ऑटोमोबाइल में पारंपरिक तांबे के तारों की उच्च घनत्व और लागत ने उद्योग को लागत में कमी और हल्के से प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक सामग्री की तलाश करने के लिए प्रेरित किया है। एल्यूमीनियम अपनी अच्छी चालकता, कम घनत्व और कम लागत के कारण तांबे के लिए एक आदर्श विकल्प बन गया है, लेकिन इसमें कम ताकत और आसान ऑक्सीकरण जैसी समस्याएं भी हैं। लेख बड़े-सेक्शन ऑटोमोटिव पावर केबलों पर केंद्रित है, और तकनीकी कठिनाइयों की गहराई से पता लगाता है, जिसे एल्यूमीनियम के साथ तांबे की जगह लेते समय हल करने की आवश्यकता होती है, जिसमें चालकता, शक्ति, संपीड़ित रेंगना, ऑक्सीकरण और थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर शामिल हैं। अंतर्राष्ट्रीय मोटर वाहन तार मानकों का विश्लेषण करके, एल्यूमीनियम के साथ तांबे के प्रतिस्थापन पर एक व्यवहार्यता अध्ययन किया गया था, और एक विशिष्ट तकनीकी समाधान प्रस्तावित किया गया था: तांबे के तार को बदलने के लिए एक बड़े क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ 1 श्रृंखला शुद्ध एल्यूमीनियम तार का उपयोग करते हुए, समकक्ष प्रतिरोध के सिद्धांत के बाद; दो तार और टर्मिनल कनेक्शन समाधान प्रदान करना: घर्षण वेल्डिंग और अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग, और सीलिंग के लिए डबल-दीवार वाले चिपकने वाला हीट सिकुड़ते ट्यूबिंग का उपयोग करना। लेख मोटर वाहन कंपनियों के लिए लागत में कमी और लाइटवेटिंग प्राप्त करने के लिए संदर्भ मूल्य के साथ एक नया मार्ग प्रदान करता है।

ऑटोमोटिव वायरिंग हार्नेस सभी कार बॉडी पर हैं। पारंपरिक तार उच्च शुद्धता वाले इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे से बने होते हैं, जो विशेष प्रक्रियाओं द्वारा जाली और खींचे जाते हैं। तांबे के उच्च घनत्व के कारण, वाहन वायरिंग हार्नेस का कुल वजन 20 किलोग्राम से अधिक है और लागत अधिक है, जो उद्यमों के लिए लागत का दबाव लाता है। यह अंत करने के लिए, उद्योग लागत में कमी और लाइटवेटिंग के लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए तांबे के तारों के लिए वैकल्पिक सामग्री की सक्रिय रूप से खोज कर रहा है। सामान्य कंडक्टर सामग्री में, एल्यूमीनियम एक आदर्श विकल्प है। इसमें अच्छी चालकता है, जो कि आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली धातुओं के बीच तांबे के लिए दूसरा है, और वजन में हल्का है। इसका घनत्व तांबे का लगभग 30% है और इसकी लागत केवल 20% ~ 30% तांबे है, लेकिन इसमें कम ताकत और आसान ऑक्सीकरण जैसी समस्याएं हैं। यह लेख बड़े-सेक्शन ऑटोमोटिव पावर केबल के लिए एल्यूमीनियम के साथ तांबे को बदलने के लिए एक संदर्भ तकनीकी समाधान का प्रस्ताव करता है।

1. तकनीकी मुद्दे जिन्हें एल्यूमीनियम के साथ तांबे की जगह लेते समय हल करने की आवश्यकता होती है

एल्यूमीनियम लागत और गुणवत्ता में तांबे से बेहतर है, और ऑटोमोबाइल कंपनियों में लागत में कमी और हल्के अनुसंधान के लिए एक गर्म स्थान बन गया है। हालांकि, तांबे की जगह एल्यूमीनियम अभी भी कुछ तकनीकी कठिनाइयों का सामना करता है।

1) एल्यूमीनियम की चालकता तांबे से हीन है। यदि समस्या को एल्यूमीनियम तार के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाकर हल किया जाता है, तो एल्यूमीनियम वायर स्पेसिफिकेशन को 1 ~ 2 स्तरों से बढ़ाने की आवश्यकता होती है, जो कि एल्यूमीनियम वायर हार्नेस को कॉपर वायर हार्नेस से बड़ा बना देगा। दोहन की व्यवस्था करते समय स्थापना स्थान और झुकने त्रिज्या पर विचार करने की आवश्यकता होती है।

