1 Technische problemen bij het aansluiten van koperen terminals en aluminium draden
1.1 Er zit een oxidefilm op het oppervlak van de aluminiumgeleider
Er is een sterke affiniteit tussen de aluminiumgeleider en zuurstof. Zelfs bij kamertemperatuur zal op het moment van contact met lucht een dicht aluminiumoxide (Al2O3) op het oppervlak worden gevormd. Deze oxidefilm is slechts 2 nm dik, maar is nauw gecombineerd met het oppervlak van het aluminium substraat. In vergelijking met koperen geleiders, hoewel de oxidefilm op de aluminiumgeleider voorkomt dat zuurstof erin diffundeert, speelt het ook een goede rol bij de corrosiebescherming in de atmosfeer. Maar zijn goede isolatie-effect voorkomt dat elektronen van de ene aluminium substraatgeleider naar een andere aluminium substraatgeleider gaan, dat wil zeggen dat elektronen alleen in het aluminium substraatlichaam kunnen bewegen.
Vanwege dit kenmerk wordt na het verwijderen van de isolerende huls aan het uiteinde van de aluminiumdraad een oxidefilm gevormd op het oppervlak van de aluminiumgeleider die in contact is met de lucht. Zoals te zien is in figuur 1, kunnen de elektronen in de aluminium geleider alleen bewegen in een enkele aluminium draad, maar niet tussen de aluminium draad en de aluminium draad. Als er een gedeeltelijk gebroken draad is in een stel aluminium kerndraden, dan wordt de elektronische beweging in deze gebroken draden geblokkeerd. Vergeleken met de aluminiumdraad vóór de gebroken draden, zal de weerstandswaarde toenemen en de geleidbaarheid afnemen.
Daarentegen vormt het oppervlak van de koperen substraatgeleider niet snel een dichte oxidefilm in de lucht, dus zelfs als de draad gebroken is, kunnen de elektronen in de gebroken draad nog steeds voorwaarts bewegen door andere koperdraden. Daarom kan vanuit kwalitatief oogpunt, wanneer een bepaald percentage gebroken draden in de koperdraad optreedt, hoewel de geleidbaarheid wordt verminderd, deze toch voldoen aan de vereisten van gebruik.
1.2 Elektrochemische corrosie komt voor in de contactdelen van koperen en aluminium geleiders
Figuur 2 toont de elektrochemische potentiaalsequentie van verschillende metalen materialen in zeewater. Het is te zien dat er een chemisch potentiaalverschil is tussen kopermetaal en aluminiummetaal in zeewater. Wanneer deze twee metalen tegelijkertijd in een elektrolyt voorkomen, wordt een galvanische cel gevormd en vindt er een elektrochemische reactie plaats. De aluminiumatomen in het aluminium met een laag potentieel verlaten het kristalrooster en verliezen elektronen, waardoor gehydrateerde ionen worden gevormd. Aluminium geleiders die lange tijd in deze omgeving hebben gezeten, worden geleidelijk weggevreten. Dit fenomeen wordt elektrochemische corrosie genoemd.
Wanneer de luchtvochtigheid hoog is of gezouten onzuiverheden bevat, ontstaat er een ideale elektrolytomgeving. Het deel waar de koperen aansluiting en de aluminium draad in direct contact zijn, vormt een primaire batterij met aluminium als de negatieve elektrode en koper als de positieve elektrode. Zoals weergegeven in figuur 3, zal ernstige elektrochemische corrosie optreden als het verbindingsdeel niet correct wordt gehanteerd en zullen de elektrische en mechanische eigenschappen van de koper-aluminium verbinding verloren gaan.
1.3 De elektrische eigenschappen en mechanische sterkte van aluminiumdraden zijn zwakker dan die van koperdraden
Bij dezelfde draaddiameter is de geleidbaarheid van aluminiumdraden zwakker dan die van koperdraden. Daarom moeten aluminiumdraden met een grotere diameter dan koperdraden worden gebruikt om de weerstand te verminderen om de gelijkwaardige elektrische prestaties van koperdraden te bereiken.
Bovendien zijn de treksterkte, hardheid en andere mechanische eigenschappen van aluminium geleiders zwakker dan die van koperen geleiders, dus ze zijn niet geschikt om te verwerken tot aluminium terminals om verbinding te maken met andere onderdelen van de auto. Koperen klemmen komen alleen in aanmerking voor verbinding met aluminiumdraden, maar de verbindingsdelen zijn gemakkelijk Mechanische schade of vermoeidheidsschade treedt op, daarom moeten bij het aanbrengen overeenkomstige beschermende maatregelen worden genomen.
2 Beoordelingsbasis voor het lassen van aluminiumdraad en koperen klem
2. 1 Zorg voor goede elektrische prestaties van het lasgedeelte
2.1.1 Zorg ervoor dat de geselecteerde aluminiumdraadmaat gelijk is aan die van koperdraad
Momenteel is de algemeen gebruikte koperdraadnorm in de industrie ISO6722-1 [1], en de aluminiumdraadnorm is ISO 6722-2 [2]. De equivalente vervanging van aluminiumdraden moet rekening houden met de kenmerken van vergelijkbare geleidbaarheid, stroomvoerende capaciteit, deratingcurve en andere kenmerken van de vervangen koperdraden, om het geleidermateriaal te vervangen en de oorspronkelijke circuitbeveiligingsstrategie te behouden.
Tabel 1 bevat de vergelijkingstabel van aluminiumdraad- en koperdraadspecificaties die in aanmerking komen voor gelijkwaardige vervanging. Deze tabel kan worden gebruikt als referentie voor gelijkwaardige vervanging van koper-aluminium draden, en verdere verificatie en bevestiging zijn vereist in specifieke toepassingen.
