Dendësia e lartë dhe kostoja e telave tradicionale të bakrit në automobila kanë bërë që industria të kërkojë materiale alternative për të arritur uljen e kostos dhe peshën e lehtë. Alumini është bërë një zëvendësues ideal për bakrin për shkak të përcjellshmërisë së mirë të tij, densitetit të ulët dhe kostos së ulët, por gjithashtu ka probleme të tilla si forca e ulët dhe oksidimi i lehtë. Artikulli përqendrohet në kabllot e energjisë automobilistike me seksion të madh, dhe eksploron thellësisht vështirësitë teknike që duhet të zgjidhen kur zëvendësoni bakrin me alumin, përfshirë përçueshmërinë, forcën, zvarritjen kompresive, oksidimin dhe ndryshimet në koeficientët e zgjerimit termik. Duke analizuar standardet ndërkombëtare të telave të automobilave, u krye një studim i fizibilitetit mbi zëvendësimin e bakrit me alumin, dhe u propozua një zgjidhje teknike specifike teknike: duke përdorur 1 seri tel alumini të pastër me një zonë më të madhe seksionale kryq për të zëvendësuar telin e bakrit, duke ndjekur parimin e rezistencës ekuivalente; Sigurimi i dy zgjidhjeve të lidhjes me tela dhe terminale: Saldimi i fërkimit dhe saldimi tejzanor, dhe përdorimi i tubave të tkurrjes së nxehtësisë ngjitëse me dy mure të dyfishta për vulë. Artikulli ofron një rrugë të re me vlerë referimi për kompanitë e automobilave për të arritur uljen e kostos dhe peshën e lehtë.

Parzmore për instalime elektrike të automobilave janë në të gjithë trupin e makinës. Telat tradicionale janë bërë nga bakri elektrolitik me pastërti të lartë të falsifikuar, tërhequr dhe varur nga procese speciale. Për shkak të densitetit të lartë të bakrit, pesha totale e parzmoreve të instalimeve elektrike të automjeteve tejkalon 20 kg dhe kostoja është e lartë, gjë që sjell presion të kostos për ndërmarrjet. Për këtë qëllim, industria po eksploron në mënyrë aktive materiale alternative për telat e bakrit për të arritur qëllimet e uljes së kostos dhe peshës së lehtë. Ndër materialet e zakonshme të përcjellësit, alumini është një zëvendësues ideal. Ka përçueshmëri të mirë, e dyta vetëm për bakrin midis metaleve të përdorura zakonisht, dhe është i lehtë në peshë. Dendësia e saj është rreth 30% e bakrit dhe kostoja e tij është vetëm 20% ~ 30% e bakrit, por ka probleme të tilla si forca e ulët dhe oksidimi i lehtë. Ky artikull propozon një zgjidhje teknike referimi për zëvendësimin e bakrit me alumin për kabllot e energjisë automobilistike me seksion të madh.

1. issuesështjet teknike që duhet të zgjidhen kur zëvendësoni bakrin me alumin

Alumini është superior ndaj bakrit në kosto dhe cilësi, dhe është bërë një vend i nxehtë për uljen e kostos dhe hulumtimin e lehtë në kompanitë e automobilave. Sidoqoftë, alumini që zëvendëson bakrin ende përballet me disa vështirësi teknike.

1) Përçueshmëria e aluminit është inferior ndaj bakrit. Nëse problemi zgjidhet duke rritur zonën ndër-seksionale të telit të aluminit, specifikimet e telit të aluminit duhet të rriten me nivele 1 ~ 2, të cilat do ta bëjnë parzmoren e telit të aluminit më të madh se parzmore teli bakri. Hapësira e instalimit dhe rrezja e lakimit duhet të merren parasysh kur rregulloni parzmore.

2) Alumini ka forcë të ulët. Forca mekanike është vetëm 1 / 3 e asaj të bakrit, dhe është e lehtë të prishesh gjatë crimping. Kur makina po ngas, teli dridhet dhe është e lehtë të prishet, kështu që forca e telit të aluminit duhet të rritet.

3) Alumini ka një fenomen të rëndësishëm kompresues të zvarritjes. Rreth 80 ℃, zvarritja intensifikohet nën presion, ndërsa bakri duhet të jetë mbi 230 ℃ për të treguar një shkallë të caktuar të zvarritjes kompresive. Karakteristikat kompresive të zvarritjes së aluminit do të bëjnë që pika e lidhjes të lirohet me ndryshimet e temperaturës dhe kohën pasi terminali të jetë i shtypur, duke ndikuar në performancën elektrike të telit.

Prandaj, teknologjia e lidhjes së aluminit-bakrit kërkon një dizajn të veçantë për të siguruar performancë të besueshme elektrike përgjatë ciklit jetësor të produktit.

