ავტომობილებში სპილენძის ტრადიციული მავთულის მაღალი სიმკვრივე და ღირებულება აიძულა ინდუსტრიამ მოიძიოს ალტერნატიული მასალები ხარჯების შემცირებისა და მსუბუქი წონის მისაღწევად. ალუმინი გახდა სპილენძის იდეალური შემცვლელი, მისი კარგი გამტარობის, დაბალი სიმკვრივისა და დაბალი ღირებულების გამო, მაგრამ მას ასევე აქვს ისეთი პრობლემები, როგორიცაა დაბალი სიძლიერე და მარტივი დაჟანგვა. სტატიაში ყურადღება გამახვილებულია ფართომასშტაბიანი საავტომობილო კვების კაბელებზე და ღრმად იკვლევს ტექნიკურ სირთულეებს, რომლებიც უნდა მოგვარდეს სპილენძის ალუმინით შეცვლისას, მათ შორის გამტარობის, სიმტკიცის, კომპრესიული მცოცავი, დაჟანგვა და თერმული გაფართოების კოეფიციენტებში განსხვავებები. საერთაშორისო საავტომობილო მავთულის სტანდარტების ანალიზით, ჩატარდა მიზანშეწონილობის შესწავლა სპილენძის ალუმინით ჩანაცვლების შესახებ, და შემოთავაზებულია სპეციფიკური ტექნიკური გადაწყვეტა: 1 სერიის სუფთა ალუმინის მავთულის გამოყენებით უფრო დიდი განივი ფართობით, სპილენძის მავთულის შესაცვლელად, ექვივალენტური წინააღმდეგობის პრინციპის შესაბამისად; ორი მავთულის და ტერმინალის კავშირის გადაწყვეტის უზრუნველყოფა: ხახუნის შედუღება და ულტრაბგერითი შედუღება და დალუქვისთვის ორმაგი კედლის წებოვანი სითბოს შემცირების მილის გამოყენება. სტატიაში მოცემულია ახალი გზა საავტომობილო კომპანიებისთვის საცნობარო მნიშვნელობით, ხარჯების შემცირებისა და მსუბუქი წონის მისაღწევად.

საავტომობილო გაყვანილობის აღკაზმულობა მთელს მანქანის სხეულზეა. ტრადიციული მავთულები დამზადებულია მაღალი სიწმინდის ელექტროლიტური სპილენძის ყალბი, შედგენილი და სპეციალური პროცესებისგან. სპილენძის მაღალი სიმკვრივის გამო, სატრანსპორტო საშუალების გაყვანილობის მთლიანი წონა აღემატება 20 კგ -ს, ხოლო ღირებულება მაღალია, რაც იწვევს საწარმოთა ზეწოლას. ამ მიზნით, ინდუსტრია აქტიურად იკვლევს სპილენძის მავთულხლართების ალტერნატიულ მასალებს, ხარჯების შემცირებისა და მსუბუქი წონის მიზნების მისაღწევად. საერთო დირიჟორის მასალებს შორის, ალუმინი იდეალური შემცვლელია. მას აქვს კარგი გამტარობა, მეორე მხოლოდ სპილენძისათვის, ჩვეულებრივ გამოყენებულ ლითონებს შორის, და წონაში მსუბუქია. მისი სიმჭიდროვე სპილენძის დაახლოებით 30% -ს შეადგენს და მისი ღირებულება სპილენძის მხოლოდ 20% ~ 30% -ს შეადგენს, მაგრამ მას აქვს ისეთი პრობლემები, როგორიცაა დაბალი სიძლიერე და მარტივი დაჟანგვა. ეს სტატია გთავაზობთ საცნობარო ტექნიკურ გადაწყვეტას სპილენძის ალუმინით შეცვლის ფართომასშტაბიანი საავტომობილო დენის კაბელებისთვის.

