Die hoë digtheid en koste van tradisionele koperdrade in motors het die bedryf aangespoor om alternatiewe materiale te soek om kostevermindering en liggewig te bewerkstellig. Aluminium het 'n ideale plaasvervanger vir koper geword vanweë die goeie geleidingsvermoë, lae digtheid en lae koste, maar dit het ook probleme soos lae sterkte en maklike oksidasie. Die artikel fokus op groot-afdeling motorkabels, en ondersoek diep die tegniese probleme wat opgelos moet word wanneer koper met aluminium vervang word, insluitend geleidingsvermoë, sterkte, drukkruip, oksidasie en verskille in termiese uitbreidingskoëffisiënte. Deur die ontleding van internasionale motordraadstandaarde, is 'n uitvoerbaarheidstudie oor die vervanging van koper met aluminium uitgevoer, en 'n spesifieke tegniese oplossing is voorgestel: met behulp van 1 reeks suiwer aluminiumdraad met 'n groter dwarssnitarea om koperdraad te vervang, volgens die beginsel van ekwivalente weerstand; Die verskaffing van twee draad- en terminale verbindingsoplossings: wrywingsweis en ultrasoniese sweiswerk, en met behulp van dubbelwandige kleefhitte-krimpbuise vir verseëling. Die artikel bied 'n nuwe pad met verwysingswaarde vir motorondernemings om kostevermindering en liggewig te bewerkstellig.

Automotive -bedrading is oral in die motorliggaam. Tradisionele drade is gemaak van elektrolitiese koper wat deur spesiale prosesse gesmee, getrek en hang is. As gevolg van die hoë digtheid van koper, is die totale gewig van die voertuigbedrading meer as 20 kg en is die koste hoog, wat kostedruk by ondernemings bring. Vir hierdie doel ondersoek die bedryf aktief alternatiewe materiale vir koperdrade om die doelwitte van kostevermindering en liggewig te bereik. Onder algemene geleiersmateriaal is aluminium 'n ideale plaasvervanger. Dit het 'n goeie geleidingsvermoë, slegs tweede as koper onder algemeen gebruikte metale, en is lig in gewig. Die digtheid daarvan is ongeveer 30% van die koper en die koste daarvan is slegs 20% ~ 30% van die koper, maar dit het probleme soos lae sterkte en maklike oksidasie. Hierdie artikel stel 'n verwysingstegniese oplossing voor vir die vervanging van koper met aluminium vir motorkabels met 'n groot gedeelte.

1. Tegniese probleme wat opgelos moet word wanneer koper met aluminium vervang word

Aluminium is beter as koper in koste en kwaliteit, en het 'n warm plek geword vir kostevermindering en liggewignavorsing by motorondernemings. Aluminium vervang koper het egter steeds tegniese probleme.

1) Die geleidingsvermoë van aluminium is minderwaardig as koper. As die probleem opgelos word deur die dwarsdeursnit van aluminiumdraad te verhoog, moet die aluminiumdraadspesifikasie met 1 ~ 2-vlakke verhoog word, wat die aluminiumdraad-harnas groter sal maak as die koperdraad. Die installasieruimte en buigradius moet oorweeg word wanneer die tuig reël.

2) Aluminium het 'n lae sterkte. Die meganiese sterkte is slegs 1 / 3 van die koper, en dit is maklik om tydens die krimp gebreek te word. As die motor ry, vibreer die draad en is dit maklik om te breek, dus moet die sterkte van die aluminiumdraad verhoog word.

3) Aluminium het 'n beduidende drukverskynsel. Op ongeveer 80 ℃ versterk die kruip onder druk, terwyl koper bo 230 moet wees om 'n sekere mate van drukkruip te toon. Die kompressiewe kruipkenmerke van aluminium sal veroorsaak dat die verbindingspunt los is met temperatuurveranderinge en tyd nadat die terminale geknip is, wat die elektriese werkverrigting van die draad beïnvloed.

Daarom benodig aluminium-koperverbindingstegnologie spesiale ontwerp om betroubare elektriese werkverrigting gedurende die lewensiklus van die produk te verseker.

