La alta denseco kaj kosto de tradiciaj kupraj dratoj en aŭtomobiloj instigis la industrion serĉi alternativajn materialojn por atingi redukton de kostoj kaj malpezaj pezoj. Aluminio fariĝis ideala anstataŭaĵo por kupro pro sia bona konduktiveco, malalta denseco kaj malalta kosto, sed ĝi ankaŭ havas problemojn kiel malalta forto kaj facila oksidado. La artikolo temigas grandsekciajn aŭtomobilajn kablojn, kaj profunde esploras la teknikajn malfacilaĵojn, kiuj devas esti solvitaj kiam anstataŭigas kupron per aluminio, inkluzive de konduktiveco, forto, kunprema rampado, oksidado kaj diferencoj en termikaj ekspansiaj koeficientoj. Analizante internaciajn aŭtomobilajn dratajn normojn, farebla studo pri la anstataŭigo de kupro kun aluminio estis farita, kaj specifa teknika solvo estis proponita: uzante 1 serion puran aluminian draton kun pli granda transversa areo por anstataŭigi kupran draton, sekvante la principon de ekvivalenta rezisto; Provizanta du dratajn kaj terminalajn konektajn solvojn: frikcia veldado kaj ultrasona veldado, kaj uzante duoble-muran vostan varmegan ŝrumpan tubon por sigelado. La artikolo provizas novan vojon kun referenca valoro por aŭtomobilaj kompanioj por atingi kostan redukton kaj malpezan pezon.

Aŭtomobilaj kabloj estas tra la tuta aŭto -korpo. Tradiciaj dratoj estas faritaj el alt-pureca elektrolita kupro forĝita, tirita kaj ĉarnira de specialaj procezoj. Pro la alta denseco de kupro, la tuta pezo de la kabliga kabligado de la veturilo superas 20kg kaj la kosto estas alta, kio alportas kostan premon al entreprenoj. Tiucele, la industrio aktive esploras alternativajn materialojn por kupraj dratoj por atingi la celojn de redukto de kostoj kaj malpezaj pezoj. Inter oftaj konduktaj materialoj, aluminio estas ideala anstataŭanto. Ĝi havas bonan konduktivecon, dua nur al kupro inter ofte uzataj metaloj, kaj estas malpeza pezo. Ĝia denseco estas ĉirkaŭ 30% de kupro kaj ĝia kosto estas nur 20% ~ 30% de kupro, sed ĝi havas problemojn kiel malalta forto kaj facila oksido. Ĉi tiu artikolo proponas referencan teknikan solvon por anstataŭigi kupro kun aluminio por grandsekciaj aŭtomobilaj kabloj.

1. Teknikaj problemoj, kiuj bezonas esti solvitaj kiam anstataŭigas kupro per aluminio

Aluminio estas supera al kupro en kosto kaj kvalito, kaj fariĝis varma punkto por redukto de kostoj kaj malpeza esplorado en aŭtomobilaj kompanioj. Tamen, aluminio anstataŭanta kupro ankoraŭ alfrontas iujn teknikajn malfacilaĵojn.

1) La konduktiveco de aluminio estas malsupera al kupro. Se la problemo estas solvita pliigante la transversan areon de aluminia drato, la specifo de aluminia drato devas esti pliigita je 1 ~ 2 niveloj, kio igos la aluminian draton pli granda ol la kupra drato. La instalada spaco kaj fleksa radio devas esti pripensitaj kiam aranĝas la harligon.

2) Aluminio havas malaltan forton. La mekanika forto estas nur 1 / 3 de tiu de kupro, kaj estas facile rompiĝi dum kroĉado. Kiam la aŭto veturas, la drato vibras kaj estas facile rompiĝi, do la forto de la aluminia drato devas esti pliigita.

3) Aluminio havas signifan kunpreman rampan fenomenon. Je ĉirkaŭ 80 ℃, la rampado intensiĝas sub premo, dum kupro devas esti super 230 ℃ por montri certan gradon de kunprema rampado. La kunpremaj rampaj trajtoj de aluminio kaŭzos la ligan punkton malfiksi kun temperaturŝanĝoj kaj tempo post kiam la fina stacio estas kroĉita, influante la elektran rendimenton de la drato.

Tial, aluminia-kunliga konekta teknologio postulas specialan dezajnon por certigi fidindan elektran rendimenton dum la produkta vivciklo.