1. ტექნიკური საკითხები, რომლებიც უნდა მოგვარდეს სპილენძის ალუმინით შეცვლისას

ალუმინი უპირატესობას ანიჭებს სპილენძს ღირებულებითა და ხარისხით და გახდა ცხელი ადგილი საავტომობილო კომპანიებში ხარჯების შემცირებისა და მსუბუქი წონის კვლევისთვის. ამასთან, სპილენძის შეცვლის ალუმინი კვლავ ტექნიკური სირთულეების წინაშე დგას.

1) ალუმინის გამტარობა სპილენძის მიმართ დაქვემდებარებულია. თუ პრობლემა მოგვარდება ალუმინის მავთულის ჯვარედინი სექციური ფართობის გაზრდით, ალუმინის მავთულის სპეციფიკაცია უნდა გაიზარდოს 1 ~ 2 დონით, რაც ალუმინის მავთულის აღკაზმულობას უფრო დიდია, ვიდრე სპილენძის მავთულის აღკაზმულობა. სამონტაჟო სივრცე და მოსახვევთა რადიუსი უნდა განიხილებოდეს აღკაზმულობის მოწყობისას.

2) ალუმინს აქვს დაბალი ძალა. მექანიკური სიძლიერე სპილენძისგან მხოლოდ 1 / 3 -ია, და მისი გატეხვა ადვილია. როდესაც მანქანა მართავს, მავთულები ვიბრაციაა და მისი გატეხვა ადვილია, ამიტომ ალუმინის მავთულის სიძლიერე უნდა გაიზარდოს.

3) ალუმინს აქვს მნიშვნელოვანი კომპრესიული მცოცავი ფენომენი. დაახლოებით 80 ℃ ზე, მცოცავი ინტენსიურია ზეწოლის ქვეშ, ხოლო სპილენძი უნდა იყოს 230 -ზე ზემოთ, რათა აჩვენოს გარკვეული ხარისხის კომპრესიული მცოცავი. ალუმინის კომპრესიული მცოცავი მახასიათებლები გამოიწვევს კავშირის წერტილს ტემპერატურის ცვლილებებთან და ტერმინალის გასწორების შემდეგ, რაც გავლენას ახდენს მავთულის ელექტრულ შესრულებაზე.

აქედან გამომდინარე, ალუმინის საწინააღმდეგო კავშირის ტექნოლოგია მოითხოვს სპეციალურ დიზაინს, რათა უზრუნველყოს საიმედო ელექტრული შესრულება პროდუქტის სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში.

4) ალუმინი ქიმიურად აქტიურია. იგი ადვილად ჟანგბადდება, როდესაც ჰაერზე ექვემდებარება, ქმნის მკვრივი და მყარი ალუმინის ოქსიდის ფილმს. ალუმინის ოქსიდს აქვს ძლიერი საიზოლაციო თვისებები და გავლენას მოახდენს ალუმინის მავთულის გამტარობაზე. როდესაც ალუმინი აკავშირებს სპილენძის ტერმინალებს ტენიან და ენერგიულ გარემოში, ადვილია გალვანური რეაქციის შექმნა, რაც იწვევს ელექტროქიმიურ კოროზიას კავშირში და ალუმინის დირიჟორის კოროზირებას. ამ სიტუაციის თავიდან აცილება უნდა მოხდეს.

5) ალუმინს და სპილენძს აქვთ სხვადასხვა თერმული გაფართოების კოეფიციენტები. ცხელი და ცივი გრძელვადიანი მონაცვლეობის შემდეგ, კავშირი მარტივია, რაც გავლენას ახდენს კავშირის წერტილის საიმედოობაზე.

