Высокая плотность и стоимость традиционных медных проводов в автомобилях побудили отрасль обратиться за альтернативными материалами для достижения снижения затрат и легкого веса. Алюминий стал идеальной заменой меди из -за своей хорошей проводимости, низкой плотности и низкой стоимости, но у него также есть такие проблемы, как низкая прочность и легкое окисление. Статья посвящена автомобильным кабелям с крупным сечением, и глубоко исследует технические трудности, которые необходимо решить при замене меди на алюминий, включая проводимость, прочность, ползучесть сжатия, окисление и различия в коэффициентах термического расширения. Анализируя международные стандарты автомобильной проволоки, было проведено техническое исследование по замене меди на алюминий, и было предложено конкретное техническое решение: использование чистого алюминиевого провода 1 серии с большей площадью поперечного сечения для замены медного провода в соответствии с принципом эквивалентного сопротивления; Обеспечение двух решений для соединения проводов и терминала: сварка трения и ультразвуковая сварка, а также использование двойных стенков с клейкой тепловой термоусадочной трубкой для уплотнения. В статье предоставляет новый путь со ссылкой для автомобильных компаний для достижения снижения затрат и легкого веса.

Автомобильные жгуты проводки находятся по всему корпусу автомобиля. Традиционные провода изготовлены из элегантной медико-медико-медикологической коврики, нарисованной и шарнирными специальными процессами. Из -за высокой плотности меди общий вес жгута проводки транспортного средства превышает 20 кг, а стоимость высока, что приносит давление затрат на предприятия. С этой целью отрасль активно изучает альтернативные материалы для медных проводов для достижения целей снижения затрат и легкого веса. Среди общих материалов проводника алюминий является идеальной заменой. Он имеет хорошую проводимость, второй только для меди среди часто используемых металлов и легкий вес. Его плотность составляет около 30% меди, а его стоимость составляет всего 20% ~ 30% от меди, но у нее есть такие проблемы, как низкая прочность и легкое окисление. В этой статье предлагается справочное техническое решение для замены меди на алюминий для автомобильных кабелей с крупным сечением.

1. Технические проблемы, которые необходимо решить при замене меди на алюминий

Алюминий превосходит медь по стоимости и качеству и стал горячей точкой для снижения затрат и легких исследований в автомобильных компаниях. Тем не менее, алюминиевая замена меди по -прежнему сталкивается с некоторыми техническими трудностями.

1) Проводимость алюминия уступает медью. Если проблема решается путем увеличения площади поперечного сечения алюминиевого провода, спецификация алюминиевого провода должна быть увеличена на 1 ~ 2 уровня, что сделает жгут алюминиевого провода больше, чем жгут медного провода. При расположении жгута ремня необходимо учитывать пространство для установки и радиус изгиба.

2) Алюминий имеет низкую прочность. Механическая прочность составляет всего 1 / 3 из прочности меди, и его легко сломать во время обжима. Когда автомобиль движется, проволока вибрирует, и его легко сломать, поэтому прочность алюминиевой проволоки необходимо увеличить.

3) Алюминий имеет значительное явление ползучести сжатия. Примерно в 80 ℃ ползучесть усиливается под давлением, в то время как медь должна быть выше 230 ℃, чтобы показать определенную степень сжатия. Характеристики ползучести сжатия алюминия приведут к ослаблению точки подключения с изменением температуры и времени после обжига терминала, что влияет на электрические характеристики провода.

Следовательно, технология подключения к алюминиевым коллегам требует специального дизайна для обеспечения надежных электрических характеристик на протяжении всего жизненного цикла продукта.

4) Алюминий химически активен. Он легко окисляется при воздействии воздуха, образуя плотную и твердую алюминиевую пленку. Оксид алюминия обладает сильными изоляционными свойствами и будет влиять на проводимость алюминиевых проводов. Когда алюминиевые контакты медных терминалов во влажной и энергичной среде, легко сформировать гальваническую реакцию, вызывая электрохимическую коррозию при соединении и коррозируя алюминиевый проводник. Этой ситуации следует избегать.

5) Алюминий и медь имеют различные коэффициенты термического расширения. После долгосрочного чередования горячих и холодного соединения легко ослабить, влияя на надежность точки соединения.

