Mae dwysedd uchel a chost gwifrau copr traddodiadol mewn automobiles wedi ysgogi'r diwydiant i geisio deunyddiau amgen i sicrhau lleihau costau ac ysgafn. Mae alwminiwm wedi dod yn lle delfrydol yn lle copr oherwydd ei ddargludedd da, dwysedd isel a chost isel, ond mae ganddo hefyd broblemau fel cryfder isel ac ocsidiad hawdd. Mae'r erthygl yn canolbwyntio ar geblau pŵer modurol adran fawr, ac yn archwilio'r anawsterau technegol y mae angen eu datrys yn ddwfn wrth ddisodli copr ag alwminiwm, gan gynnwys dargludedd, cryfder, ymgripiad cywasgol, ocsidiad a gwahaniaethau mewn cyfernodau ehangu thermol. Trwy ddadansoddi safonau gwifren modurol rhyngwladol, cynhaliwyd astudiaeth ddichonoldeb ar ddisodli copr ag alwminiwm, a chynigiwyd datrysiad technegol penodol: gan ddefnyddio gwifren alwminiwm pur 1 cyfres gydag ardal drawsdoriadol fwy i ddisodli gwifren gopr, gan ddilyn egwyddor ymwrthedd cyfatebol; Darparu dau ddatrysiad cysylltiad gwifren a therfynell: weldio ffrithiant a weldio ultrasonic, a defnyddio tiwbiau crebachu gludiog â waliau dwbl i'w selio. Mae'r erthygl yn darparu llwybr newydd gyda gwerth cyfeirio i gwmnïau modurol i leihau costau a phwysau ysgafn.

Mae harneisiau gwifrau modurol ar hyd a lled corff y ceir. Gwneir gwifrau traddodiadol o gopr electrolytig purdeb uchel wedi'i ffugio, eu tynnu a'u colfachu gan brosesau arbennig. Oherwydd dwysedd uchel copr, mae cyfanswm pwysau harnais gwifrau'r cerbyd yn fwy na 20kg ac mae'r gost yn uchel, sy'n dod â phwysau cost i fentrau. I'r perwyl hwn, mae'r diwydiant wrthi'n archwilio deunyddiau amgen ar gyfer gwifrau copr i gyflawni'r nodau o leihau costau a phwysau ysgafn. Ymhlith deunyddiau dargludyddion cyffredin, mae alwminiwm yn eilydd delfrydol. Mae ganddo ddargludedd da, yn ail yn unig i gopr ymhlith metelau a ddefnyddir yn gyffredin, ac mae'n ysgafn o ran pwysau. Mae ei ddwysedd tua 30% o gopr a dim ond 20% ~ 30% o gopr yw ei gost, ond mae ganddo broblemau fel cryfder isel ac ocsidiad hawdd. Mae'r erthygl hon yn cynnig datrysiad technegol cyfeirio ar gyfer disodli copr ag alwminiwm ar gyfer ceblau pŵer modurol adran fawr.

1.Technegol Materion y mae angen eu datrys wrth ddisodli copr ag alwminiwm

Mae alwminiwm yn well na chopr o ran cost ac ansawdd, ac mae wedi dod yn fan poeth ar gyfer lleihau costau ac ymchwil ysgafn mewn cwmnïau ceir. Fodd bynnag, mae alwminiwm yn disodli copr yn dal i wynebu rhai anawsterau technegol.

1) Mae dargludedd alwminiwm yn israddol i gopr. Os datrysir y broblem trwy gynyddu ardal drawsdoriadol gwifren alwminiwm, mae angen cynyddu'r fanyleb gwifren alwminiwm ar lefel 1 ~ 2, a fydd yn gwneud yr harnais gwifren alwminiwm yn fwy na'r harnais gwifren gopr. Mae angen ystyried y gofod gosod a'r radiws plygu wrth drefnu'r harnais.

