Ang mataas na density at gastos ng tradisyonal na mga wire ng tanso sa mga sasakyan ay nag -udyok sa industriya na maghanap ng mga alternatibong materyales upang makamit ang pagbawas ng gastos at lightweighting. Ang aluminyo ay naging isang mainam na kapalit ng tanso dahil sa mabuting kondaktibiti, mababang density at mababang gastos, ngunit mayroon din itong mga problema tulad ng mababang lakas at madaling oksihenasyon. Ang artikulo ay nakatuon sa mga malalaking seksyon ng automotive cable, at malalim na galugarin ang mga teknikal na paghihirap na kailangang malutas kapag pinapalitan ang tanso na may aluminyo, kabilang ang conductivity, lakas, compressive creep, oksihenasyon at pagkakaiba sa mga coefficients ng pagpapalawak ng thermal. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga pamantayan sa internasyonal na automotive wire, isang pag-aaral na posible sa kapalit ng tanso na may aluminyo ay isinagawa, at isang tiyak na teknikal na solusyon ay iminungkahi: gamit ang 1 serye purong aluminyo wire na may isang mas malaking cross-sectional area upang mapalitan ang wire ng tanso, kasunod ng prinsipyo ng katumbas na paglaban; Nagbibigay ng dalawang solusyon sa koneksyon sa wire at terminal: friction welding at ultrasonic welding, at gamit ang dobleng may pader na malagkit na pag-urong ng pag-urong ng init para sa pagbubuklod. Ang artikulo ay nagbibigay ng isang bagong landas na may halaga ng sanggunian para sa mga kumpanya ng automotiko upang makamit ang pagbawas ng gastos at lightweighting.

Ang mga automotive wiring harnesses ay nasa buong katawan ng kotse. Ang mga tradisyunal na wire ay gawa sa mataas na kadalisayan ng electrolytic na tanso na hudyat, iginuhit at bisagra ng mga espesyal na proseso. Dahil sa mataas na density ng tanso, ang kabuuang bigat ng harness ng mga kable ng sasakyan ay lumampas sa 20kg at mataas ang gastos, na nagdudulot ng presyon ng gastos sa mga negosyo. Hanggang dito, ang industriya ay aktibong naggalugad ng mga alternatibong materyales para sa mga wire ng tanso upang makamit ang mga layunin ng pagbawas ng gastos at lightweighting. Kabilang sa mga karaniwang materyales ng conductor, ang aluminyo ay isang mainam na kapalit. Mayroon itong mahusay na kondaktibiti, pangalawa lamang sa tanso sa mga karaniwang ginagamit na metal, at magaan ang timbang. Ang density nito ay tungkol sa 30% ng tanso at ang gastos nito ay 20% lamang ~ 30% ng tanso, ngunit mayroon itong mga problema tulad ng mababang lakas at madaling oksihenasyon. Ang artikulong ito ay nagmumungkahi ng isang sanggunian na solusyon sa teknikal para sa pagpapalit ng tanso na may aluminyo para sa mga malalaking cable na automotive power.

1. Mga isyu saTechnical na kailangang malutas kapag pinapalitan ang tanso sa aluminyo

Ang aluminyo ay higit na mataas sa tanso sa gastos at kalidad, at naging isang mainit na lugar para sa pagbawas ng gastos at magaan na pananaliksik sa mga kumpanya ng sasakyan. Gayunpaman, ang aluminyo na pinapalitan ang tanso ay nahaharap pa rin sa ilang mga paghihirap sa teknikal.

1) Ang conductivity ng aluminyo ay mas mababa sa tanso. Kung ang problema ay nalulutas sa pamamagitan ng pagtaas ng cross-sectional area ng aluminyo wire, ang pagtutukoy ng aluminyo wire ay kailangang madagdagan ng 1 ~ 2 na antas, na gagawing mas malaki ang aluminyo wire wire kaysa sa tanso na wire wire. Ang puwang ng pag -install at baluktot na radius ay kailangang isaalang -alang kapag nag -aayos ng harness.