2. ალუმინის ეფექტურობის ანალიზი და ალუმინის ტექნიკური გადაწყვეტილებები, რომლებიც შეცვლის სპილენძს

1) მიზანშეწონილობის ანალიზი

საერთაშორისო მასშტაბით, არსებობს სამი ძირითადი საავტომობილო მავთულის სტანდარტი: ამერიკული, იაპონური და ევროპული. საავტომობილო ინდუსტრიაში სამრეწველო ტექნოლოგიის გლობალური ინტეგრაციით, სხვადასხვა ქვეყნის მავთულის სტანდარტები თანდათანობით მიუახლოვდებიან საერთაშორისო სტანდარტების ISO სერიას. ამჟამად, საშინაო საავტომობილო OEM– ების უმეტესობა იყენებს სპილენძის ბირთვულ მავთულებს და მიჰყვება ISO 19642-5 და ISO 6722-1 საერთაშორისო სტანდარტებს. ამ ორ სტანდარტს აქვს მსგავსი ტექნიკური მოთხოვნები საავტომობილო სპილენძის ბირთვის მავთულხლართებისთვის და ორივე განსაზღვრავს წინააღმდეგობას, გაუძლებს ძაბვას და მავთულის სხვა მახასიათებლებს. მათ შორის, ISO 19642-5-ს უფრო დეტალური მოთხოვნები აქვს მავთულის შესრულებისთვის.

უცხოური ალუმინის მავთულები გამოყენებულია სამრეწველო პროგრამებში მინიმუმ 30 წლის განმავლობაში. ისინი პირველად გამოიყენეს საავიაციო ინდუსტრიაში და დაიწყეს გამოსაყენებელი საავტომობილო სფეროში 21 -ე საუკუნის დასაწყისში. 2013 წელს გამოვიდა ოფიციალური საერთაშორისო სტანდარტი ISO 6722-2 საავტომობილო ალუმინის მავთულხლართებისთვის, ხოლო 2019 წელს გამოვიდა მსგავსი ISO 19642-6. საერთაშორისო სტანდარტები ISO 19642-6 და ISO 6722-2 უზრუნველყოფს ტექნიკურ მოთხოვნებს დირიჟორის დიამეტრის, წინააღმდეგობის, საიზოლაციო მოცულობის გამძლეობის და ა.შ., ორი სტანდარტი მსგავსია შინაარსში, ხოლო ISO 19642-6– ს უფრო დეტალური მოთხოვნები აქვს ავტომობილების ალუმინის გამტარებლების შესრულებისთვის. ამრიგად, სქემის დიზაინმა უნდა სრულყოფილად განვიხილოთ ეს ორი საერთაშორისო სტანდარტი.

ალუმინის დირიჟორები უნდა იყოს ექვივალენტური სპილენძის დირიჟორებისთვის და აკმაყოფილებდეს სამ წერტილს: პირველ რიგში, მათ უნდა უზრუნველყონ, რომ მათ აქვთ მსგავსი კონდუქტომეტრული და სხვა თვისებები შეცვლილი სპილენძის დირიჟორებისთვის, რაც უზრუნველყოფს, რომ ორიგინალური წრიული ფუნქცია ძირითადად შენარჩუნებულია დირიჟორის მასალის შეცვლის დროს; მეორე, თავიდან აიცილეთ ალუმინის მავთულის ჟანგვის გაკეთება; მესამე, მიაღწიეთ საიმედო კავშირს ალუმინის მავთულსა და ტერმინალს შორის, რადგან ალუმინის მასალას აქვს დაბალი სიმტკიცე და შეიძლება დაღლილობა და შესვენება მოხრილი, ლიკვიდაციის და მაღალი სიხშირის ვიბრაციის შემდეგ.

2) ალტერნატივები ელექტროგადამცემი დირიჟორებისთვის

საერთაშორისო სტანდარტების შედარების ISO 19642-5 და ISO 6722-1 სპილენძის დირიჟორებისთვის, ხოლო ISO 19642-6 და ISO 6722-2 ალუმინის დირიჟორებისთვის, ჩანს, რომ როდესაც წინააღმდეგობა მსგავსია, ალუმინის დირიჟორს სჭირდება უფრო დიდი სპეციფიკაცია, რომ მიაღწიოს გამტარობას, რომელიც მსგავსია სპილენძის დირიჟორთან.

