjustatud vase ja alumiiniumi erinevatest metalliaktiivsustest. Järgnev tihendamine termokahanevate torudega isoleerib soolapihust ja veeauru, mis samuti tõhusalt väldib elektrokeemilise korrosiooni teket. Alumiiniumtraadi ja vask-alumiiniumklemmi alumiiniumist pressitud otsa hüdraulilise pressimise teel hävitatakse ja kooritakse maha alumiiniumjuhi monofilamentstruktuur ja alumiiniumist pressitud otsa siseseinal olev oksiidikiht ning seejärel toimub külmumine üksikute juhtmete ja alumiiniumjuhi ning pressitud otsa siseseina vahel. Keevituse kombinatsioon parandab ühenduse elektrilist jõudlust ja tagab kõige usaldusväärsema mehaanilise jõudluse.
03 Hõõrdkeevitus
Hõõrdkeevituse käigus pressitakse ja vormitakse alumiiniumjuhti alumiiniumtoru abil. Pärast otsapinna äralõikamist tehakse vaskklemmiga hõõrdkeevitus. Juhtme ja vaskklemmi vaheline keevitusühendus luuakse hõõrdkeevituse abil, nagu on näidatud joonisel 2.
Alumiiniumjuhtmete ühendamine hõõrdkeevitusega. Esmalt paigaldatakse alumiiniumtoru alumiiniumtraadi juhile pressimise teel. Juhi monofilamentstruktuur plastifitseeritakse pressimise teel, et moodustada tihe ümmargune ristlõige. Seejärel tasandatakse keevitusristlõige treimise teel, et protsess lõpule viia. Keevituspindade ettevalmistamine. Vaseklemmi üks ots on elektriühendusstruktuur ja teine ots on vaseklemmi keevitusühenduspind. Vaseklemmi keevitusühenduspind ja alumiiniumtraadi keevituspind keevitatakse ja ühendatakse hõõrdkeevitusega ning seejärel lõigatakse ja vormitakse keevituslaik, et viia lõpule hõõrdkeevitusega alumiiniumtraadi ühendusprotsess.
Võrreldes teiste ühendusviisidega moodustab hõõrdkeevitus vase ja alumiiniumi vahelise üleminekuühenduse vaskklemmide ja alumiiniumtraatide vahelise hõõrdkeevituse kaudu, vähendades tõhusalt vase ja alumiiniumi elektrokeemilist korrosiooni. Vase-alumiiniumi hõõrdkeevituse üleminekutsoon suletakse hilisemas etapis liimiga termokahaneva toruga. Keevitusala ei puutu kokku õhu ja niiskusega, mis vähendab veelgi korrosiooni. Lisaks on keevitusala koht, kus alumiiniumjuht on keevitamise teel otse vaskklemmiga ühendatud, mis suurendab tõhusalt ühenduse väljatõmbejõudu ja lihtsustab töötlemisprotsessi.
Siiski esineb ka puudusi alumiiniumtraatide ja vask-alumiiniumklemmide vahelisel ühendusel, nagu on näidatud joonisel 1. Hõõrdkeevituse rakendamine juhtmestiku tootjatele nõuab eraldi spetsiaalset hõõrdkeevitusseadet, millel on vähe mitmekülgsust ja mis suurendab juhtmestiku tootjate investeeringuid põhivarasse. Teiseks, hõõrdkeevituse käigus keevitatakse traadi monofilamentstruktuur otse vaskklemmiga hõõrdkeevituse teel, mille tulemuseks on õõnsused hõõrdkeevituse ühenduskohas. Tolmu ja muude lisandite olemasolu mõjutab keevituse lõplikku kvaliteeti, põhjustades keevitusühenduse mehaaniliste ja elektriliste omaduste ebastabiilsust.
04 Ultraheli keevitamine
Alumiiniumtraatide ultrahelikeevitamisel kasutatakse ultraheli keevitusseadmeid alumiiniumtraatide ja vaskklemmide ühendamiseks. Ultraheli keevitusseadme keevituspea kõrgsagedusliku võnkumise abil ühendatakse alumiiniumtraadi monofilamentid ning alumiiniumtraadid ja vaskklemmid, et moodustada alumiiniumtraat. Vaskklemmide ühendus on näidatud joonisel 3.
Ultraheli keevitusühendus tekib siis, kui alumiiniumjuhtmed ja vaskklemmid vibreerivad kõrgsageduslike ultrahelilainete mõjul. Vase ja alumiiniumi vaheline vibratsioon ja hõõrdumine viivad vase ja alumiiniumi vahelise ühenduse lõpule. Kuna nii vasel kui ka alumiiniumil on pinnakeskne kuubiline metallkristallstruktuur, toimub kõrgsageduslikus võnkumiskeskkonnas metallkristallstruktuuris aatomite asendus, moodustades sulami üleminekukihi, mis hoiab ära elektrokeemilise korrosiooni tekkimise. Samal ajal eemaldatakse ultraheli keevitusprotsessi käigus alumiiniumjuhtme monofilamendi pinnal olev oksiidikiht ja seejärel viiakse lõpule monofilamentide vaheline keevitusühendus, mis parandab ühenduse elektrilisi ja mehaanilisi omadusi.