2. Анализ непреднамеренности и технические решения алюминия, заменяющего медь

1) Анализ технико -экономического обоснования

На международном уровне есть три основных стандарта автомобильной проволоки: американский, японский и европейский. Благодаря глобальной интеграции промышленных технологий в автомобильной промышленности, стандарты WIRE различных стран постепенно приближаются к серии международных стандартов ISO. В настоящее время большинство внутренних автомобильных OEM-производителей используют медные основные провода и следуют международным стандартам ISO 19642-5 и ISO 6722-1. Эти два стандарта имеют аналогичные технические требования для автомобильных медных ядра, и оба подробно указывают удельное сопротивление, противостояние и другие характеристики проводов. Среди них ISO 19642-5 имеет более подробные требования к производительности провода.

Иностранные алюминиевые провода использовались в промышленном применении не менее 30 лет. Сначала они использовались в авиационной промышленности и начали использоваться в автомобильной области в начале 21 -го века. В 2013 году был выпущен официальный международный стандарт ISO 6722-2 для автомобильных алюминиевых проводов, а в 2019 году был выпущен аналогичный ISO 19642-6. Международные стандарты ISO 19642-6 и ISO 6722-2 Предоставляют технические требования для диаметра проводника, сопротивления, удельного сопротивления изоляции и т. Д. Таким образом, дизайн схемы должен всесторонне рассмотреть эти два международных стандарта.

Алюминиевые проводники должны быть эквивалентны медным проводникам и соответствовать трем пунктам: во -первых, они должны убедиться, что они имеют аналогичную проводимость и другие свойства с замененными медными проводниками, гарантируя, что исходная функция схемы в основном поддерживается при замене материала проводника; Во -вторых, предотвратить окисленность алюминиевой проволоки; В-третьих, достичь надежного соединения между алюминиевой проволокой и терминалом, потому что алюминиевый материал имеет низкую твердость и может усталость и разрываться после изгиба, обмотки и высокочастотной вибрации.

2) Альтернативы для проводников линии электропередачи

Сравнивая международные стандарты ISO 19642-5 и ISO 6722-1 для медных дирижеров, и ISO 19642-6 и ISO 6722-2 для алюминиевых дирижеров, можно видеть, что когда сопротивление аналогично, алюминиевый проводник нуждается в более крупной спецификации для достижения проводимости, сходной с резистентом медного проводника.

Европейский алюминиевый и алюминиевый состав сплава Стандарт EN 573-3: 2003 предусматривает, что алюминиевые и алюминиевые сплавы можно разделить на 8 серии. Среди них серия 1 - чистый алюминиевый провод с содержанием алюминия более 99%; Алюминиевые сплавы серии от 2 до 8 представляют собой новые композитные сплавы на основе алюминия, разработанные путем добавления различных пропорций Si, Fe, Cu, Mg, Mn, Nano-Ceramics и углеродных наноматериалов к чистому алюминию. Матрица представляет собой укрепленный тепло, укрепленный сплав. При условии обеспечения определенной проводимости прочность на растяжение алюминиевого сплава максимизируется, обеспечивая при этом достаточное удлинение.

Характеристики чистой алюминиевой проволоки 1 серии - высокая проводимость, хорошая теплопроводность, прочность на растяжение 60 ~ 110 МПа и удлинение проводника более 12%. Это наиболее часто используемый алюминиевый проводник для автомобильных кабелей. Этот класс алюминиевой проволоки подходит для шнуров питания с большим диаметром.

Таким образом, принцип эквивалентного сопротивления может быть соблюден для замены медного провода чистым алюминиевым проводом на большую площадь поперечного сечения, а сопротивление проводов до и после замены одинаково или близко. Например, площадь поперечного сечения исходного медного провода составляет 35 мм2, а максимальное сопротивление проводника на единицу длины при 20 ℃ составляет 0,527 МОм / м. Спецификация алюминиевого проводника с ближайшим параметром сопротивления должна быть увеличена до 60 мм2. В это время максимальное сопротивление проводника на единицу длины при 20 ℃ составляет 0,525 мОм / м.
3) Схема соединения между проводами и терминалами
① ФРИКТИЧЕСКИЙ СВОЙСТВО

Технология сварки трения возникла более ста лет назад. Он использует тепло, генерируемое трением контактной поверхности заготовки, чтобы сделать заготовку пластически деформацией под давлением, тем самым достигая сварки. Эта технология широко используется в гражданских и аэрокосмических областях.

Оборудование приводит заготовку, чтобы генерировать большую тепло в результате трения, что уменьшает твердость металла, улучшает пластичность и делает атомы металла диффузными и прохладными и кристаллизуются друг другу, образуя твердое сварки трения. В то же время высокоскоростное трение разрушает оксидную пленку на металлической поверхности и улучшает проводимость сварного сустава. По сравнению с традиционной сваркой сварки, сварка трения обладает следующими характеристиками: во -первых, сваренный сустав имеет высокую прочность, стабильное качество, хорошую консистенцию компонентов, а прочность сустава эквивалентна силе родительского материала; Во-вторых, это энергосберегает и экологически чисто, без необходимости в сварочных стержнях и защитных газах, токсичные или вредные газы не генерируются во время сварки, и оборудование потребляет небольшую мощность; В -третьих, сварка трения может достичь сварки разнородных материалов, сустав не имеет пор или включений, и электрохимическая коррозия не происходит.