2) Ang aluminyo ay may mababang lakas. Ang lakas ng mekanikal ay 1 / 3 ng tanso, at madaling masira sa panahon ng crimping. Kapag nagmamaneho ang kotse, ang wire ay nag -vibrate at madaling masira, kaya ang lakas ng aluminyo wire ay kailangang madagdagan.

3) Ang aluminyo ay may makabuluhang compressive creep phenomenon. Sa paligid ng 80 ℃, ang kilabot ay tumindi sa ilalim ng presyon, habang ang tanso ay kailangang higit sa 230 ℃ upang ipakita ang isang tiyak na antas ng compressive creep. Ang mga compressive creep na katangian ng aluminyo ay magiging sanhi ng punto ng koneksyon upang paluwagin ang mga pagbabago sa temperatura at oras pagkatapos ng terminal ay crimped, na nakakaapekto sa de -koryenteng pagganap ng kawad.

Samakatuwid, ang teknolohiyang koneksyon ng aluminyo-tanso ay nangangailangan ng espesyal na disenyo upang matiyak ang maaasahang pagganap ng elektrikal sa buong siklo ng buhay ng produkto.

4) Ang aluminyo ay aktibo sa kemikal. Madali itong na -oxidized kapag nakalantad sa hangin, na bumubuo ng isang siksik at matigas na aluminyo na oxide film. Ang aluminyo oxide ay may malakas na mga katangian ng pagkakabukod at makakaapekto sa kondaktibiti ng mga wire ng aluminyo. Kapag ang mga contact ng aluminyo ay mga terminal ng tanso sa isang mahalumigmig at masigla na kapaligiran, madali itong bumuo ng isang reaksyon ng galvanic, na nagiging sanhi ng kaagnasan ng electrochemical sa koneksyon at pag -corroding ng conductor ng aluminyo. Ang sitwasyong ito ay dapat iwasan.

5) Ang aluminyo at tanso ay may iba't ibang mga koepisyentong pagpapalawak ng thermal. Matapos ang pangmatagalang alternasyon ng mainit at malamig, ang koneksyon ay madaling paluwagin, na nakakaapekto sa pagiging maaasahan ng punto ng koneksyon.

2. Pagtatasa ng Kabuuan at Teknikal na Solusyon ng Aluminum na nagpapalit ng tanso

1) Pagsusuri ng Posibilidad

Panloob, mayroong tatlong pangunahing pamantayan ng automotive wire: Amerikano, Hapon, at European. Sa pamamagitan ng pandaigdigang pagsasama ng pang -industriya na teknolohiya sa industriya ng automotiko, ang mga pamantayan ng kawad ng iba't ibang mga bansa ay unti -unting lumilipat sa serye ng ISO ng mga pamantayang pang -internasyonal. Sa kasalukuyan, ang karamihan sa mga domestic automobile OEM ay gumagamit ng mga wire ng tanso at sundin ang ISO 19642-5 at ISO 6722-1 internasyonal na pamantayan. Ang dalawang pamantayang ito ay may magkatulad na mga kinakailangan sa teknikal para sa mga automotive copper core wires, at kapwa tinukoy ang resistivity, makatiis ng boltahe at iba pang mga katangian ng mga wire nang detalyado. Kabilang sa mga ito, ang ISO 19642-5 ay may mas detalyadong mga kinakailangan para sa pagganap ng wire.

Ang mga dayuhang wire ng aluminyo ay ginamit sa mga pang -industriya na aplikasyon nang hindi bababa sa 30 taon. Una silang ginamit sa industriya ng aviation at nagsimulang magamit sa larangan ng automotiko sa unang bahagi ng ika -21 siglo. Noong 2013, ang opisyal na pamantayang pamantayang ISO 6722-2 para sa automotive aluminyo wires ay pinakawalan, at noong 2019, pinakawalan ang katulad na ISO 19642-6. Ang mga pamantayang pang-internasyonal na ISO 19642-6 at ISO 6722-2 ay nagbibigay ng mga kinakailangan sa teknikal para sa diameter ng conductor, paglaban, resistivity ng dami ng pagkakabukod, atbp. Samakatuwid, ang disenyo ng scheme ay kailangang komprehensibong isaalang -alang ang dalawang pamantayang pang -internasyonal na ito.