Võrreldes teiste ühendusvormidega on ultraheli keevitusseadmed juhtmestiku tootjate seas levinud töötlemisseadmed. Need ei nõua uusi investeeringuid põhivarasse. Samal ajal kasutatakse klemmides vaskstantsiga klemme ja klemmide maksumus on madalam, seega on neil parim hinnaeelis. Siiski on ka puudusi. Võrreldes teiste ühendusvormidega on ultraheli keevitusseadmetel nõrgemad mehaanilised omadused ja halb vibratsioonikindlus. Seetõttu ei ole ultraheli keevitusühenduste kasutamine kõrgsagedusliku vibratsiooniga piirkondades soovitatav.
05 Plasmakeevitus
Plasmakeevitamisel kasutatakse krimpühenduste jaoks vaskklemme ja alumiiniumtraate ning seejärel joote lisamise teel plasmakaar kiiritab ja kuumutab keevitatavat ala, sulatab joote, täidab keevitusala ja viib lõpule alumiiniumtraadi ühenduse, nagu on näidatud joonisel 4.
Alumiiniumjuhtmete plasmakeevitamisel kasutatakse esmalt vaskklemmide plasmakeevitust ning seejärel alumiiniumjuhtmete pressimine ja kinnitamine toimub pressimise teel. Plasmakeevituse klemmid moodustavad pärast pressimist tünnikujulise struktuuri, seejärel täidetakse klemmide keevitusala tsingi sisaldava joodisega ja pressitud otsa lisatakse tsinki sisaldavat joodist. Plasmakaare kiirguse all kuumutatakse ja sulatatakse tsinki sisaldav joodis ning seejärel siseneb see kapillaaride toimel pressimisala juhtmevahesse, et viia lõpule vaskklemmide ja alumiiniumjuhtmete ühendusprotsess.
Alumiiniumtraatide plasmakeevitusega kiire ühendus alumiiniumtraatide ja vaskklemmide vahel toimub pressimise teel, tagades usaldusväärsed mehaanilised omadused. Samal ajal toimub pressimisprotsessi käigus 70–80% surveastme abil juhi oksiidikihi hävimine ja koorumine, mis parandab tõhusalt elektrilist jõudlust, vähendab ühenduspunktide kontakttakistust ja hoiab ära ühenduspunktide kuumenemise. Seejärel lisatakse pressimisala otsa tsinki sisaldav joodis ning keevitusala kiiritatakse ja kuumutatakse plasmakiirega. Tsinki sisaldav joodis kuumutatakse ja sulatatakse ning joodis täidab kapillaarselt pressimisala tühimiku, saavutades pressimisalasse soolase vee pihustuse. Auruisolatsioon hoiab ära elektrokeemilise korrosiooni tekkimise. Samal ajal, kuna joodis on isoleeritud ja puhverdatud, tekib üleminekutsoon, mis hoiab ära termilise roome ja vähendab ühendustakistuse suurenemise ohtu kuuma- ja külmalöökide korral. Ühendusala plasmakeevituse abil paraneb ühendusala elektriline jõudlus ja paranevad veelgi ühendusala mehaanilised omadused.
Võrreldes teiste ühendusvormidega isoleerib plasmakeevitus vaskklemmid ja alumiiniumjuhtmed ülemineku-keevituskihi ja tugevdatud keevituskihi abil, vähendades tõhusalt vase ja alumiiniumi elektrokeemilist korrosiooni. Tugevdatud keevituskiht ümbritseb alumiiniumjuhi otsapinda nii, et vaskklemmid ja juhi südamik ei puutu kokku õhu ja niiskusega, vähendades veelgi korrosiooni. Lisaks fikseerivad ülemineku-keevituskiht ja tugevdatud keevituskiht tihedalt vaskklemmid ja alumiiniumtraadi ühendused, suurendades tõhusalt ühenduste väljatõmbejõudu ja lihtsustades töötlemisprotsessi. Siiski on ka puudusi. Plasmakeevituse rakendamine juhtmestiku tootjatele nõuab eraldi spetsiaalset plasmakeevitusseadet, millel on vähe mitmekülgsust ja mis suurendab juhtmestiku tootjate investeeringuid põhivarasse. Teiseks, plasmakeevitusprotsessis toimub jootetamine kapillaartoime abil. Pressimise piirkonnas toimuvate tühimike täitmise protsess on kontrollimatu, mille tulemuseks on plasmakeevituse ühenduskohas ebastabiilne lõplik keevituskvaliteet, mis omakorda põhjustab suuri kõrvalekaldeid elektrilistes ja mehaanilistes omadustes.
Postituse aeg: 19. veebruar 2024