2) एल्यूमीनियम में कम ताकत होती है। यांत्रिक शक्ति तांबे के केवल 1 / 3 है, और crimping के दौरान इसे तोड़ा जाना आसान है। जब कार चला रही होती है, तो तार कंपन करता है और इसे तोड़ना आसान होता है, इसलिए एल्यूमीनियम तार की ताकत को बढ़ाने की आवश्यकता होती है।

3) एल्यूमीनियम में महत्वपूर्ण संपीड़ित रेंगना घटना है। लगभग 80 ℃ पर, रेंगना दबाव में तेज हो जाता है, जबकि कॉपर को 230 से ऊपर होना चाहिए, जो एक निश्चित डिग्री संपीड़ित रेंगना दिखाने के लिए होता है। एल्यूमीनियम की संपीड़ित रेंगने की विशेषताओं से टर्मिनल को कम होने के बाद तापमान में परिवर्तन और समय के साथ कनेक्शन बिंदु को ढीला करने का कारण होगा, जिससे तार के विद्युत प्रदर्शन को प्रभावित किया जा सकता है।

इसलिए, एल्यूमीनियम-कॉपर कनेक्शन तकनीक को उत्पाद जीवन चक्र में विश्वसनीय विद्युत प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए विशेष डिजाइन की आवश्यकता होती है।

4) एल्यूमीनियम रासायनिक रूप से सक्रिय है। हवा के संपर्क में आने पर यह आसानी से ऑक्सीकरण किया जाता है, जिससे एक घनी और हार्ड एल्यूमीनियम ऑक्साइड फिल्म बनती है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड में मजबूत इन्सुलेशन गुण होते हैं और यह एल्यूमीनियम तारों की चालकता को प्रभावित करेगा। जब एल्यूमीनियम एक आर्द्र और ऊर्जावान वातावरण में तांबे के टर्मिनलों से संपर्क करता है, तो एक गैल्वेनिक प्रतिक्रिया बनाना आसान होता है, जिससे कनेक्शन पर विद्युत रासायनिक जंग हो जाता है और एल्यूमीनियम कंडक्टर को कॉरोडिंग होता है। इस स्थिति से बचा जाना चाहिए।

5) एल्यूमीनियम और तांबे में अलग -अलग थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं। गर्म और ठंड के दीर्घकालिक विकल्प के बाद, कनेक्शन को ढीला करना आसान है, कनेक्शन बिंदु की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

2. एल्यूमीनियम की जगह तांबे की जगह का विश्लेषण और तकनीकी समाधान

1) व्यवहार्यता विश्लेषण

अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, तीन मुख्य मोटर वाहन तार मानक हैं: अमेरिकी, जापानी और यूरोपीय। मोटर वाहन उद्योग में औद्योगिक प्रौद्योगिकी के वैश्विक एकीकरण के साथ, विभिन्न देशों के तार मानक धीरे -धीरे अंतर्राष्ट्रीय मानकों की आईएसओ श्रृंखला के करीब जा रहे हैं। वर्तमान में, अधिकांश घरेलू ऑटोमोबाइल ओईएम तांबे कोर तारों का उपयोग करते हैं और आईएसओ 19642-5 और आईएसओ 6722-1 अंतर्राष्ट्रीय मानकों का पालन करते हैं। इन दो मानकों में ऑटोमोटिव कॉपर कोर तारों के लिए समान तकनीकी आवश्यकताएं हैं, और दोनों प्रतिरोधकता को निर्दिष्ट करते हैं, वोल्टेज और तारों की अन्य विशेषताओं को विस्तार से बताते हैं। उनमें से, आईएसओ 19642-5 में वायर प्रदर्शन के लिए अधिक विस्तृत आवश्यकताएं हैं।