Ang mga conductor ng aluminyo ay dapat na katumbas ng mga conductor ng tanso at matugunan ang tatlong puntos: una, dapat nilang tiyakin na mayroon silang katulad na kondaktibiti at iba pang mga pag -aari sa pinalitan na mga conductor ng tanso, tinitiyak na ang orihinal na pag -andar ng circuit ay karaniwang pinapanatili habang pinapalitan ang materyal ng conductor; pangalawa, maiwasan ang aluminyo wire mula sa pagiging oxidized; Pangatlo, makamit ang isang maaasahang koneksyon sa pagitan ng wire ng aluminyo at terminal, dahil ang materyal na aluminyo ay may mababang tigas at maaaring pagkapagod at masira pagkatapos ng baluktot, paikot-ikot, at mataas na dalas na panginginig ng boses.

2) Mga kahalili para sa mga conductor ng linya ng kuryente

Ang paghahambing ng mga pamantayang pang-internasyonal na ISO 19642-5 at ISO 6722-1 para sa mga conductor ng tanso, at ISO 19642-6 at ISO 6722-2 para sa mga conductor ng aluminyo, makikita na kapag ang paglaban ay magkatulad, ang conductor ng aluminyo ay nangangailangan ng isang mas malaking detalye upang makamit ang isang kondaktibiti na katulad ng conductor conductor.

Ang European aluminyo at aluminyo haluang metal na pamantayan sa komposisyon ng EN 573-3: 2003 ay itinatakda na ang mga haluang metal na aluminyo at aluminyo ay maaaring nahahati sa 8 serye. Kabilang sa mga ito, ang Series 1 ay purong aluminyo wire na may isang nilalaman ng aluminyo na higit sa 99%; Ang mga serye 2 hanggang 8 aluminyo alloy ay mga bagong alloy na nakabatay sa aluminyo na binuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't ibang mga proporsyon ng Si, Fe, Cu, Mg, Mn, Nano-Ceramics at Carbon Nanomaterial sa Pure Aluminum. Ang matrix ay isang haluang metal na ginagamot ng init. Sa ilalim ng kondisyon ng pagtiyak ng ilang conductivity, ang makunat na lakas ng haluang metal na aluminyo ay na -maximize, habang tinitiyak ang sapat na pagpahaba.

Ang mga katangian ng 1 serye purong aluminyo wire ay mataas na kondaktibiti, mahusay na thermal conductivity, makunat na lakas ng 60 ~ 110MPa, at pagpahaba ng conductor na higit sa 12%. Ito ang pinaka -karaniwang ginagamit na conductor ng aluminyo para sa mga automotive cable. Ang grade na ito ng aluminyo wire ay angkop para sa mga malalaking diameter power cords.

Sa buod, ang prinsipyo ng katumbas na pagtutol ay maaaring sundin upang palitan ang tanso na wire na may purong aluminyo wire na may mas malaking cross-sectional area, at ang paglaban ng mga wire bago at pagkatapos ng kapalit ay pareho o malapit. Halimbawa, ang cross-sectional area ng orihinal na wire ng tanso ay 35mm2, at ang maximum na pagtutol ng conductor bawat haba ng yunit sa 20 ℃ ay 0.527MΩ / m. Ang pagtutukoy ng conductor ng aluminyo na may pinakamalapit na parameter ng paglaban ay kailangang madagdagan sa 60mm2. Sa oras na ito, ang maximum na paglaban ng conductor bawat haba ng yunit sa 20 ℃ ay 0.525MΩ / m.
3) Scheme ng koneksyon sa pagitan ng mga wire at mga terminal
①Friction Welding Solution

Ang teknolohiyang welding ng friction ay nagmula sa higit sa isang daang taon na ang nakalilipas. Ginagamit nito ang init na nabuo ng alitan ng ibabaw ng contact sa workpiece upang gawin ang workpiece na plastically deform sa ilalim ng presyon, sa gayon nakakamit ang hinang. Ang teknolohiyang ito ay malawakang ginagamit sa mga patlang ng sibil at aerospace.