4) Aluminium is chemies aktief. Dit word maklik geoksideer as dit aan lug blootgestel word, wat 'n digte en harde aluminiumoksiedfilm vorm. Aluminiumoksied het sterk isolasie -eienskappe en sal die geleidingsvermoë van aluminiumdrade beïnvloed. Wanneer aluminium koperklemme in 'n vogtige en energieke omgewing kontak, is dit maklik om 'n galvaniese reaksie te vorm, wat elektrochemiese korrosie by die verbinding veroorsaak en die aluminiumgeleier korroder. Hierdie situasie moet vermy word.

5) Aluminium en koper het verskillende termiese uitbreidingskoëffisiënte. Na langtermyn afwisseling van warm en koud, is die verbinding maklik om los te maak, wat die betroubaarheid van die verbindingspunt beïnvloed.

2. Maatskaplikheidsanalise en tegniese oplossings van aluminium vervang koper

1) uitvoerbaarheidsanalise

Internasionaal is daar drie belangrikste motordraadstandaarde: Amerikaans, Japannees en Europees. Met die wêreldwye integrasie van industriële tegnologie in die motorbedryf, beweeg die draadstandaarde van verskillende lande geleidelik nader aan die ISO -reeks internasionale standaarde. Op die oomblik gebruik die meeste binnelandse motor-OEM's koperkerndrade en volg die ISO 19642-5 en ISO 6722-1 Internasionale standaarde. Hierdie twee standaarde het soortgelyke tegniese vereistes vir koperkoperdrade van die motor, en albei spesifiseer die weerstand, weerstaan spanning en ander eienskappe van die drade in detail. Onder hulle het ISO 19642-5 meer gedetailleerde vereistes vir draadprestasie.

Buitelandse aluminiumdrade word al minstens 30 jaar in industriële toepassings gebruik. Hulle is die eerste keer in die lugvaartbedryf gebruik en in die vroeë 21ste eeu in die motorveld begin gebruik. In 2013 is die amptelike internasionale standaard ISO 6722-2 vir Automotive Aluminium-drade vrygestel, en in 2019 is die soortgelyke ISO 19642-6 vrygestel. Internasionale standaarde ISO 19642-6 en ISO 6722-2 bied tegniese vereistes vir geleierdiameter, weerstand, isolasievolume-weerstand, ens. Die twee standaarde is soortgelyk aan inhoud, en ISO 19642-6 het meer gedetailleerde vereistes vir die uitvoering van aluminium-geleiers van die motor. Daarom moet die ontwerp van die skema hierdie twee internasionale standaarde volledig oorweeg.

Aluminiumgeleiers moet gelykstaande wees aan kopergeleiers en aan drie punte voldoen: eerstens moet hulle sorg dat hulle soortgelyke geleidingsvermoë en ander eienskappe het as die vervangde kopergeleiers, wat verseker dat die oorspronklike stroombaanfunksie basies gehandhaaf word terwyl die geleiermateriaal vervang word; Tweedens, verhoed dat die aluminiumdraad geoksideer word; Derdens, bereik 'n betroubare verband tussen die aluminiumdraad en die terminale, omdat die aluminiummateriaal 'n lae hardheid het en kan moeg en breek na buiging, wikkeling en hoë frekwensie vibrasie.

2) Alternatiewe vir kraglyngeleiers

In vergelyking met die internasionale standaarde ISO 19642-5 en ISO 6722-1 vir kopergeleiers, en ISO 19642-6 en ISO 6722-2 vir aluminiumgeleiers, kan gesien word dat die aluminiumgeleier 'n groter spesifikasie benodig om 'n geleidingsvermoë te verkry, soortgelyk aan die van die koper-geleier.

Die Europese aluminium- en aluminiumlegeringsamestelling Standard EN 573-3: 2003 bepaal dat aluminium- en aluminiumlegerings in 8 reekse verdeel kan word. Onder hulle is reeks 1 suiwer aluminiumdraad met 'n aluminiuminhoud van meer as 99%; Reeks 2 tot 8 aluminiumlegerings is nuwe aluminium-gebaseerde saamgestelde legerings wat ontwikkel is deur verskillende verhoudings van Si, Fe, Cu, MG, MN, nano-ceramics en koolstofnanomateriale tot suiwer aluminium toe te voeg. Die matriks is 'n hittebehandelde legering. Onder die voorwaarde om sekere geleidingsvermoë te verseker, word die treksterkte van die aluminiumlegering maksimeer, terwyl dit voldoende verlenging verseker.