ევროპული ალუმინის და ალუმინის შენადნობის კომპოზიციის სტანდარტი EN 573-3: 2003 ითვალისწინებს, რომ ალუმინის და ალუმინის შენადნობები შეიძლება დაიყოს 8 სერიად. მათ შორის, სერია 1 არის სუფთა ალუმინის მავთული, ალუმინის შემცველობით 99%-ზე მეტი; სერია 2-დან 8-მდე ალუმინის შენადნობები არის ახალი ალუმინის დაფუძნებული კომპოზიციური შენადნობები, რომლებიც შემუშავებულია Si, Fe, Cu, Mg, Mn, ნანო-კერამიკის და ნახშირბადის ნანომასალების სხვადასხვა პროპორციების დამატებით სუფთა ალუმინამდე. მატრიცა არის სითბოს დამუშავებული გაძლიერებული შენადნობი. გარკვეული გამტარობის უზრუნველსაყოფად, ალუმინის შენადნობის დაძაბულობის სიმტკიცე მაქსიმალურია, ხოლო საკმარისი გახანგრძლივების უზრუნველყოფა.

1 სერიის სუფთა ალუმინის მავთულის მახასიათებლები არის მაღალი გამტარობა, კარგი თერმული კონდუქტომეტრული, დაძაბულობის სიძლიერე 60 ~ 110 მპა და დირიჟორის გაგრძელება 12%-ზე მეტი. ეს არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული ალუმინის დირიჟორი საავტომობილო კაბელებისთვის. ალუმინის მავთულის ეს კლასი შესაფერისია დიდი დიამეტრის დენის საყრდენებისთვის.

მოკლედ რომ ვთქვათ, ექვივალენტური წინააღმდეგობის პრინციპი შეიძლება მოჰყვეს სპილენძის მავთულის სუფთა ალუმინის მავთულის შეცვლას უფრო დიდი განივი ფართობით, ხოლო მავთულის წინააღმდეგობა ჩანაცვლებამდე და მის შემდეგ, იგივეა ან ახლოს. მაგალითად, ორიგინალური სპილენძის მავთულის ჯვარედინი სექციური ფართობი არის 35 მმ 2, ხოლო დირიჟორის მაქსიმალური წინააღმდეგობა ერთეულის სიგრძეზე 20 ℃ ტემპერატურაზე 0.527mΩ / მ. ალუმინის დირიჟორის სპეციფიკაცია უახლოესი წინააღმდეგობის პარამეტრით უნდა გაიზარდოს 60 მმ 2 -მდე. ამ დროს, დირიჟორის მაქსიმალური წინააღმდეგობა ერთეულის სიგრძეზე 20 ℃ არის 0.525mΩ / მ.
3) კავშირის სქემა მავთულებსა და ტერმინალებს შორის
① ფაბრიკის შედუღების გადაწყვეტა

ხახუნის შედუღების ტექნოლოგია წარმოიშვა ასზე მეტი წლის წინ. იგი იყენებს სამუშაო ნაწილის კონტაქტის ზედაპირის ხახუნის შედეგად წარმოქმნილ სითბოს, რათა სამუშაო ნაწილის პლასტიკურად დეფორმირება მოახდინოს ზეწოლის ქვეშ, რითაც მიაღწევს შედუღებას. ეს ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება სამოქალაქო და საჰაერო კოსმოსური სფეროებში.

აღჭურვილობა იწვევს სამუშაო ნაწილს, რომ გამოიმუშავოს ბევრი სითბო ხახუნის საშუალებით, რაც ამცირებს ლითონის სიმტკიცეს, აუმჯობესებს პლასტიურობას და ლითონის ატომებს აფართოებს და გაცივდება და ერთმანეთს კრისტალიზაციას უქმნის, რომ შექმნან მყარი ხახუნის შედუღების სახსარი. ამავდროულად, მაღალსიჩქარიანი ხახუნის ანადგურებს ოქსიდის ფილმს ლითონის ზედაპირზე და აუმჯობესებს შედუღებული სახსრის გამტარობას. შერწყმის ტრადიციულ შედუღებასთან შედარებით, ხახუნის შედუღებას აქვს შემდეგი მახასიათებლები: პირველ რიგში, შედუღებულ სახსარს აქვს მაღალი სიძლიერე, სტაბილური ხარისხი, კარგი კომპონენტის თანმიმდევრულობა, ხოლო ერთობლივი სიძლიერე ექვემდებარება მშობლის მასალისა; მეორე, ეს არის ენერგიის დაზოგვა და ეკოლოგიურად, შედუღების წნელებისა და დამცავი გაზების საჭიროების გარეშე, შედუღების პროცესის დროს ტოქსიკური ან მავნე აირები წარმოიქმნება, ხოლო მოწყობილობა მცირე ენერგიას ხარჯავს; მესამე, ხახუნის შედუღებას შეუძლია მიაღწიოს განსხვავებულ მასალების შედუღებას, სახსარს არ აქვს ფორები და ჩანართები და არ ხდება ელექტროქიმიური კოროზიის.

