1 Tehničke poteškoće u spajanju bakrenih stezaljki i aluminijskih žica
1.1 Na površini aluminijskog vodiča nalazi se oksidni film
Između aluminijskog vodiča i kisika postoji snažan afinitet. Čak i na sobnoj temperaturi, u trenutku dodira sa zrakom na površini će se stvoriti gusti aluminijev oksid (Al2O3). Ovaj je oksidni film debeo samo 2nm, ali je čvrsto kombiniran s površinom aluminijske podloge. U usporedbi s bakrenim vodičima, iako oksidni film na aluminijskom vodiču sprječava difuziju kisika u njega, on također igra dobru ulogu u zaštiti od korozije u atmosferi. Ali njegov dobar izolacijski učinak sprječava premještanje elektrona iz jednog aluminijskog vodiča supstrata u drugi aluminijski vodič supstrata, odnosno elektroni se mogu kretati samo u tijelu aluminijske podloge.
Zbog ove značajke, nakon uklanjanja izolacijskog omotača na kraju aluminijske žice, na površini aluminijskog vodiča u dodiru sa zrakom stvara se oksidni film. Kao što je prikazano na slici 1, elektroni u aluminijskom vodiču mogu se kretati samo u jednoj aluminijskoj žici, ali se ne mogu kretati između aluminijske žice i aluminijske žice. Ako postoji djelomična pojava slomljene žice u gomili žica od aluminijske jezgre, tada će biti blokirano elektroničko kretanje u tim slomljenim žicama. U usporedbi s aluminijskom žicom prije prekida žica, vrijednost otpora će se povećati, a vodljivost će se smanjiti.
Suprotno tome, površina vodiča bakrene podloge ne stvara brzo gusti oksidni film u zraku, pa čak i ako je žica slomljena, elektroni u slomljenoj žici i dalje se mogu kretati naprijed kroz druge bakrene žice. Stoga, s kvalitativnog gledišta, kada se u bakrenoj žici dogodi određeni postotak slomljenih žica, iako je vodljivost smanjena, ona i dalje može udovoljiti zahtjevima upotrebe.
1.2 Elektrokemijska korozija postoji u kontaktnim dijelovima bakrenih i aluminijskih vodiča
Slika 2 prikazuje slijed elektrokemijskog potencijala različitih metalnih materijala u morskoj vodi. Vidljivo je da postoji kemijska potencijalna razlika između metala bakra i metala aluminija u morskoj vodi. Kada ta dva metala istovremeno postoje u elektrolitu, nastaje galvanska ćelija i dolazi do elektrokemijske reakcije. Atomi aluminija u materijalu aluminija s malim potencijalom napustit će kristalnu rešetku i izgubiti elektrone, stvarajući hidratizirane ione. Aluminijski vodiči koji su dugo u ovom okruženju postupno će se pojesti. Taj se fenomen naziva elektrokemijska korozija.
Kada je vlaga u zraku velika ili sadrži slane nečistoće, stvorit će se idealno elektrolitsko okruženje. Dio na kojem su bakreni terminal i aluminijska žica u izravnom kontaktu činit će primarnu bateriju s aluminijom kao negativnom elektrodom i bakrom kao pozitivnom elektrodom. Kao što je prikazano na slici 3, ako se s priključnim dijelom ne rukuje pravilno, doći će do ozbiljne elektrokemijske korozije i izgubit će se električna i mehanička svojstva bakreno-aluminijskog priključka.
1.3 Električna svojstva i mehanička čvrstoća aluminijskih žica slabiji su od bakrenih žica
U uvjetima istog promjera žice, provodljivost aluminijskih žica slabija je od provodljivosti bakrenih žica. Stoga se aluminijske žice većeg promjera od bakrenih žica moraju koristiti za smanjenje njegovog otpora kako bi se postigle jednake električne performanse bakrenih žica.
Uz to, vlačna čvrstoća, tvrdoća i druga mehanička svojstva aluminijskih vodiča slabiji su od bakrenih, pa nisu pogodni za obradu u aluminijske terminale za spajanje s drugim dijelovima automobila. Bakrene stezaljke mogu se uzeti u obzir samo za spajanje s aluminijskim žicama, ali dijelovi za spajanje su laki Mehanička oštećenja ili oštećenja od umora, pa tijekom primjene moraju biti poduzete odgovarajuće zaštitne mjere.
2 Osnova za zavarivanje aluminijske žice i bakrene stezaljke
2. 1 Osigurajte dobre električne performanse dijela za zavarivanje
2.1.1 Osigurajte da je odabrana veličina aluminijske žice jednaka bakrenoj žici
Trenutno je uobičajeni standard bakrene žice u industriji ISO6722-1 [1], a standard aluminijske žice ISO 6722-2 [2]. Ekvivalentna zamjena aluminijskih žica mora uzeti u obzir karakteristike slične vodljivosti, nosivosti struje, krivulje smanjenja i druge karakteristike zamijenjenih bakrenih žica, kako bi se zamijenio materijal vodiča i zadržala izvorna strategija zaštite kruga.
U tablici 1. navedena je usporedna tablica specifikacija aluminijske žice i bakrene žice koje se mogu uzeti u obzir za ekvivalentnu zamjenu. Ova se tablica može koristiti kao referenca za ekvivalentnu zamjenu bakreno-aluminijskih žica, a u određenim su primjenama potrebne daljnje provjere i potvrde.