Die eienskappe van 1 reeks suiwer aluminiumdraad is hoë geleidingsvermoë, goeie termiese geleidingsvermoë, treksterkte van 60 ~ 110MPa en die verlenging van geleier groter as 12%. Dit is die mees gebruikte aluminiumgeleier vir motorkabels. Hierdie graad van aluminiumdraad is geskik vir kragkoorde met groot deursnee.

Samevattend kan die beginsel van ekwivalente weerstand gevolg word om koperdraad met suiwer aluminiumdraad met 'n groter deursnee-gebied te vervang, en die weerstand van die drade voor en na vervanging is dieselfde of naby. Byvoorbeeld, die dwarssnit van die oorspronklike koperdraad is 35 mm2, en die maksimum weerstand van die geleier per eenheidslengte by 20 ℃ is 0.527mΩ / m. Die aluminiumgeleierspesifikasie met die naaste weerstandsparameter moet tot 60 mm2 verhoog word. Op hierdie tydstip is die maksimum weerstand van die geleier per lengte van die eenheid by 20 ℃ 0,525 mΩ / m.
3) Verbindingskema tussen drade en terminale
① FRICTION SWIS OPLOSSING

Wrywing Sweistegnologie het meer as honderd jaar gelede ontstaan. Dit gebruik die hitte wat gegenereer word deur die wrywing van die werkstuk van die werkstuk om die werkstuk plastiek onder druk te vervorm en sodoende sweiswerk te bewerkstellig. Hierdie tegnologie word wyd gebruik in die siviele en lugvaartvelde.

Die toerusting dryf die werkstuk om baie hitte op te wek deur wrywing, wat die hardheid van die metaal verminder, die plastisiteit verbeter, en die metaalatome diffuus en koel maak en mekaar kristalliseer om 'n ferm wrywingsweisgewrig te vorm. Terselfdertyd vernietig hoëspoedwrywing die oksiedfilm op die metaaloppervlak en verbeter die geleidingsvermoë van die gelaste gewrig. In vergelyking met tradisionele samesmeltingsweiswerk, het wrywingsweis die volgende eienskappe: eerstens het die gelaste gewrig hoë sterkte, stabiele gehalte, goeie komponentkonsistensie, en die gewrigsterkte is gelykstaande aan dié van die moedermateriaal; Tweedens is dit energiebesparend en omgewingsvriendelik, sonder die behoefte aan sweisstawe en beskermende gasse, geen giftige of skadelike gasse word tydens die sweisproses opgewek nie, en die toerusting verbruik min krag; Derdens kan wrywingsweiswerk die sweis van verskillende materiale bewerkstellig, die gewrig het geen porieë of insluitings nie, en geen elektrochemiese korrosie kom voor nie.

In hierdie oplossing neem die "L" -vormige koper-aluminium-saamgestelde terminale 'n roterende wrywingsweisproses aan om die eindgesmede koperplaat en die stert suiwer aluminiumsilinder te verbind. Die vervalste koperplaat word gebruik om aan die battery of voorgereg te sit. Dit is gemaak van koper, het 'n hoë sterkte, is nie maklik om te breek tydens die installasie nie, en die blik op die oppervlak kan die elektrochemiese korrosie verlig wat veroorsaak word deur die kontak tussen die koper en die motorliggaam. Die stert suiwer aluminiumsilinder is 'n kolom -hol struktuur wat gebruik word om die aluminiumgeleier te verbind. Nadat die aluminiumgeleier deur spesiale toerusting in die suiwer aluminiumsilinder geplaas is, word dit geknip deur toerusting te smee. Die suiwer aluminiumdraad en die suiwer aluminiumsilinder is van dieselfde materiaal gemaak en het dieselfde termiese uitbreidingskoëffisiënt, wat moegheidsbreuk kan vermy wanneer hoë en lae temperature afwissel as gevolg van die verskil in termiese uitbreidingskoëffisiënt.