4) Aluminio estas kemie aktiva. Ĝi estas facile oksidita kiam elmontrita al aero, formante densan kaj malmolan aluminian oksidan filmon. Aluminia rusto havas fortajn izolajn proprietojn kaj influos la konduktivecon de aluminiaj dratoj. Kiam aluminiaj kontaktoj kupraj fina stacioj en humida kaj energia medio, estas facile formi galvanan reagon, kaŭzante elektrokemian korodon ĉe la rilato kaj korodigante la aluminian kondukilon. Ĉi tiu situacio devas esti evitata.

5) Aluminio kaj kupro havas malsamajn termikajn ekspansiajn koeficientojn. Post longtempa alternado de varma kaj malvarma, la rilato estas facile malfiksi, influante la fidindecon de la konekta punkto.

2. Necesebleco kaj teknikaj solvoj de aluminio anstataŭanta kupro

1) farebla analizo

Internacie, ekzistas tri ĉefaj normoj pri aŭtomobila drato: usonaj, japanaj kaj eŭropaj. Kun la tutmonda integriĝo de industria teknologio en la aŭto -industrio, la drataj normoj de diversaj landoj iom post iom proksimiĝas al la ISO -serio de internaciaj normoj. Nuntempe, plej multaj hejmaj aŭtomobilaj OEM-oj uzas kuprajn kernajn dratojn kaj sekvas la internaciajn normojn de ISO 19642-5 kaj ISO 6722-1. Ĉi tiuj du normoj havas similajn teknikajn postulojn por aŭtomobilaj kupraj kernaj dratoj, kaj ambaŭ specifas la rezistivecon, rezistan tension kaj aliajn trajtojn de la dratoj detale. Inter ili, ISO 19642-5 havas pli detalajn postulojn por dratfaro.

Fremdaj aluminiaj dratoj estis uzataj en industriaj aplikoj dum almenaŭ 30 jaroj. Ili unue estis uzataj en la aviada industrio kaj komencis esti uzataj en la aŭtomobila kampo en la frua 21a jarcento. En 2013, la oficiala internacia norma ISO 6722-2 por aŭtomobilaj aluminiaj dratoj estis publikigita, kaj en 2019, la simila ISO 19642-6 estis publikigita. Internaciaj Normoj ISO 19642-6 kaj ISO 6722-2 provizas teknikajn postulojn por kondukta diametro, rezisto, izola volumena rezistiveco, ktp. La du normoj estas similaj en enhavo, kaj ISO 19642-6 havas pli detalajn postulojn por la agado de aŭtomobilaj aluminiaj ŝoforoj. Tial la dezajno de la skemo devas kompreni konsideri ĉi tiujn du internaciajn normojn.

Aluminiaj ŝoforoj devas esti ekvivalentaj al kupraj ŝoforoj kaj renkonti tri punktojn: unue ili devas certigi, ke ili havas similan konduktivecon kaj aliajn proprietojn al la anstataŭigitaj kupraj ŝoforoj, certigante, ke la originala cirkvitfunkcio estas esence konservita dum anstataŭado de la kondukta materialo; Due, malhelpu la aluminian draton oksidiĝi; Trie, atingu fidindan rilaton inter la aluminia drato kaj la fina stacio, ĉar la aluminia materialo havas malaltan malmolecon kaj eble laciĝas kaj rompiĝos post fleksado, bobenado kaj alta frekvenca vibro.

2) Alternativoj por ŝoforaj ŝoforoj

Komparante la internaciajn normojn ISO 19642-5 kaj ISO 6722-1 por kupraj ŝoforoj, kaj ISO 19642-6 kaj ISO 6722-2 por aluminiaj ŝoforoj, oni povas vidi, ke kiam la rezisto estas simila, la aluminia ŝoforo bezonas pli grandan specifon por atingi konduktivecon similan al tiu de la kupra ŝoforo.