2.1.2 Slobodno kretanje elektrona između aluminijskih žica ostvaruje se ultrazvučnim zavarivanjem
Ultrazvučno zavarivanje koristi visokofrekventne vibracijske valove koji se prenose na površine dvaju predmeta koji se zavaruju. Pod pritiskom se površine dvaju predmeta trljaju jedna o drugu kako bi stvorile fuziju između molekularnih slojeva (vidi sliku 4).
Ovom metodom može se učinkovito uništiti oksidni film na površini aluminijske žice i ostvariti slobodno kretanje elektrona između različitih vodiča aluminijske žice (vidi sliku 5).
Kroz istu metodu također je moguće postići fuziju na molekularnoj razini između bakrene podloge terminala i aluminijske podloge žice, kako bi se postigle dobre električne performanse. Procjena performansi ultrazvučnog zavarivanja u polju automobilskih kabelskih svežnja obično koristi standard USCar38-2016 [3]. U ovom su izdanju norme dani kriteriji za ocjenu zavarivanja bakrenih stezaljki i aluminijskih žica. Metode vrednovanja i kriteriji za električnu vodljivost jednaki su onima za bakrene stezaljke i bakrene žice.
2.2 Osigurajte dobra mehanička svojstva dijela za zavarivanje
Sklop kabela bit će izložen riziku da ga tijekom uporabe povuku vanjske sile, posebno za kabele akumulatora s velikim presjecima. Vanjske sile često djeluju izravno na jedan kabel. Za električne krugove koji koriste aluminijske žice, relativno slaba mehanička čvrstoća je blizu područja spoja za zavarivanje. Na primjer, u procesu montaže žice akumulatora, kada je instalacija nezgodna, operater će povući žicu da stvori ravno povlačenje duž smjera žice ili primijeniti silu kidanja okomito na površinu za zavarivanje na žici. Stoga je pri projektiranju konstrukcije terminala potrebno razmotriti dovoljne mjere zaštite kako bi se oduprlo ravnoj sili vuče i sili kidanja.
Standard USCar38 [3] odredio je donju granicu čvrstoće vuče koja mora biti dosegnuta kada su različite specifikacije aluminijskih žica spojene na bakrene stezaljke. Za aluminijske žice s velikim promjerom žice (≥10 mm 2), standard USCar38 [3] ne navodi jasno donju granicu čvrstoće ljuštenja, a inženjer proizvođača&# 39 obično daje preporučenu donju granicu.
2. 3 Osigurajte dobru elektrokemijsku otpornost zavarenih dijelova na koroziju
Da bi se spriječila elektrokemijska korozija zavarivačkog dijela bakrene stezaljke i aluminijske žice, ključno je izolirati priključni dio od vlažne ili slane okoline. Postoje dvije najčešće korištene metode zaptivanja ultrazvučnim zavarivanjem: brtvljenje dvoslojne termoskupljajuće cijevi (slika 6) i brtvljenje ljepilom za topljenje (slika 7). Ove dvije metode mogu zadovoljiti zahtjeve specifikacije u završnom testu provjere okoliša, ali uzimajući u obzir zahtjeve za fluidnošću ljepila u šupljini za ubrizgavanje tijekom postupka ljepljenja vrućim topljenjem, debljina stijenke vruće topljenog ljepila mora se održavati najmanje 2,5 ~ 3 mm. Kao rezultat, volumen priključnog dijela priključka nakon obrade brtvljenja je relativno velik i ne može se koristiti u uskom prostoru utovarnog okruženja. Debljina stijenke dvoslojne termoskupljajuće cijevi nakon obrade skupljanjem toplinom iznosi 1 ~ 1,5 mm, tako da brtvljenje dvozidne termoskupljajuće cijevi ima širi spektar primjene.
Dvozidna termoskupljajuća cijev obično je poznata kao lijepljena termoskupljajuća cijev. Zagrijava se visokom temperaturom i vanjski se zid skuplja, a čvrsti ljepilo na unutarnjem zidu topi se u tekuće ljepilo.
Dvozidna termoskupljajuća cijev obično je poznata kao lijepljena termoskupljajuća cijev. Zagrijava se visokom temperaturom i vanjski se zid skuplja, a čvrsti ljepilo na unutarnjem zidu topi se u tekuće ljepilo. Nakon punog protoka pokriva dio priključnog priključka i površinu izolacijskog sloja žice, te je zapečaćen nakon učinka hlađenja i stvrdnjavanja. Učinak brtvljenja priključnog dijela može se procijeniti testom slanog raspršivanja. Kriteriji ocjenjivanja mogu se odnositi na GMW3191 [4].
2. 4 Osigurajte dobru mogućnost izrade zavarenih dijelova
Ultrazvučno zavarivanje brzi je povratni povratni pomak dviju površina materijala pod određenim tlakom i frekvencijom. Trenje uzrokuje da se dvije površine tope na visokoj temperaturi i tvore fuziju molekularnog sloja. Obično je stezaljka fiksirana na opremi za zavarivanje, a žica vrši visokofrekventno klipno gibanje u odnosu na fiksni terminal. Stoga terminal mora imati pouzdanu strukturu za učvršćivanje. Kvaliteta učinka zavarivanja također se može testirati i prosuđivati prema zahtjevima za ravnom vučnom silom utvrđenim standardom USCar38 [1] i zahtjevima prema kidanju koje preporučuju kupci.