ამ ხსნარში, "L"-ში დაფარული სპილენძ-ალუმინის კომპოზიციური ტერმინალი იღებს მბრუნავი ხახუნის შედუღების პროცესს, რათა დააკავშიროს ბოლო ყალბი სპილენძის ფირფიტა და კუდის სუფთა ალუმინის ცილინდრი. ყალბი სპილენძის ფირფიტა გამოიყენება ბატარეის ან დამწყებთათვის. იგი დამზადებულია სპილენძისგან, აქვს მაღალი სიძლიერე, ინსტალაციის დროს არ არის ადვილი შესვენება, ხოლო ზედაპირის კისერმა შეიძლება შეამსუბუქოს ელექტროქიმიური კოროზია, რომელიც გამოწვეულია სპილენძსა და მანქანის სხეულს შორის კონტაქტით. კუდის სუფთა ალუმინის ცილინდრი არის სვეტური ღრუ სტრუქტურა, რომელიც გამოიყენება ალუმინის დირიჟორის დასაკავშირებლად. მას შემდეგ, რაც ალუმინის დირიჟორი სუფთა ალუმინის ცილინდრში მოთავსებულია სპეციალური აღჭურვილობის საშუალებით, იგი გახეხილია აღჭურვილობის გაყალბებით. სუფთა ალუმინის მავთული და სუფთა ალუმინის ცილინდრი დამზადებულია იმავე მასალისაგან და აქვს იგივე თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, რომელსაც შეუძლია თავიდან აიცილოს დაღლილობის მოტეხილობა, როდესაც მაღალი და დაბალი ტემპერატურა ალტერნატიულია თერმული გაფართოების კოეფიციენტის განსხვავების გამო.

ამ ხსნარის უპირატესობებია: ყალბი სპილენძის ფირფიტა შეიძლება აკმაყოფილებდეს ასამბლეის მოთხოვნებს, ხოლო ალუმინის მავთულის დამაკავშირებელ ალუმინის მილს შეუძლია თავიდან აიცილოს დაღლილობის მოტეხილობა, რომელიც გამოწვეულია სხვადასხვა თერმული გაფართოების კოეფიციენტებით, ტრადიციული სპილენძის ტერმინალისა და ალუმინის დირიჟორის მიერ, რომელიც არა მხოლოდ ტერმინალის სიმძლავრის პრობლემას, არამედ ასევე ხსნის კავშირს.

მას შემდეგ, რაც ტერმინალი უკავშირდება ალუმინის დირიჟორს, დალუქვისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორმაგი კედლის სითბოს შემცირების მილაკი წებოთი. სითბოს შემცირების მილს აქვს იზოლაცია, კოროზიის წინააღმდეგობა და აცვიათ წინააღმდეგობა. მას შემდეგ, რაც სპეციალური აღჭურვილობით გაცხელდება, გარე კედელი მცირდება და შიდა კედელზე მყარი წებო ხდება თხევადი წებოთი, რომელიც მოიცავს ტერმინალის კავშირის ნაწილს და მავთულის საიზოლაციო კანის ზედაპირს. გაგრილებისა და გამაგრების შემდეგ, მას შეუძლია მიაღწიოს დალუქვას და კოროზიის წინააღმდეგობას და თავიდან აიცილოს სახსარში ჟანგვის კოროზიის.
②ultrasonic შედუღების გადაწყვეტა