Ang kagamitan ay nagtutulak ng workpiece upang makabuo ng maraming init sa pamamagitan ng alitan, na binabawasan ang tigas ng metal, nagpapabuti sa plasticity, at ginagawang nagkakalat ang mga metal atoms at cool at crystallize sa bawat isa upang makabuo ng isang firm friction welding joint. Kasabay nito, sinisira ng high-speed friction ang oxide film sa metal na ibabaw at pinapabuti ang kondaktibiti ng welded joint. Kung ikukumpara sa tradisyonal na fusion welding, ang welding ng friction ay may mga sumusunod na katangian: una, ang welded joint ay may mataas na lakas, matatag na kalidad, mahusay na pagkakapare -pareho ng sangkap, at ang magkasanib na lakas ay katumbas ng materyal na magulang; Pangalawa, ito ay pag-save ng enerhiya at palakaibigan sa kapaligiran, nang walang pangangailangan para sa mga welding rod at mga proteksiyon na gas, walang nakakalason o nakakapinsalang mga gas ang nabuo sa panahon ng proseso ng hinang, at ang kagamitan ay kumonsumo ng kaunting kapangyarihan; Pangatlo, ang welding ng friction ay maaaring makamit ang hinang ng mga hindi magkakatulad na materyales, ang kasukasuan ay walang mga pores o inclusions, at walang nangyayari na electrochemical corrosion.

Sa solusyon na ito, ang "L" -shaped tanso-aluminyo composite terminal ay nagpatibay ng isang rotary friction welding na proseso upang ikonekta ang pagtatapos ng tanso na plato at ang buntot purong aluminyo cylinder. Ang forged plate na tanso ay ginagamit upang magtipon sa baterya o starter. Ginawa ito ng tanso, may mataas na lakas, hindi madaling masira sa pag -install, at ang pag -aayos ng ibabaw ay maaaring maibsan ang kaagnasan ng electrochemical na dulot ng pakikipag -ugnay sa pagitan ng tanso at katawan ng kotse. Ang buntot purong aluminyo cylinder ay isang haligi na guwang na istraktura na ginamit upang ikonekta ang conductor ng aluminyo. Matapos ang conductor ng aluminyo ay inilalagay sa purong aluminyo na silindro sa pamamagitan ng mga espesyal na kagamitan, ito ay crimped sa pamamagitan ng pag -alis ng kagamitan. Ang dalisay na wire ng aluminyo at ang purong aluminyo na silindro ay gawa sa parehong materyal at may parehong koepisyentong pagpapalawak ng thermal, na maiiwasan ang pagkapagod ng pagkapagod kapag ang mataas at mababang temperatura ay kahalili dahil sa pagkakaiba sa koepisyent ng thermal expansion.

Ang mga bentahe ng solusyon na ito ay: ang forged tanso plate ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa pagpupulong, at ang aluminyo tube na nagkokonekta sa aluminyo wire ay maaaring maiwasan ang pagkapagod ng pagkapagod na sanhi ng iba't ibang mga coefficients ng pagpapalawak ng thermal ng tradisyunal na terminal ng tanso at ang conductor ng aluminyo, na hindi lamang malulutas ang problema ng terminal ng pag -install ng terminal, ngunit malulutas din ang problema ng koneksyon sa pagitan ng aluminyo na conductor at ang terminal.