2.1.2 De vrije beweging van elektronen tussen aluminiumdraden wordt gerealiseerd door ultrasoon lassen
Bij ultrasoon lassen worden hoogfrequente trillingsgolven overgebracht op de oppervlakken van twee te lassen objecten. Onder druk worden de oppervlakken van de twee objecten tegen elkaar gewreven om een fusie tussen moleculaire lagen te vormen (zie Figuur 4).
Door deze methode kan de oxidefilm op het oppervlak van de aluminiumdraad effectief worden vernietigd en kan de vrije beweging van elektronen tussen verschillende aluminiumdraadgeleiders worden gerealiseerd (zie figuur 5).
Via dezelfde methode is het ook mogelijk om een fusie op moleculair niveau te bereiken tussen het koperen substraat van de terminal en het aluminium substraat van de draad, om zo goede elektrische prestaties te bereiken. Bij de evaluatie van de prestaties van ultrasoon lassen op het gebied van kabelbomen voor auto's wordt over het algemeen de USCar38-2016-norm [3] gebruikt. In deze editie van de norm zijn de beoordelingscriteria voor het lassen van koperen terminals en aluminium draden gegeven. De evaluatiemethoden en criteria voor de elektrische geleidbaarheid zijn dezelfde als die voor koperen terminals en koperdraden.
2.2 Zorg voor goede mechanische eigenschappen van het lasdeel
Het kabelsamenstel zal tijdens gebruik worden blootgesteld aan het risico om door externe krachten te worden getrokken, vooral bij accukabels met grote doorsneden. Externe krachten werken vaak direct op een enkele kabel. Voor elektrische circuits met aluminiumdraden is de relatief zwakke mechanische sterkte nabij het lasverbindingsgebied. Bijvoorbeeld, tijdens het assembleren van de batterijdraad, wanneer de installatie onhandig is, zal de operator aan de draad trekken om een rechte trek langs de richting van de draad te genereren, of een scheurkracht uitoefenen loodrecht op het lasoppervlak op de draad. Daarom is het bij het ontwerpen van de terminalstructuur noodzakelijk om voldoende beschermingsmaatregelen te overwegen om de rechte trekkracht en de scheurkracht te weerstaan.
De USCar38-norm [3] heeft de ondergrens bepaald van de trekkracht die moet worden bereikt wanneer verschillende specificaties van aluminiumdraden worden aangesloten op koperen terminals. Voor aluminiumdraden met grote draaddiameters (≥10 mm 2) specificeert de USCar38-norm [3] niet duidelijk de ondergrens van de afpelsterkte, en de ingenieur van de fabrikant&# 39 geeft meestal de aanbevolen ondergrens aan.
2. 3 Zorg voor een goede elektrochemische corrosiebestendigheid van de gelaste onderdelen
Om de elektrochemische corrosie van het lasgedeelte van de koperen terminal en de aluminiumdraad te voorkomen, is de sleutel om het verbindingsgedeelte te isoleren van de vochtige of zoute omgeving. Er zijn twee veelgebruikte afdichtingsmethoden voor ultrasoon lassen: dubbelwandige warmtekrimpbare buisafdichting (afbeelding 6) en smeltlijmafdichting (afbeelding 7). Deze twee methoden kunnen voldoen aan de vereisten van de specificatie in de laatste milieucontroletest, maar gezien de vloeibaarheidseisen van de lijm in de injectieholte tijdens het smeltlijmproces, moet de wanddikte van de smeltlijm ten minste 2,5 worden gehandhaafd. ~ 3 mm. Hierdoor is het volume van het eindaansluitdeel na de afdichtingsbehandeling relatief groot en kan het niet worden gebruikt in de smalle ruimte van de laadomgeving. De wanddikte van de dubbelwandige warmtekrimpbare buis na warmtekrimpbehandeling is 1 ~ 1,5 mm, dus het afdichten van de dubbelwandige warmtekrimpbare buis heeft een breder scala aan toepassingen.
De dubbelwandige warmtekrimpbare buis is algemeen bekend als de gelijmde warmtekrimpbare buis. Het wordt verwarmd door hoge temperatuur en de buitenmuur krimpt, en de vaste lijm op de binnenmuur smelt tot vloeibare lijm.
De dubbelwandige warmtekrimpbare buis is algemeen bekend als de gelijmde warmtekrimpbare buis. Het wordt verwarmd door hoge temperatuur en de buitenmuur krimpt, en de vaste lijm op de binnenmuur smelt tot vloeibare lijm. Na volledige stroom bedekt het het eindaansluitingsgedeelte en het oppervlak van de draadisolatiehuid en wordt het afgedicht na afkoeling en uithardingseffect. Het afdichtende effect van het verbindingsdeel kan worden beoordeeld door de zoutsproeitest. De evaluatiecriteria kunnen verwijzen naar GMW3191 [4].
2. 4 Zorg voor een goede maakbaarheid van gelaste onderdelen
Ultrasoon lassen is de snelle heen en weer gaande relatieve beweging van twee materiaaloppervlakken bij een bepaalde druk en frequentie. De wrijvingsbeweging zorgt ervoor dat de twee oppervlakken bij hoge temperatuur smelten en een moleculaire laagfusie vormen. Gewoonlijk is de terminal bevestigd op de lasapparatuur en maakt de draad een hoogfrequente heen en weer gaande beweging ten opzichte van de vaste terminal. Daarom moet de terminal een betrouwbare bevestigingsconstructie hebben. De kwaliteit van het laseffect kan ook worden getest en beoordeeld aan de hand van de vereisten voor rechte trekkracht die zijn gespecificeerd door de USCar38-norm [1] en de vereisten voor trekkracht die worden aanbevolen door klanten.