4) Alumini është kimikisht aktiv. Oxidized lehtësisht kur ekspozohet në ajër, duke formuar një film të dendur dhe të fortë të oksidit të aluminit. Oksidi i aluminit ka veti të forta izolimi dhe do të ndikojë në përçueshmërinë e telave të aluminit. Kur alumini kontakton terminalet e bakrit në një mjedis të lagësht dhe me energji, është e lehtë të formohet një reaksion galvanik, duke shkaktuar gërryerje elektrokimike në lidhje dhe gërryerjen e përcjellësit të aluminit. Kjo situatë duhet të shmanget.

5) Alumini dhe bakri kanë koeficientë të ndryshëm të zgjerimit termik. Pas alternimit afatgjatë të nxehtë dhe të ftohtë, lidhja është e lehtë për tu liruar, duke ndikuar në besueshmërinë e pikës së lidhjes.

2. ANALIZA E FAZIONIT DHE SOLIKIMET TEKNIKE E BOTRIMIT T AL VETM

1) Analiza e fizibilitetit

Ndërkombëtarisht, ekzistojnë tre standarde kryesore të telit të automobilave: Amerikan, Japonez dhe Evropian. Me integrimin global të teknologjisë industriale në industrinë e automobilave, standardet e telave të vendeve të ndryshme gradualisht po shkojnë më afër serisë ISO të standardeve ndërkombëtare. Aktualisht, shumica e OEM-ve të automobilave vendas përdorin telat thelbësore të bakrit dhe ndjekin standardet ndërkombëtare ISO 19642-5 dhe ISO 6722-1. Këto dy standarde kanë kërkesa të ngjashme teknike për telat e bërthamës së bakrit automobilistik, dhe të dy specifikojnë në detaje rezistencën, i rezistojnë tensionit dhe karakteristikave të tjera të telave në detaje. Midis tyre, ISO 19642-5 ka kërkesa më të hollësishme për performancën e telit.

Telat e huaj të aluminit janë përdorur në aplikimet industriale për të paktën 30 vjet. Ato u përdorën për herë të parë në industrinë e aviacionit dhe filluan të përdoren në fushën e automobilave në fillim të shekullit XXI. Në vitin 2013, u lëshua lëshuar standardi zyrtar ndërkombëtar ISO 6722-2 për telat e aluminit të automobilave, dhe në vitin 2019 u lëshua ISO i ngjashëm ISO 19642-6. Standardet Ndërkombëtare ISO 19642-6 dhe ISO 6722-2 ofrojnë kërkesa teknike për diametrin e përcjellësit, rezistencën, rezistencën ndaj vëllimit të izolimit, etj. Të dy standardet janë të ngjashme në përmbajtje, dhe ISO 19642-6 ka kërkesa më të hollësishme për performancën e përçuesve të aluminit automobilistik. Prandaj, hartimi i skemës duhet të marrë parasysh në mënyrë gjithëpërfshirëse këto dy standarde ndërkombëtare.

Përçuesit e aluminit duhet të jenë ekuivalentë me përcjellësit e bakrit dhe të plotësojnë tre pika: së pari, ata duhet të sigurojnë që ata të kenë përçueshmëri të ngjashme dhe veti të tjera me përcjellësit e zëvendësuar të bakrit, duke siguruar që funksioni origjinal i qarkut të mirëmbahet në thelb ndërsa zëvendëson materialin e përcjellësit; Së dyti, parandaloni që tela alumini të oksidohet; Së treti, arrini një lidhje të besueshme midis telit të aluminit dhe terminalit, sepse materiali i aluminit ka ngurtësi të ulët dhe mund të lodhë dhe të prishet pas lakimit, dredha-dredha dhe dridhjeve me frekuencë të lartë.

2) alternativa për përçuesit e linjës së energjisë

Krahasimi i Standardeve Ndërkombëtare ISO 19642-5 dhe ISO 6722-1 për përcjellësit e bakrit, dhe ISO 19642-6 dhe ISO 6722-2 për përcjellësit e aluminit, mund të shihet se kur rezistenca është e ngjashme, përcjellësi i aluminit ka nevojë për një specifikim më të madh për të arritur një përçueshmëri të ngjashme me atë të përcjellësit të bakrit.

Standardi i përbërjes së aluminit dhe aluminit evropian i aluminit EN 573-3: 2003 përcakton që lidhjet e aluminit dhe aluminit mund të ndahen në 8 seri. Midis tyre, Seria 1 është tela e pastër alumini me një përmbajtje alumini prej më shumë se 99%; Aliazhet e aluminit 2 deri në 8 alumini janë lidhje të reja të përbëra me bazë alumini të zhvilluara duke shtuar përmasa të ndryshme të Si, Fe, Cu, Mg, MN, nano-qeramika dhe nanomaterialet e karbonit në aluminin e pastër. Matrica është një aliazh i forcuar i trajtuar nga nxehtësia. Nën gjendjen e sigurimit të përçueshmërisë së caktuar, forca elastike e aliazhit të aluminit është maksimizuar, duke siguruar zgjatje të mjaftueshme.