Matapos ang terminal ay konektado sa conductor ng aluminyo, ang isang double-walled heat shrink tube na may pandikit ay maaaring magamit para sa pagbubuklod. Ang heat shrink tube ay may pagkakabukod, paglaban sa kaagnasan at paglaban sa pagsusuot. Matapos mapainit ng mga espesyal na kagamitan, ang panlabas na pader ay lumiliit, at ang solidong pandikit sa panloob na dingding ay natutunaw sa likidong pandikit, na sumasakop sa bahagi ng koneksyon ng terminal at ang ibabaw ng balat ng pagkakabukod ng kawad. Matapos ang paglamig at solidification, makakamit nito ang paglaban sa sealing at kaagnasan, at maiwasan ang kaagnasan ng oksihenasyon sa kasukasuan.
②ultrasonic welding solution

Mula noong 1980s, ang teknolohiyang welding ng ultrasonic metal ay inilapat sa wire harness welding, gamit ang ultrasonic frequency vibration energy upang muling ayusin ang metal na molekular na istruktura ng sala -sala at ikonekta ang pareho o iba't ibang mga metal. Ang welded joint ay nakakamit ng metalurhiko na bonding nang hindi natutunaw ang materyal ng magulang, na kabilang sa solid-state welding at maaaring epektibong maiwasan ang spatter at oksihenasyon ng ordinaryong hinang.

Ang teknolohiyang welding ng ultrasonic ay malawakang ginagamit sa koneksyon ng mga wire at wire, wire at terminal. Ang proseso ng hinang ay mabilis at ang mga parameter ng proseso ay maaaring masubaybayan sa buong proseso. Ang welded joint ay isang purong konektor ng metal, na hindi madaling maapektuhan ng pagtanda, kilabot at pagkapagod. Ang koneksyon ay matatag, mataas ang pagiging maaasahan, at mababa ang paglaban sa contact.

Ang teknolohiyang ito ay maaaring ikonekta ang pareho o iba't ibang mga materyales, tulad ng tanso at aluminyo. Dahil ang metal ay direktang hinang, walang karagdagang panghinang o pagkilos ng bagay na kinakailangan. Bilang karagdagan, ang ultrasonic welding ay may mababang thermal stress sa materyal at karaniwang hindi nagbabago ang mga katangian ng welded material at ang mga nakapalibot na materyales. Ang Ultrasonic Welding ay may isang simpleng proseso, mataas na pinagsamang lakas, mahusay na kondaktibiti, at isang malawak na hanay ng mga pagtutukoy ng conductor na maaaring welded. Ang mga conductor na may isang cross-sectional area na 160mm2 o kahit na mas malaki ay maaaring welded. Katulad sa teknolohiyang welding ng friction, ang teknolohiya ng ultrasonic welding ay angkop para sa koneksyon ng mga hindi magkakatulad na materyales at form, tulad ng tanso at aluminyo, wire at plate, at malawakang ginagamit sa industriya ng kawad at cable. Samakatuwid, ang solusyon na ito ay gumagamit ng mga terminal ng tanso, na konektado sa mga purong conductor ng aluminyo sa pamamagitan ng teknolohiya ng welding ng ultrasonic, at crimped at naayos na may mga claws sa mga dulo ng mga terminal upang mapahusay ang pagiging maaasahan ng koneksyon. Katulad nito, ang double-walled adhesive heat shrink tubing ay maaaring magamit upang mai-seal ang koneksyon upang maiwasan ang kaagnasan ng oksihenasyon sa kasukasuan.

3. Buod

Batay sa kasalukuyang sitwasyon ng mataas na gastos at mabibigat na bigat ng mga wire ng tanso ng automotiko, pinag -aaralan ng papel na ito ang mga pamantayan sa pagganap ng mga wire ng tanso at aluminyo, at nagmumungkahi ng isang teknikal na solusyon para sa pagpapalit ng mga wire ng tanso na may mga wire ng aluminyo, na nagbibigay ng isang bagong paraan para sa mga negosyo upang mabawasan ang mga gastos at bawasan ang timbang.