2) Mae gan alwminiwm gryfder isel. Dim ond 1 / 3 o gopr yw'r cryfder mecanyddol, ac mae'n hawdd cael ei dorri wrth ei rimpio. Pan fydd y car yn gyrru, mae'r wifren yn dirgrynu ac mae'n hawdd ei thorri, felly mae angen cynyddu cryfder y wifren alwminiwm.

3) Mae gan alwminiwm ffenomen ymgripiad cywasgol sylweddol. Ar oddeutu 80 ℃, mae'r ymgripiad yn dwysáu o dan bwysau, tra bod angen i gopr fod yn uwch na 230 ℃ i ddangos rhywfaint o ymgripiad cywasgol. Bydd nodweddion ymgripiol cywasgol alwminiwm yn achosi i'r pwynt cysylltu lacio gyda newidiadau tymheredd ac amser ar ôl i'r derfynfa gael ei chrimpio, gan effeithio ar berfformiad trydanol y wifren.

Felly, mae angen dyluniad arbennig ar dechnoleg cysylltiad alwminiwm-copr i sicrhau perfformiad trydanol dibynadwy trwy gydol cylch bywyd y cynnyrch.

4) Mae alwminiwm yn weithredol yn gemegol. Mae'n hawdd ei ocsidio pan fydd yn agored i aer, gan ffurfio ffilm ocsid alwminiwm trwchus a chaled. Mae gan alwminiwm ocsid briodweddau inswleiddio cryf a bydd yn effeithio ar ddargludedd gwifrau alwminiwm. Pan fydd alwminiwm yn cysylltu â therfynellau copr mewn amgylchedd llaith ac egniol, mae'n hawdd ffurfio adwaith galfanig, gan achosi cyrydiad electrocemegol yn y cysylltiad a chyrydu'r dargludydd alwminiwm. Rhaid osgoi'r sefyllfa hon.

5) Mae gan alwminiwm a chopr wahanol gyfernodau ehangu thermol. Ar ôl eiliad tymor hir o boeth ac oer, mae'n hawdd llacio’r cysylltiad, gan effeithio ar ddibynadwyedd y pwynt cysylltu.

2. Dadansoddiad o Amwy a Datrysiadau Technegol Alwminiwm yn disodli copr

1) Dadansoddiad dichonoldeb

Yn rhyngwladol, mae tair prif safon wifren fodurol: Americanaidd, Japaneaidd ac Ewropeaidd. Gydag integreiddiad byd -eang technoleg ddiwydiannol yn y diwydiant modurol, mae safonau gwifren gwahanol wledydd yn symud yn agosach yn agosach at gyfres ISO o safonau rhyngwladol. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o OEMs ceir domestig yn defnyddio gwifrau craidd copr ac yn dilyn safonau rhyngwladol ISO 19642-5 ac ISO 6722-1. Mae gan y ddwy safon hyn ofynion technegol tebyg ar gyfer gwifrau craidd copr modurol, ac mae'r ddau yn nodi gwrthsefyll, gwrthsefyll foltedd a nodweddion eraill y gwifrau yn fanwl. Yn eu plith, mae gan ISO 19642-5 ofynion manylach ar gyfer perfformiad gwifren.

Defnyddiwyd gwifrau alwminiwm tramor mewn cymwysiadau diwydiannol am o leiaf 30 mlynedd. Fe'u defnyddiwyd gyntaf yn y diwydiant hedfan a dechreuwyd eu defnyddio yn y maes modurol yn gynnar yn yr 21ain ganrif. Yn 2013, rhyddhawyd y safon ryngwladol swyddogol ISO 6722-2 ar gyfer gwifrau alwminiwm modurol, ac yn 2019, rhyddhawyd yr ISO 19642-6 tebyg. Mae safonau rhyngwladol ISO 19642-6 ac ISO 6722-2 yn darparu gofynion technegol ar gyfer diamedr dargludydd, gwrthiant, gwrthiant cyfaint inswleiddio, ac ati. Mae'r ddwy safon yn debyg o ran cynnwys, ac mae gan ISO 19642-6 ofynion manylach ar gyfer perfformio dargludyddion alwminiwm modurol. Felly, mae angen i ddyluniad y cynllun ystyried y ddwy safon ryngwladol hon yn gynhwysfawr.