Karakteristikat e 1 serive të pastër të aluminit janë përçueshmëri të lartë, përçueshmëri të mirë termike, forcë tërheqëse prej 60 ~ 110MPa, dhe zgjatje të përcjellësit më të madh se 12%. Isshtë përcjellësi më i përdorur alumini për kabllot automobilistike. Kjo shkallë e telit të aluminit është i përshtatshëm për litarët e energjisë me diametër të madh.

Si përmbledhje, parimi i rezistencës ekuivalente mund të ndiqet për të zëvendësuar telin e bakrit me tela të pastër alumini me një zonë më të madhe seksionale kryq, dhe rezistenca e telave para dhe pas zëvendësimit është e njëjtë ose e afërt. Për shembull, zona ndër-seksionale e telit origjinal të bakrit është 35 mm2, dhe rezistenca maksimale e përcjellësit për gjatësi njësi në 20 ℃ është 0.527mΩ / m. Specifikimi i përcjellësit të aluminit me parametrin më të afërt të rezistencës duhet të rritet në 60 mm2. Në këtë kohë, rezistenca maksimale e përcjellësit për gjatësinë e njësisë në 20 ℃ është 0.525mΩ / m.
3) Skema e lidhjes midis telave dhe terminaleve
Solution Zgjidhja e saldimit të fërkimit

Teknologjia e saldimit të fërkimit filloi më shumë se njëqind vjet më parë. Përdor nxehtësinë e krijuar nga fërkimi i sipërfaqes së kontaktit të pjesës së punës për ta bërë pjesën e punës të deformojë në mënyrë plastike nën presion, duke arritur kështu saldim. Kjo teknologji përdoret gjerësisht në fushat civile dhe hapësinore.

Pajisjet drejtojnë pjesën e punës për të gjeneruar shumë nxehtësi nga fërkimi, i cili zvogëlon ngurtësinë e metalit, përmirëson plasticitetin dhe i bën atomet metalikë të shpërndahen dhe të jenë të freskëta dhe të kristalizojnë njëri -tjetrin për të formuar një bashkim të fortë të saldimit të fërkimit. Në të njëjtën kohë, fërkimi me shpejtësi të lartë shkatërron filmin e oksidit në sipërfaqen e metaleve dhe përmirëson përçueshmërinë e nyjës së salduar. Krahasuar me saldimin tradicional të bashkimit, saldimi i fërkimit ka karakteristikat e mëposhtme: Së pari, nyja e salduar ka forcë të lartë, cilësi të qëndrueshme, konsistencë të mirë të komponentëve dhe forca e përbashkët është e barabartë me atë të materialit mëmë; Së dyti, është kursimi i energjisë dhe miqësor ndaj mjedisit, pa pasur nevojë për shufra saldimi dhe gazra mbrojtës, nuk gjenerohen gazra toksikë ose të dëmshëm gjatë procesit të saldimit, dhe pajisjet konsumojnë pak energji; Së treti, saldimi i fërkimit mund të arrijë saldimin e materialeve të ndryshme, bashkimi nuk ka poret ose përfshirjet, dhe nuk ndodh gërryerje elektrokimike.

Në këtë zgjidhje, terminali i përbërë nga bakri-alumini në formë "L" në formë "L" në formë "L" në formë bakri-alumini miraton një proces të saldimit të fërkimit rrotullues për të lidhur pllakën e bakrit të falsifikuar të fundit dhe cilindrin e aluminit të pastër të bishtit. Pllaka e falsifikuar e bakrit përdoret për të mbledhur në bateri ose starter. Madeshtë bërë prej bronzi, ka forcë të lartë, nuk është e lehtë të prishet gjatë instalimit, dhe ngjyrosja sipërfaqësore mund të lehtësojë gërryerjen elektrokimike të shkaktuar nga kontakti midis bronzit dhe trupit të makinës. Cilindri i aluminit të pastër të bishtit është një strukturë kolone e uritur që përdoret për të lidhur përcjellësin e aluminit. Pasi përcjellësi i aluminit të vendoset në cilindrin e pastër të aluminit nga pajisjet speciale, ajo është e shtypur duke falsifikuar pajisjet. Teli i pastër i aluminit dhe cilindri i pastër i aluminit janë bërë nga i njëjti material dhe kanë të njëjtin koeficient të zgjerimit termik, i cili mund të shmangë frakturën e lodhjes kur temperaturat e larta dhe të ulëta alternojnë për shkak të ndryshimit në koeficientin e zgjerimit termik.