La eŭropa aluminio kaj aluminia alojo-kunmetaĵo normo EN 573-3: 2003 kondiĉas ke aluminio kaj aluminiaj alojoj povas esti dividitaj en 8 seriojn. Inter ili, Serio 1 estas pura aluminia drato kun aluminia enhavo de pli ol 99%; Serioj 2 ĝis 8 aluminiaj alojoj estas novaj aluminiaj kunmetitaj alojoj disvolvitaj aldonante malsamajn proporciojn de Si, Fe, Cu, Mg, Mn, nano-ceramikaĵoj kaj karbonaj nanomaterialoj al pura aluminio. La matrico estas varmigita plifortigita alojo. Sub la kondiĉo certigi certan konduktivecon, la streĉa forto de la aluminia alojo estas maksimumigita, samtempe certigante sufiĉan plilongigon.

La karakterizaĵoj de 1 serio pura aluminia drato estas alta konduktiveco, bona termika konduktiveco, streĉa forto de 60 ~ 110mpa, kaj kondukta plilongigo pli ol 12%. Ĝi estas la plej ofte uzata aluminia konduktilo por aŭtomobilaj kabloj. Ĉi tiu grado de aluminia drato taŭgas por grand-diametraj ŝnuroj.

En resumo, la principo de ekvivalenta rezisto povas esti sekvita por anstataŭigi kupran draton per pura aluminia drato kun pli granda transversa areo, kaj la rezisto de la dratoj antaŭ kaj post anstataŭigo estas la sama aŭ proksima. Ekzemple, la transversa areo de la originala kupra drato estas 35mm2, kaj la maksimuma rezisto de la konduktilo per unuo-longo je 20 ℃ estas 0,527mΩ / m. La specifo de aluminia konduktilo kun la plej proksima rezista parametro bezonas esti pliigita al 60mm2. Ĉi -foje, la maksimuma rezisto de la konduktilo per unuo -longo je 20 ℃ estas 0,525mΩ / m.
3) Konekta skemo inter dratoj kaj fina stacioj
①Frikcia Solda Solvo

Frikcia velda teknologio originis antaŭ pli ol cent jaroj. Ĝi uzas la varmon generitan de la frotado de la kontakta surfaco de la peco por igi la pecon plastike deformiĝi sub premo, tiel atingante veldadon. Ĉi tiu teknologio estas vaste uzata en la civilaj kaj aerspacaj kampoj.

La ekipaĵo pelas la pecon por generi multan varmon per frotado, kio reduktas la malmolecon de la metalo, plibonigas la plasticecon, kaj igas la metalajn atomojn disvastigi kaj malvarmigi kaj kristali unu la alian por formi firman frotan veldan artikon. Samtempe, altrapida frotado detruas la oksidan filmon sur la metala surfaco kaj plibonigas la konduktivecon de la veldita artiko. Kompare kun tradicia fuzia veldado, frikcia veldado havas la jenajn trajtojn: Unue, la veldita artiko havas altan forton, stabilan kvaliton, bonan komponentan konsistencon, kaj la komuna forto samvaloras al tiu de la gepatra materialo; Due, ĝi estas ŝparado de energio kaj ekologia, sen bezono de veldaj bastonoj kaj protektaj gasoj, neniuj toksaj aŭ malutilaj gasoj estas generitaj dum la velda procezo, kaj la ekipaĵo konsumas malmultan potencon; Trie, frikcia veldado povas atingi la veldadon de malsimilaj materialoj, la artiko havas neniujn porojn aŭ inkluzivojn, kaj neniu elektrokemia korodo okazas.

En ĉi tiu solvo, la "L"-forma kupro-aluminia kompona fina stacio adoptas rotacian frikcian veldan procezon por konekti la finon forĝitan kupran platon kaj la vostan puran aluminian cilindron. La forĝita kupra plato estas uzata por kunvenigi al la kuirilaro aŭ startigilo. Ĝi estas farita el latuno, havas altan forton, ne facile rompiĝas dum instalado, kaj la surfaca tinkturo povas malpezigi la elektrokemian korodon kaŭzitan de la kontakto inter la latuno kaj la aŭta korpo. La vosto pura aluminia cilindro estas kolumna kava strukturo uzata por konekti la aluminian kondukilon. Post kiam la aluminia kondukilo estas metita en la puran aluminian cilindron per speciala ekipaĵo, ĝi estas kroĉita per forĝado de ekipaĵo. La pura aluminia drato kaj la pura aluminia cilindro estas faritaj el la sama materialo kaj havas la saman termikan ekspansian koeficienton, kio povas eviti fatigan frakturon kiam altaj kaj malaltaj temperaturoj alternas pro la diferenco en termika ekspansia koeficiento.