Rhaid i ddargludyddion alwminiwm fod yn cyfateb i ddargludyddion copr a chwrdd â thri phwynt: Yn gyntaf, rhaid iddynt sicrhau bod ganddynt ddargludedd tebyg ac eiddo eraill i'r dargludyddion copr a ddisodlwyd, gan sicrhau bod y swyddogaeth gylched wreiddiol yn cael ei chynnal yn y bôn wrth ddisodli'r deunydd dargludydd; Yn ail, atal y wifren alwminiwm rhag cael ei ocsidio; Yn drydydd, cyflawnwch gysylltiad dibynadwy rhwng y wifren alwminiwm a'r derfynfa, oherwydd bod gan y deunydd alwminiwm galedwch isel a gall flinder a thorri ar ôl plygu, troelli, a dirgryniad amledd uchel.

2) dewisiadau amgen ar gyfer dargludyddion llinell bŵer

Gan gymharu'r safonau rhyngwladol ISO 19642-5 ac ISO 6722-1 ar gyfer dargludyddion copr, ac ISO 19642-6 ac ISO 6722-2 ar gyfer dargludyddion alwminiwm, gellir gweld pan fydd y gwrthiant yn debyg, bod angen manyleb fwy mwy ar yr arweinydd alwminiwm i gyflawni dargludedd tebyg i ymddygiad copr.

Mae safon cyfansoddiad aloi alwminiwm ac alwminiwm Ewropeaidd EN 573-3: 2003 yn nodi y gellir rhannu aloion alwminiwm ac alwminiwm yn 8 cyfres. Yn eu plith, mae Cyfres 1 yn wifren alwminiwm pur gyda chynnwys alwminiwm o fwy na 99%; Mae aloion alwminiwm Cyfres 2 i 8 yn aloion cyfansawdd newydd wedi'u seilio ar alwminiwm a ddatblygwyd trwy ychwanegu gwahanol gyfrannau o Si, Fe, Cu, Mg, MN, nano-cerameg a nanoddefnyddiau carbon i alwminiwm pur. Mae'r matrics yn aloi cryfach wedi'i drin â gwres. O dan yr amod o sicrhau dargludedd penodol, mae cryfder tynnol yr aloi alwminiwm yn cael ei gynyddu i'r eithaf, wrth sicrhau elongation digonol.

Nodweddion gwifren alwminiwm pur 1 cyfres yw dargludedd uchel, dargludedd thermol da, cryfder tynnol o 60 ~ 110mpa, ac elongation dargludyddion sy'n fwy na 12%. Dyma'r dargludydd alwminiwm a ddefnyddir amlaf ar gyfer ceblau modurol. Mae'r radd hon o wifren alwminiwm yn addas ar gyfer cortynnau pŵer diamedr mawr.

I grynhoi, gellir dilyn yr egwyddor o wrthwynebiad cyfatebol i ddisodli gwifren gopr â gwifren alwminiwm pur ag ardal drawsdoriadol fwy, ac mae gwrthiant y gwifrau cyn ac ar ôl ailosod yr un peth neu'n agos. Er enghraifft, ardal drawsdoriadol y wifren gopr wreiddiol yw 35mm2, ac gwrthiant uchaf y dargludydd fesul hyd uned ar 20 ℃ yw 0.527mΩ / m. Mae angen cynyddu'r fanyleb dargludydd alwminiwm gyda'r paramedr gwrthiant agosaf i 60mm2. Ar yr adeg hon, gwrthiant uchaf y dargludydd fesul hyd uned ar 20 ℃ yw 0.525mΩ / m.
3) Cynllun cysylltu rhwng gwifrau a therfynellau
Datrysiad weldio ffricio

Tarddodd technoleg weldio ffrithiant fwy na chan mlynedd yn ôl. Mae'n defnyddio'r gwres a gynhyrchir gan ffrithiant yr arwyneb cyswllt workpiece i wneud y darn gwaith yn anffurfio'n blastig dan bwysau, a thrwy hynny gyflawni weldio. Defnyddir y dechnoleg hon yn helaeth yn y meysydd sifil ac awyrofod.