Përparësitë e kësaj zgjidhje janë: Pllaka e falsifikuar e bakrit mund të plotësojë kërkesat e asamblesë, dhe tubi i aluminit që lidh telin e aluminit mund të shmangë frakturën e lodhjes të shkaktuar nga koeficientët e ndryshëm të zgjerimit termik të terminalit tradicional të terminalit të bakrit dhe përcjellësit të aluminit, i cili jo vetëm që zgjidh problemin e forcës së instalimit terminal, por gjithashtu zgjidh problemin e lidhjes midis sjelljes së aluminit dhe terminalit.

Pasi që terminali të jetë i lidhur me përcjellësin e aluminit, një tub i tkurrjes së nxehtësisë me dy mure me zam mund të përdoret për nënshkrimin. Tubi i tkurrjes së nxehtësisë ka izolim, rezistencë ndaj korrozionit dhe rezistencë ndaj konsumit. Pasi të nxehet nga pajisjet e veçanta, muri i jashtëm zvogëlohet dhe zam i ngurtë në murin e brendshëm shkrihet në zam të lëngshëm, duke mbuluar pjesën e lidhjes terminale dhe sipërfaqen e lëkurës së izolimit të telit. Pas ftohjes dhe solidifikimit, ai mund të arrijë rezistencën e vulosjes dhe korrozionit, dhe të parandalojë gërryerjen e oksidimit në bashkim.
Solution Zgjidhja e Saldimit Oultrasonik

Që nga vitet '80, teknologjia tejzanore e saldimit metalik është aplikuar për saldimin e telit të telit, duke përdorur energjinë e dridhjes së frekuencës tejzanor për të riorganizuar strukturën e grilave molekulare metalike dhe të lidhni metale të njëjta ose të ndryshme. Bashkimi i salduar arrin lidhjen metalurgjike pa shkrirë materialin mëmë, i cili i përket saldimit me gjendje të ngurtë dhe mund të shmangë në mënyrë efektive shpërndarjen dhe oksidimin e saldimit të zakonshëm.

Teknologjia e saldimit tejzanor përdoret gjerësisht në lidhjen e telave dhe telave, telave dhe terminaleve. Procesi i saldimit është i shpejtë dhe parametrat e procesit mund të monitorohen gjatë gjithë procesit. Lidhja e salduar është një lidhës i pastër metalik, i cili nuk preket lehtë nga plakja, zvarritja dhe lodhja. Lidhja është e fortë, besueshmëria është e lartë, dhe rezistenca e kontaktit është e ulët.

Kjo teknologji mund të lidhë materiale të njëjta ose të ndryshme, të tilla si bakri dhe alumini. Meqenëse metali është i bashkuar drejtpërdrejt, nuk kërkohet një bashkues ose fluks shtesë. Për më tepër, saldimi tejzanor ka stres të ulët termik në material dhe në thelb nuk i ndryshon vetitë e materialit të salduar dhe materialet përreth. Saldimi tejzanor ka një proces të thjeshtë, forcë të lartë të përbashkët, përçueshmëri të mirë dhe një gamë të gjerë të specifikimeve të përcjellësit që mund të bashkohen. Përçuesit me një zonë kryq seksionale prej 160 mm2 ose edhe më të mëdha mund të bashkohen. Ngjashëm me teknologjinë e saldimit të fërkimit, teknologjia e saldimit tejzanor është e përshtatshme për lidhjen e materialeve dhe formave të ndryshme, të tilla si bakri dhe alumini, tela dhe pllaka, dhe përdoret gjerësisht në industrinë e telit dhe kabllove. Prandaj, kjo zgjidhje përdor terminale prej bronzi, të cilat janë të lidhura me përcjellësit e pastër të aluminit përmes teknologjisë së saldimit tejzanor, dhe janë të shtypura dhe të fiksuara me kthetra në skajet e terminaleve për të përmirësuar besueshmërinë e lidhjes. Në mënyrë të ngjashme, tubi i tkurrjes së nxehtësisë ngjitëse me dy mure mund të përdoret për të vulosur lidhjen për të parandaluar gërryerjen e oksidimit në bashkim.

3. Përmbledhje

Bazuar në situatën aktuale të kostos së lartë dhe peshës së rëndë të telave të bakrit automobilistik, ky punim studion standardet e performancës së telave të bakrit dhe aluminit, dhe propozon një zgjidhje teknike për zëvendësimin e telave të bakrit me tela alumini, duke siguruar një mënyrë të re për ndërmarrjet për të zvogëluar kostot dhe për të zvogëluar peshën.