कम से कम 30 वर्षों के लिए औद्योगिक अनुप्रयोगों में विदेशी एल्यूमीनियम तारों का उपयोग किया गया है। वे पहले विमानन उद्योग में उपयोग किए गए थे और 21 वीं सदी की शुरुआत में मोटर वाहन क्षेत्र में उपयोग किया जाना शुरू किया गया था। 2013 में, मोटर वाहन एल्यूमीनियम तारों के लिए आधिकारिक अंतर्राष्ट्रीय मानक आईएसओ 6722-2 जारी किया गया था, और 2019 में, इसी तरह के आईएसओ 19642-6 को जारी किया गया था। अंतर्राष्ट्रीय मानक आईएसओ 19642-6 और आईएसओ 6722-2 कंडक्टर व्यास, प्रतिरोध, इन्सुलेशन वॉल्यूम प्रतिरोधकता आदि के लिए तकनीकी आवश्यकताएं प्रदान करते हैं। दोनों मानक सामग्री में समान हैं, और आईएसओ 19642-6 में मोटर वाहन एल्यूमीनियम कंडक्टर के प्रदर्शन के लिए अधिक विस्तृत आवश्यकताएं हैं। इसलिए, योजना के डिजाइन को इन दो अंतर्राष्ट्रीय मानकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है।

एल्यूमीनियम कंडक्टर कॉपर कंडक्टर के बराबर होना चाहिए और तीन बिंदुओं को पूरा करना चाहिए: सबसे पहले, उन्हें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि उनके पास प्रतिस्थापित कॉपर कंडक्टरों के समान चालकता और अन्य गुण हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि कंडक्टर सामग्री को बदलते समय मूल सर्किट फ़ंक्शन मूल रूप से बनाए रखा जाता है; दूसरा, एल्यूमीनियम तार को ऑक्सीकरण होने से रोकें; तीसरा, एल्यूमीनियम तार और टर्मिनल के बीच एक विश्वसनीय संबंध प्राप्त करें, क्योंकि एल्यूमीनियम सामग्री में कम कठोरता होती है और झुकने, घुमावदार और उच्च-आवृत्ति कंपन के बाद थकान और टूट सकती है।

2) पावर लाइन कंडक्टरों के लिए विकल्प

कॉपर कंडक्टरों के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानकों ISO 19642-5 और ISO 6722-1 और एल्यूमीनियम कंडक्टरों के लिए ISO 19642-6 और ISO 67222-2 की तुलना करते हुए, यह देखा जा सकता है कि जब प्रतिरोध समान होता है, तो एल्यूमीनियम कंडक्टर को कॉपर कंडक्टर के समान एक चालकता प्राप्त करने के लिए एक बड़े विनिर्देश की आवश्यकता होती है।

यूरोपीय एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु रचना मानक EN 573-3: 2003 यह निर्धारित करता है कि एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को 8 श्रृंखलाओं में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से, श्रृंखला 1 शुद्ध एल्यूमीनियम तार है जिसमें 99%से अधिक की एल्यूमीनियम सामग्री है; श्रृंखला 2 से 8 एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं नए एल्यूमीनियम-आधारित समग्र मिश्र धातु हैं जो शुद्ध एल्यूमीनियम में सी, एफई, सीयू, एमजी, एमएन, नैनो-सेरामिक्स और कार्बन नैनोमैटेरियल्स के विभिन्न अनुपातों को जोड़कर विकसित किए जाते हैं। मैट्रिक्स एक गर्मी-उपचारित मजबूत मिश्र धातु है। कुछ चालकता सुनिश्चित करने की स्थिति के तहत, पर्याप्त बढ़ाव सुनिश्चित करते हुए, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्यता ताकत को अधिकतम किया जाता है।

1 श्रृंखला शुद्ध एल्यूमीनियम तार की विशेषताएं उच्च चालकता, अच्छी तापीय चालकता, 60 ~ 110mpa की तन्य शक्ति, और कंडक्टर बढ़ाव 12%से अधिक हैं। यह ऑटोमोटिव केबल के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला एल्यूमीनियम कंडक्टर है। एल्यूमीनियम तार का यह ग्रेड बड़े व्यास वाले बिजली डोरियों के लिए उपयुक्त है।

सारांश में, एक बड़े क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ शुद्ध एल्यूमीनियम तार के साथ तांबे के तार को बदलने के लिए समकक्ष प्रतिरोध के सिद्धांत का पालन किया जा सकता है, और प्रतिस्थापन से पहले और बाद में तारों का प्रतिरोध समान या करीब है। उदाहरण के लिए, मूल तांबे के तार का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र 35 मिमी 2 है, और 20 ℃ पर प्रति यूनिट लंबाई कंडक्टर का अधिकतम प्रतिरोध 0.527mω / m है। निकटतम प्रतिरोध पैरामीटर के साथ एल्यूमीनियम कंडक्टर विनिर्देश को 60 मिमी 2 तक बढ़ाने की आवश्यकता है। इस समय, 20 ℃ पर प्रति यूनिट की लंबाई कंडक्टर का अधिकतम प्रतिरोध 0.525mω / m है।
3) तारों और टर्मिनलों के बीच कनेक्शन योजना
①friction वेल्डिंग समाधान