Die voordele van hierdie oplossing is: die vervalste koperplaat kan aan die monteervereistes voldoen, en die aluminiumbuis wat die aluminiumdraad verbind, kan moegheidsbreuk vermy wat veroorsaak word deur die verskillende termiese uitbreidingskoëffisiënte van die tradisionele koperterminal en die aluminiumgeleier, wat nie net die probleem van die terminale installasie oplos nie, maar ook die probleem van die verbinding tussen die aluminium geleier oplos.

Nadat die klem aan die aluminiumgeleier gekoppel is, kan 'n dubbelwandige hittekrimpbuis met gom gebruik word vir verseëling. Die hitte -krimpbuis het isolasie, korrosiebestandheid en slytweerstand. Nadat dit deur spesiale toerusting verhit is, krimp die buitenste muur, en die soliede gom op die binnewand smelt in vloeibare gom, wat die terminale verbindingsgedeelte en die oppervlak van die draadisolasievel bedek. Na afkoeling en stolling kan dit verseëling en korrosiebestandheid bereik, en die oksidasie -korrosie by die gewrig voorkom.
②ultrasoniese sweisoplossing

Sedert die 1980's is ultrasoniese metaalsweis -tegnologie op die sweiswerk van die draadbok toegepas, met behulp van ultrasoniese frekwensie -vibrasie -energie om die metaalmolekulêre roosterstruktuur te herorganiseer en dieselfde of verskillende metale te verbind. Die gelaste gewrig bewerkstellig metallurgiese binding sonder om die ouermateriaal te smelt, wat tot vaste-toestand-sweiswerk behoort en die spatsel en oksidasie van gewone sweiswerk effektief kan vermy.

Ultrasoniese sweistegnologie word wyd gebruik in die verband van drade en drade, drade en terminale. Die sweisproses is vinnig en die prosesparameters kan gedurende die hele proses gemonitor word. Die gelaste gewrig is 'n suiwer metaalaansluiting wat nie maklik beïnvloed word deur veroudering, kruip en moegheid nie. Die verbinding is ferm, die betroubaarheid is groot, en die kontakweerstand is laag.

Hierdie tegnologie kan dieselfde of verskillende materiale, soos koper en aluminium, verbind. Aangesien die metaal direk gesweis is, is geen addisionele soldeersel of vloed nodig nie. Daarbenewens het ultrasoniese sweiswerk lae termiese spanning op die materiaal en verander dit basies nie die eienskappe van die gelaste materiaal en die omliggende materiale nie. Ultrasoniese sweiswerk het 'n eenvoudige proses, hoë gewrigsterkte, goeie geleidingsvermoë en 'n wye verskeidenheid geleierspesifikasies wat gesweis kan word. Gedeelte met 'n dwarsdeursnit van 160 mm2 of selfs groter kan gesweis word. Soortgelyk aan wrywingsweistegnologie, is ultrasoniese sweistegnologie geskik vir die verbinding van verskillende materiale en vorms, soos koper en aluminium, draad en plaat, en word dit wyd gebruik in die draad- en kabelbedryf. Daarom gebruik hierdie oplossing koperterminale, wat deur ultrasoniese sweistegnologie aan suiwer aluminiumgeleiers gekoppel is, en word geknip en vasgemaak met kloue aan die einde van die terminale om die betroubaarheid van die verbinding te verbeter. Net so kan dubbelwandige kleefkrimpbuise gebruik word om die verbinding te verseël om oksidasie-korrosie by die gewrig te voorkom.

3. Samevatting

Op grond van die huidige situasie van hoë koste en swaar gewig van die koperdrade van die motor, bestudeer hierdie artikel die prestasiestandaarde van koper- en aluminiumdrade, en stel 'n tegniese oplossing voor vir die vervanging van koperdrade met aluminiumdrade, wat 'n nuwe manier bied vir ondernemings om koste te verminder en gewig te verminder.