В этом растворе комплексная композитная терминала в форме «L» принимает процесс сварки ротажного трения для подключения кожной медной пластины и хвоста чистого алюминиевого цилиндра. Кованая медная пластина используется для сборки на аккумулятор или стартер. Он изготовлен из латуни, имеет высокую прочность, нелегко разбить во время установки, и поверхностное олова может облегчить электрохимическую коррозию, вызванную контактом между латуни и корпусом автомобиля. Хвостовой алюминиевый цилиндр представляет собой столбчатую полою структуру, используемая для подключения алюминиевого проводника. После того, как алюминиевый проводник помещается в чистый алюминиевый цилиндр с помощью специального оборудования, он обжигается подготовкой оборудования. Чистый алюминиевый провод и чистый алюминиевый цилиндр изготовлены из одного и того же материала и имеют одинаковый коэффициент теплового расширения, который может избежать усталости, когда высокие и низкие температуры чередуются из -за разницы в коэффициенте термического расширения.

Преимущества этого решения: кованая медная пластина может соответствовать требованиям сборки, и алюминиевая трубка, соединяющая алюминиевую проволоку, может избежать усталостного перелома, вызванного различными коэффициентами термического расширения традиционного медного терминала и алюминиевого проводника, который не только решает проблему терминальной прочности установки, но также решает проблему между алюмьюмами.

После того, как терминал подключен к алюминиевому проводнику, для герметизации можно использовать двойную стенку с клейкой. Трупная трубка с тепловой термоусадой имеет изоляцию, коррозионную стойкость и устойчивость к износу. После нагрева специальным оборудованием, внешняя стена сжимается, и твердый клей на внутренней стенке тает в жидкий клей, покрывая часть соединения клемма и поверхность проволочной изоляционной кожи. После охлаждения и затвердевания он может достичь устойчивости к уплотнению и коррозии и предотвратить коррозию окисления в суставе.
②ultrasonic Werlding Roliding

С 1980 -х годов была применена технология ультразвуковой металлической сварки для сварки проволочных жгутов, используя энергию ультразвуковой частоты для реорганизации металлической молекулярной структуры решетки и подключения одних и тех же или разных металлов. Сварное сустав достигает металлургической связи без плавления родительского материала, который принадлежит к твердотельной сварке и может эффективно избежать разбрызгивания и окисления обычной сварки.

Технология ультразвуковой сварки широко используется в соединении проводов и проводов, проводов и терминалов. Процесс сварки быстрый, и параметры процесса могут контролироваться на протяжении всего процесса. Сварное соединение - это чистый металлический разъем, на который нелегко затронуть старение, ползучесть и усталость. Соединение твердо, надежность высока, а сопротивление контакта низкое.

Эта технология может соединять одни и те же или разные материалы, такие как медь и алюминий. Поскольку металл прямо сварен, не требуется дополнительного припоя или потока. Кроме того, ультразвуковая сварка имеет низкое тепловое напряжение на материале и в основном не меняет свойства сварного материала и окружающих материалов. Ультразвуковая сварка имеет простой процесс, высокую прочность сустава, хорошую проводимость и широкий спектр спецификаций проводника, которые можно сваривать. Проводники с площадью поперечного сечения 160 мм2 или даже более крупнее могут быть сварены. Подобно технологии сварки трений, технология ультразвуковой сварки подходит для подключения разнородных материалов и форм, таких как медь и алюминий, проволока и пластина, и широко используется в промышленности и кабеле. Следовательно, в этом решении используются латунные клеммы, которые связаны с чистыми алюминиевыми проводниками с помощью ультразвуковой сварки технологии, а также обжарены и фиксируются когтями на концах терминалов для повышения надежности соединения. Аналогично, для герметизации соединения с двойной стенкой могут быть использованы для уплотнения соединения для предотвращения коррозии окисления в суставе.

3. Резюме

Основываясь на текущей ситуации высокой стоимости и тяжелой массы автомобильных медных проводов, в этой статье изучаются стандарты производительности медных и алюминиевых проводов и предлагает техническое решение для замены медных проводов на алюминиевые провода, обеспечивая новый способ для предприятий для снижения затрат и снижения веса.