घर्षण वेल्डिंग तकनीक की उत्पत्ति सौ साल से अधिक पहले हुई थी। यह वर्कपीस संपर्क सतह के घर्षण द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग करता है ताकि वर्कपीस को दबाव में प्लास्टिक रूप से विकृत किया जा सके, जिससे वेल्डिंग प्राप्त हो सके। इस तकनीक का व्यापक रूप से सिविल और एयरोस्पेस क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

उपकरण वर्कपीस को घर्षण द्वारा बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करने के लिए प्रेरित करता है, जो धातु की कठोरता को कम करता है, प्लास्टिसिटी में सुधार करता है, और धातु परमाणुओं को फैलाना और ठंडा करता है और एक दूसरे को एक फर्म घर्षण वेल्डिंग संयुक्त बनाने के लिए एक दूसरे को क्रिस्टलीकृत करता है। इसी समय, हाई-स्पीड घर्षण धातु की सतह पर ऑक्साइड फिल्म को नष्ट कर देता है और वेल्डेड संयुक्त की चालकता में सुधार करता है। पारंपरिक संलयन वेल्डिंग की तुलना में, घर्षण वेल्डिंग में निम्नलिखित विशेषताएं हैं: सबसे पहले, वेल्डेड संयुक्त में उच्च शक्ति, स्थिर गुणवत्ता, अच्छी घटक स्थिरता है, और संयुक्त शक्ति मूल सामग्री के बराबर है; दूसरा, यह ऊर्जा-बचत और पर्यावरण के अनुकूल है, वेल्डिंग छड़ और सुरक्षात्मक गैसों की आवश्यकता के बिना, वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान कोई विषाक्त या हानिकारक गैसें उत्पन्न नहीं होती हैं, और उपकरण थोड़ी शक्ति का उपभोग करते हैं; तीसरा, घर्षण वेल्डिंग असमान सामग्री की वेल्डिंग को प्राप्त कर सकता है, संयुक्त में कोई छिद्र या समावेशन नहीं है, और कोई विद्युत रासायनिक जंग नहीं होता है।

इस समाधान में, "एल" -शैप कॉपर-एल्यूमीनियम कम्पोजिट टर्मिनल अंत जाली तांबे की प्लेट और पूंछ शुद्ध एल्यूमीनियम सिलेंडर को जोड़ने के लिए एक रोटरी घर्षण वेल्डिंग प्रक्रिया को अपनाता है। जाली तांबे की प्लेट का उपयोग बैटरी या स्टार्टर को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है। यह पीतल से बना है, उच्च शक्ति है, स्थापना के दौरान तोड़ना आसान नहीं है, और सतह टिनिंग पीतल और कार शरीर के बीच संपर्क के कारण होने वाले विद्युत रासायनिक जंग को कम कर सकती है। पूंछ शुद्ध एल्यूमीनियम सिलेंडर एक स्तंभ खोखला संरचना है जिसका उपयोग एल्यूमीनियम कंडक्टर को जोड़ने के लिए किया जाता है। एल्यूमीनियम कंडक्टर को विशेष उपकरणों द्वारा शुद्ध एल्यूमीनियम सिलेंडर में रखा जाने के बाद, यह उपकरणों को फोर्ज करके crimped है। शुद्ध एल्यूमीनियम तार और शुद्ध एल्यूमीनियम सिलेंडर एक ही सामग्री से बने होते हैं और एक ही थर्मल विस्तार गुणांक होता है, जो थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर के कारण उच्च और कम तापमान वैकल्पिक होने पर थकान फ्रैक्चर से बच सकता है।

इस समाधान के फायदे हैं: जाली तांबे की प्लेट विधानसभा की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, और एल्यूमीनियम ट्यूब को एल्यूमीनियम तार को जोड़ने से पारंपरिक कॉपर टर्मिनल और एल्यूमीनियम कंडक्टर के अलग -अलग थर्मल विस्तार गुणांक के कारण होने वाली थकान फ्रैक्चर से बच सकते हैं, जो न केवल टर्मिनल इंस्टॉलेशन की समस्या को हल करता है।