Mae'r offer yn gyrru'r darn gwaith i gynhyrchu llawer o wres trwy ffrithiant, sy'n lleihau caledwch y metel, yn gwella'r plastigrwydd, ac yn gwneud yr atomau metel yn wasgaredig ac yn cŵl ac yn crisialu ei gilydd i ffurfio cymal weldio ffrithiant cadarn. Ar yr un pryd, mae ffrithiant cyflym yn dinistrio'r ffilm ocsid ar yr wyneb metel ac yn gwella dargludedd y cymal wedi'i weldio. O'i gymharu â weldio ymasiad traddodiadol, mae gan weldio ffrithiant y nodweddion canlynol: Yn gyntaf, mae gan y cymal wedi'i weldio gryfder uchel, ansawdd sefydlog, cysondeb cydran da, ac mae'r cryfder ar y cyd yn cyfateb i gryfder y deunydd rhiant; Yn ail, mae'n arbed ynni ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd, heb yr angen am wiail weldio a nwyon amddiffynnol, ni chynhyrchir unrhyw nwyon gwenwynig na niweidiol yn ystod y broses weldio, ac nid yw'r offer yn defnyddio fawr o bŵer; Yn drydydd, gall weldio ffrithiant gyflawni weldio deunyddiau annhebyg, nid oes gan y cymal mandyllau na chynhwysion, ac nid oes cyrydiad electrocemegol yn digwydd.

Yn yr hydoddiant hwn, mae'r derfynell gyfansawdd copr-alwminiwm copr "L" yn mabwysiadu proses weldio ffrithiant cylchdro i gysylltu'r plât copr ffug ffug a silindr alwminiwm pur y gynffon. Defnyddir y plât copr ffug i ymgynnull i'r batri neu gychwyn. Mae wedi'i wneud o bres, mae ganddo gryfder uchel, nid yw'n hawdd ei dorri wrth ei osod, a gall y tinning arwyneb leddfu'r cyrydiad electrocemegol a achosir gan y cyswllt rhwng y pres a chorff y car. Mae silindr alwminiwm pur y gynffon yn strwythur gwag columnar a ddefnyddir i gysylltu'r dargludydd alwminiwm. Ar ôl i'r dargludydd alwminiwm gael ei roi yn y silindr alwminiwm pur gan offer arbennig, mae'n cael ei grimpio gan offer ffugio. Mae'r wifren alwminiwm pur a'r silindr alwminiwm pur wedi'u gwneud o'r un deunydd ac mae ganddynt yr un cyfernod ehangu thermol, a all osgoi torri blinder pan fydd tymereddau uchel ac isel bob yn ail oherwydd y gwahaniaeth mewn cyfernod ehangu thermol.

Manteision yr ateb hwn yw: gall y plât copr ffug fodloni gofynion y cynulliad, a gall y tiwb alwminiwm sy'n cysylltu'r wifren alwminiwm osgoi toriad blinder a achosir gan wahanol gyfernodau ehangu thermol y derfynfa gopr traddodiadol a'r dargludydd alwminiwm rhwng y tymor, ond yn datrys y problem o gryfder, ond yn torri'r problem, ond yn gwneud problem, ond yn peri problem, ond yn gosod cryfder, ond yn terfynu cryfder, ond yn terfynu gosodiad, ond yn gosod problemus, yn agos at y problem, ond yn datrys y problem, ond yn datrys y problem, ond yn datrys y problem, ond yn datrys problem, ond yn datrys y problem, ond yn datrys problem, ond yn datrys y problem.