1980 -იანი წლებიდან, ულტრაბგერითი ლითონის შედუღების ტექნოლოგია გამოყენებულია მავთულის საყრდენის შედუღების მიზნით, ულტრაბგერითი სიხშირის ვიბრაციის ენერგიის გამოყენებით, ლითონის მოლეკულური ცხრილის სტრუქტურის რეორგანიზაციისთვის და იგივე ან სხვადასხვა ლითონების დასაკავშირებლად. შედუღებული სახსარი აღწევს მეტალურგიულ კავშირს მშობლის მასალის დნობის გარეშე, რომელიც მიეკუთვნება მყარი მდგომარეობის შედუღებას და შეუძლია ეფექტურად თავიდან აიცილოს ჩვეულებრივი შედუღების სპატერი და დაჟანგვა.

ულტრაბგერითი შედუღების ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება მავთულის და მავთულის, მავთულის და ტერმინალების კავშირში. შედუღების პროცესი სწრაფია და პროცესის პარამეტრების მონიტორინგი შესაძლებელია მთელი პროცესის განმავლობაში. შედუღებული სახსარი არის ლითონის სუფთა კონექტორი, რომელსაც ადვილად არ აისახება დაბერების, მცოცავი და დაღლილობის შედეგად. კავშირი მყარია, საიმედოობა მაღალია, ხოლო კონტაქტის წინააღმდეგობა დაბალია.

ამ ტექნოლოგიას შეუძლია დააკავშიროს იგივე ან სხვადასხვა მასალები, მაგალითად, სპილენძი და ალუმინი. მას შემდეგ, რაც ლითონი პირდაპირ შედუღებულია, აღარ არის საჭირო დამატებითი solder ან ნაკადი. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი შედუღება აქვს დაბალი თერმული სტრესი მასალაზე და, ძირითადად, არ ცვლის შედუღებული მასალისა და მიმდებარე მასალების თვისებებს. ულტრაბგერითი შედუღების აქვს მარტივი პროცესი, მაღალი ერთობლივი სიძლიერე, კარგი გამტარობა და დირიჟორის სპეციფიკაციების ფართო სპექტრი, რომლის შედუღებაც შესაძლებელია. დირიჟორები, რომელთაც აქვთ სექციური ფართობი 160 მმ 2 ან კიდევ უფრო დიდი, შეიძლება შედუღდეს. ხახუნის შედუღების ტექნოლოგიის მსგავსად, ულტრაბგერითი შედუღების ტექნოლოგია შესაფერისია განსხვავებული მასალებისა და ფორმების, მაგალითად, სპილენძისა და ალუმინის, მავთულის და ფირფიტების დასაკავშირებლად და ფართოდ გამოიყენება მავთულის და საკაბელო ინდუსტრიაში. ამრიგად, ეს გამოსავალი იყენებს სპილენძის ტერმინალებს, რომლებიც უკავშირდება სუფთა ალუმინის გამტარებლებს ულტრაბგერითი შედუღების ტექნოლოგიის მეშვეობით და ტერმინალების ბოლოებში კლანჭებით დაფიქსირებულია და კავშირის საიმედოობის გასაძლიერებლად. ანალოგიურად, ორმაგი კედლის წებოვანი სითბოს შემცირების მილები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კავშირის დასაფენად, სახსარში ჟანგვის კოროზიის თავიდან ასაცილებლად.

3. რეზიუმე

საავტომობილო სპილენძის მავთულის მაღალი ღირებულების და მძიმე წონის ამჟამინდელი მდგომარეობის საფუძველზე, ეს ნაშრომი შეისწავლის სპილენძისა და ალუმინის მავთულის შესრულების სტანდარტებს და გვთავაზობს ტექნიკურ გადაწყვეტას სპილენძის მავთულის ალუმინის მავთულხლართებით ჩანაცვლების მიზნით, რაც უზრუნველყოფს საწარმოთა ხარჯების შემცირებისა და წონის შემცირებას.