La avantaĝoj de ĉi tiu solvo estas: la forĝita kupra plato povas plenumi la asembleajn postulojn, kaj la aluminia tubo liganta la aluminian draton povas eviti fatigan frakturon kaŭzitan de la malsamaj termikaj ekspansiaj koeficientoj de la tradicia kupra fina stacio kaj la aluminia konduktilo, kiu ne nur solvas la problemon de la fina stacio, sed ankaŭ solvas la problemon de la problemo de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la problemon de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la problemon de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la problemon de la problemo de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la problemon de la problemo de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la problemon de la problemo de la aluminia forto, sed ankaŭ solvas la aluminion de la problemo de la problemo de la problemo de la problemo de la problemo de la problemo de la problemo de la problemo, sed ankaŭ la problemo de la problemo de la aluminia ŝoforo.

Post kiam la fina stacio estas konektita al la aluminia konduktilo, duoble-mura varmoŝraŭba tubo kun gluo povas esti uzata por sigelado. La varmega ŝrumpa tubo havas izoladon, korodan reziston kaj eluzan reziston. Post varmigado de specialaj ekipaĵoj, la ekstera muro malpliiĝas, kaj la solida gluo sur la interna muro fandiĝas en likvan gluon, kovrante la terminalan ligan parton kaj la surfacon de la drata izolita haŭto. Post malvarmigo kaj solidigo, ĝi povas atingi sigeladon kaj korodan reziston, kaj malhelpi oksidigan korodon ĉe la artiko.
②ultrasona velda solvo

Ekde la 1980 -aj jaroj, ultrasona metala velda teknologio estis aplikita al drat -harliga veldado, uzante ultrasonan frekvencan vibran energion por reorganizi la metalan molekulan latan strukturon kaj konekti la samajn aŭ malsamajn metalojn. La veldita artiko atingas metalurgian ligadon sen fandi la gepatran materialon, kiu apartenas al solida ŝtata veldado kaj povas efike eviti la ŝprucadon kaj oksidadon de ordinara veldado.

Ultrasona velda teknologio estas vaste uzata en la ligo de dratoj kaj dratoj, dratoj kaj fina stacioj. La velda procezo estas rapida kaj la procezaj parametroj povas esti kontrolataj dum la tuta procezo. La veldita artiko estas pura metala konektilo, kiu ne estas facile trafita de maljuniĝo, rampado kaj laceco. La rilato estas firma, la fidindeco estas alta, kaj la kontakta rezisto estas malalta.

Ĉi tiu teknologio povas konekti la samajn aŭ malsamajn materialojn, kiel kupro kaj aluminio. Ĉar la metalo estas rekte veldita, neniu aldona soldado aŭ fluo estas bezonata. Krome, ultrasona veldado havas malaltan termikan streĉon sur la materialo kaj esence ne ŝanĝas la propraĵojn de la veldita materialo kaj la ĉirkaŭaj materialoj. Ultrasona veldado havas simplan procezon, altan artan forton, bonan konduktivecon kaj ampleksan gamon de konduktaj specifoj, kiuj povas esti velditaj. Kondukiloj kun transversa areo de 160mm2 aŭ eĉ pli grandaj povas esti velditaj. Simile al frikcia velda teknologio, ultrasona velda teknologio taŭgas por la ligo de malsimilaj materialoj kaj formoj, kiel kupro kaj aluminio, drato kaj plato, kaj estas vaste uzata en la drato kaj kabla industrio. Tial ĉi tiu solvo uzas latunajn fina staciojn, kiuj estas konektitaj al puraj aluminiaj ŝoforoj per ultrasona velda teknologio, kaj estas kroĉitaj kaj fiksitaj per ungegoj ĉe la finoj de la fina stacioj por plibonigi la fidindecon de la rilato. Simile, duoble-muro-vosta varmiga ŝrumpado povas esti uzata por sigeli la ligon por malebligi oksidan korodon ĉe la artiko.

3. Resumo

Surbaze de la aktuala situacio de alta kosto kaj peza pezo de aŭtomobilaj kupraj dratoj, ĉi tiu papero studas la agadajn normojn de kupraj kaj aluminiaj dratoj, kaj proponas teknikan solvon por anstataŭigi kuprajn dratojn per aluminiaj dratoj, provizante novan manieron por entreprenoj redukti kostojn kaj malpliigi pezon.