Ar ôl i'r derfynfa gael ei chysylltu â'r dargludydd alwminiwm, gellir defnyddio tiwb crebachu gwres â waliau dwbl gyda glud ar gyfer selio. Mae gan y tiwb crebachu gwres inswleiddio, ymwrthedd cyrydiad ac ymwrthedd gwisgo. Ar ôl cael ei gynhesu gan offer arbennig, mae'r wal allanol yn crebachu, ac mae'r glud solet ar y wal fewnol yn toddi i mewn i lud hylif, gan orchuddio'r rhan cysylltiad terfynol ac arwyneb y croen inswleiddio gwifren. Ar ôl oeri a solidoli, gall gyflawni selio a gwrthsefyll cyrydiad, ac atal cyrydiad ocsideiddio yn y cymal.
Datrysiad weldio ②ultrasonic

Ers yr 1980au, mae technoleg weldio metel ultrasonic wedi'i chymhwyso i weldio harnais gwifren, gan ddefnyddio egni dirgryniad amledd ultrasonic i ad -drefnu'r strwythur dellt moleciwlaidd metel a chysylltu'r un metelau neu wahanol fetelau. Mae'r cymal wedi'i weldio yn cyflawni bondio metelegol heb doddi'r deunydd rhiant, sy'n perthyn i weldio cyflwr solid ac sy'n gallu osgoi poeri ac ocsidiad weldio cyffredin yn effeithiol.

Defnyddir technoleg weldio ultrasonic yn helaeth wrth gysylltu gwifrau a gwifrau, gwifrau a therfynellau. Mae'r broses weldio yn gyflym a gellir monitro paramedrau'r broses trwy gydol y broses. Mae'r cymal wedi'i weldio yn gysylltydd metel pur, nad yw'n hawdd ei effeithio gan heneiddio, ymgripiad a blinder. Mae'r cysylltiad yn gadarn, mae'r dibynadwyedd yn uchel, ac mae'r gwrthiant cyswllt yn isel.

Gall y dechnoleg hon gysylltu'r un deunyddiau neu wahanol ddefnyddiau, fel copr ac alwminiwm. Gan fod y metel wedi'i weldio'n uniongyrchol, nid oes angen sodr na fflwcs ychwanegol. Yn ogystal, mae gan weldio ultrasonic straen thermol isel ar y deunydd ac yn y bôn nid yw'n newid priodweddau'r deunydd wedi'i weldio a'r deunyddiau cyfagos. Mae gan weldio ultrasonic broses syml, cryfder uchel ar y cyd, dargludedd da, ac ystod eang o fanylebau dargludyddion y gellir eu weldio. Gellir weldio dargludyddion ag ardal drawsdoriadol o 160mm2 neu hyd yn oed yn fwy. Yn debyg i dechnoleg weldio ffrithiant, mae technoleg weldio ultrasonic yn addas ar gyfer cysylltu deunyddiau a ffurfiau annhebyg, megis copr ac alwminiwm, gwifren a phlât, ac fe'i defnyddir yn helaeth yn y diwydiant gwifren a chebl. Felly, mae'r datrysiad hwn yn defnyddio terfynellau pres, sydd wedi'u cysylltu â dargludyddion alwminiwm pur trwy dechnoleg weldio ultrasonic, ac sy'n cael eu crimpio a'u gosod â chrafangau ar bennau'r terfynellau i wella dibynadwyedd y cysylltiad. Yn yr un modd, gellir defnyddio tiwbiau crebachu gwres gludiog â waliau dwbl i selio'r cysylltiad i atal cyrydiad ocsidiad yn y cymal.

3. Crynodeb

Yn seiliedig ar y sefyllfa bresennol o gost uchel a phwysau trwm gwifrau copr modurol, mae'r papur hwn yn astudio safonau perfformiad gwifrau copr ac alwminiwm, ac yn cynnig datrysiad technegol ar gyfer disodli gwifrau copr â gwifrau alwminiwm, gan ddarparu ffordd newydd i fentrau leihau costau a lleihau pwysau.