टर्मिनल को एल्यूमीनियम कंडक्टर से जुड़ा होने के बाद, गोंद के साथ एक डबल-दीवार वाली हीट सिकुड़न ट्यूब का उपयोग सीलिंग के लिए किया जा सकता है। हीट सिकुड़न ट्यूब में इन्सुलेशन, संक्षारण प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध होते हैं। विशेष उपकरणों द्वारा गर्म किए जाने के बाद, बाहरी दीवार सिकुड़ जाती है, और आंतरिक दीवार पर ठोस गोंद तरल गोंद में पिघल जाता है, टर्मिनल कनेक्शन भाग और तार इन्सुलेशन त्वचा की सतह को कवर करता है। शीतलन और जमने के बाद, यह सीलिंग और संक्षारण प्रतिरोध को प्राप्त कर सकता है, और संयुक्त पर ऑक्सीकरण संक्षारण को रोक सकता है।
②ultrasonic वेल्डिंग समाधान

1980 के दशक के बाद से, अल्ट्रासोनिक मेटल वेल्डिंग तकनीक को वायर हार्नेस वेल्डिंग के लिए लागू किया गया है, धातु आणविक जाली संरचना को पुनर्गठित करने और समान या विभिन्न धातुओं को जोड़ने के लिए अल्ट्रासोनिक आवृत्ति कंपन ऊर्जा का उपयोग किया गया है। वेल्डेड संयुक्त मूल सामग्री को पिघलाने के बिना धातुकर्म बॉन्डिंग को प्राप्त करता है, जो ठोस-राज्य वेल्डिंग से संबंधित है और प्रभावी रूप से साधारण वेल्डिंग के स्पैटर और ऑक्सीकरण से बच सकता है।

अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग तकनीक का व्यापक रूप से तारों और तारों, तारों और टर्मिनलों के संबंध में उपयोग किया जाता है। वेल्डिंग प्रक्रिया तेजी से है और प्रक्रिया के दौरान प्रक्रिया मापदंडों की निगरानी की जा सकती है। वेल्डेड संयुक्त एक शुद्ध धातु कनेक्टर है, जो उम्र बढ़ने, रेंगना और थकान से आसानी से प्रभावित नहीं होता है। कनेक्शन दृढ़ है, विश्वसनीयता अधिक है, और संपर्क प्रतिरोध कम है।

यह तकनीक एक ही या विभिन्न सामग्रियों को जोड़ सकती है, जैसे कि कॉपर और एल्यूमीनियम। चूंकि धातु को सीधे वेल्डेड किया जाता है, इसलिए किसी भी अतिरिक्त मिलाप या प्रवाह की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में सामग्री पर कम थर्मल तनाव होता है और मूल रूप से वेल्डेड सामग्री और आसपास की सामग्री के गुणों को नहीं बदलता है। अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में एक सरल प्रक्रिया, उच्च संयुक्त शक्ति, अच्छी चालकता और कंडक्टर विनिर्देशों की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसे वेल्डेड किया जा सकता है। 160 मिमी 2 या उससे भी बड़े के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाले कंडक्टर को वेल्डेड किया जा सकता है। घर्षण वेल्डिंग प्रौद्योगिकी के समान, अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग तकनीक असमान सामग्री और रूपों के कनेक्शन के लिए उपयुक्त है, जैसे कि कॉपर और एल्यूमीनियम, तार और प्लेट, और व्यापक रूप से तार और केबल उद्योग में उपयोग किया जाता है। इसलिए, यह समाधान पीतल टर्मिनलों का उपयोग करता है, जो अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग तकनीक के माध्यम से शुद्ध एल्यूमीनियम कंडक्टरों से जुड़े होते हैं, और कनेक्शन की विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए टर्मिनलों के सिरों पर पंजे के साथ तय किए जाते हैं और तय होते हैं। इसी तरह, संयुक्त पर ऑक्सीकरण संक्षारण को रोकने के लिए कनेक्शन को सील करने के लिए डबल-दीवार वाले चिपकने वाला हीट सिकुड़ टयूबिंग का उपयोग किया जा सकता है।

3। सारांश

उच्च लागत और मोटर वाहन तांबे के तारों के भारी वजन की वर्तमान स्थिति के आधार पर, यह पेपर तांबे और एल्यूमीनियम तारों के प्रदर्शन मानकों का अध्ययन करता है, और एल्यूमीनियम तारों के साथ तांबे के तारों को बदलने के लिए एक तकनीकी समाधान का प्रस्ताव करता है, जिससे एंटरप्राइजेज को लागत कम करने और वजन कम करने का एक नया तरीका प्रदान किया जाता है।