1 Tehničke poteškoće u povezivanju bakrenog terminala i aluminijskih žica
1.1 Na površini aluminijskog konduktera je oksidni film
Postoji jak afinitet između aluminijskog provodnika i kisika. Čak i na sonoj temperaturi, gustog aluminijskog oksida (Al2O3) će se formirati na površini u trenutku dodira sa zrakom. Ovaj oksidni film je debeo samo 2nm, ali je čvrsto kombinovan sa površinom aluminijskog supstrata. U odnosu na konduktere bakra, iako film o oksidima na aluminijumskoj kondukterici sprečava difuziju kisika u njega, on također igra dobru ulogu u zaštiti od korozije u atmosferi. Ali njegov dobar efekat izolacije sprečava elektrone da se kreću iz jednog provodnika aluminijskih supstrata u drugi provodnik aluminijskih supstrata, to jest, elektroni se mogu kretati samo u tijelu aluminijske supstrate.
Zbog ove osobine, nakon uklanjanja izolacijske ovojnice na kraju aluminijske žice, na površini aluminijskog konduktera formira se oksidni film u dodiru sa zrakom. Kao što je prikazano na sličci 1, elektroni u aluminijumskog provodnika mogu se kretati samo u jednoj aluminijumsku žicu, ali se ne mogu kretati između aluminijske žice i aluminijske žice. Ako postoji parcijalni fenomen slomljene žice u gomili žica aluminijumskog jezgra, onda će elektronski pokret u ovim slomljenim žicama biti blokiran. U odnosu na aluminijsku žicu prije polomljenih žica, vrijednost otpora će se povećati i provodljivost će se snižavati.
Suprotno tome, površina konduktera bakrenog supstrata ne formira brzo gusti oksidni film u zraku, pa čak i ako je žica polomljena, elektroni u slomljenoj žici i dalje mogu ići naprijed kroz druge bakarnu žicu. Stoga, sa kvalitativnog gledišta, kada se određeni procenat polomljenih žica pojavi u bakrenoj žici, iako je provodljivost smanjena, ona i dalje može da odgovara zahtjevima upotrebe.
1.2 Elektrokemijski korozija postoji u kontaktnim dijelovima bakra i aluminijskih provodnika
Na snimku 2 se vidi elektrohemijski potencijalni niz različitih metalnih materijala u vodenoj vodi. Može se vidjeti da postoji hemijska potencijalna razlika između bakra metala i aluminijskog metala u vodenoj vodi. Kada ova dva metala postoje u elektrolitu u isto vrijeme, formira se galvanska ćelija, i nastaje elektrohemijska reakcija. Aluminijski atomi u nisko potencijalnom aluminijumskom materijalu ostavit će kristalnu rešetke i izgubiti elektrone, formirajući hidratizirane ione. Aluminijumski konduktori koji su već duže vrijeme u ovom okruženju postupno će biti pojedeni. Ovaj fenomen se zove elektrokemična korozija.
Kada je vlažnost zraka visoka ili sadrži slane nečistoće, formirat će se idealno elektrolitno okruženje. Dio gdje su bakarni terminal i aluminijska žica u direktnom kontaktu formirat će primarnu bateriju s aluminijem kao negativnu elektrodu i bakar kao pozitivnu elektrodu. Kao što je prikazano na slike 3, ako se priveznim dijelom ne rukuje pravilno, doći će do ozbiljne elektrohemičke korozije, a električna i mehanička svojstva bakarno-aluminijske veze će biti izgubljena.
1.3 Električna svojstva i mehanička jačina aluminijskih žica slabiji su od bakrenim žicama
Pod uvjetom istog promjera žice, provodljivost aluminijskih žica je slabija od provodljivosti bakrenim žicama. Stoga se aluminijske žice većeg promjera od bakrenih žica moraju koristiti kako bi se smanjila njegova otpornost kako bi se postigla ekvivalentna električna izvedba bakrenih žica.
Osim toga, vlačna čvrstoća, tvrdoća i druga mehanička svojstva aluminijskih provodnika su slabiji od bakarnih provodnika, tako da nisu pogodan za obradu u aluminijske terminale kako bi se povezali sa drugim dijelovima na automobilu. Bakazni terminali se mogu smatrati samo za povezivanje sa aluminijumnim žicama, ali su dijelovi veze laki Mehanička oštećenja ili dolazi do oštećenja umora, tako da se prilikom primjene moraju poduzeti odgovarajuće zaštitne mjere.
2 Prosuđivanje osnova za zavarivanje aluminijske žice i bakrenog terminala
2. 1 Osigurati dobre električne performanse dijela zavarivanje
2.1.1 Osigurajte da odabrana veličina aluminijske žice bude ekvivalentna bakarnim žicama
U ovom trenutku, uobičajeno korišteni standard bakarna žica u industriji je ISO6722-1 [1], a standard aluminijske žice je ISO 6722-2 [2]. Ekvivalentna zamjena aluminijskih žica mora razmotriti karakteristike slične provodljivosti, kapaciteta za nošenje struje, derirajuće krivine i drugih karakteristika zamijenjenih bakrenih žica, kako bi se zamijenio materijal provodnika i održala originalna strategija zaštite kruga.
Tabela 1 nabraja tablicu usporedbe specifikacija aluminijske žice i bakrenih žica koje se mogu smatrati za ekvivalentnu zamjenu. Ova tabela se može koristiti kao referenca za ekvivalentnu zamjenu bakra-aluminijskih žica, a potrebna je daljnja provera i potvrda u specifičnim primjenama.
2.1.2 Slobodno kretanje elektrona između aluminijskih žica se realizira ultrazvučnim zavarivanjem
Ultrazvučno zavarivanje koristi visoko-frekvencijske vibracijske talase da bi se prenosilo na površine dva objekta koja se zavare. Pod pritiskom, površine dvaju objekata se trljaju jedni o druge kako bi se formirala fuzija između molekularnih sloja (vidi 4.
Kroz ovu metodu, oksidni film na površini aluminijske žice može se efikasno uništiti, a slobodno kretanje elektrona između različitih provodnika aluminijske žice se može realizirati (vidi figuru 5).
Kroz istu metodu moguće je postići i fuziju molekularnog nivoa između supstrata bakra terminala i aluminijske supstrate žice, kako bi se postigla dobra električna izvedba. Evaluacija ultrazvučnih performansi zavarivanja u automobilskom polju za ožičavanje uglavnom koristi USCar38-2016 standard [3]. U ovom izdanju standarda, dobili su se kriteriji ocjenjivanja za zavarivanje bakrenih terminala i aluminijskih žica. Metode ocjenjivanja i kriteriji za električnu provodljivost su isti kao i oni za bakarni terminali i bakarni žice.
2.2 Osigurati dobra mehanička svojstva dijela zavarivanje
Sklop kabela će biti izložen riziku da ga tokom upotrebe izvuku vanjske sile, posebno za kablove za baterije s velikim presjekima. Vanjske sile često djeluju direktno na jedan kabel. Za električna kola pomoću aluminijskih žica, relativno slaba mehanička jačina je u blizini područja veze za zavarivanje. Na primjer, u procesu montaže žice za baterije, kada je instalacija nezgodna, operater će povući žicu kako bi generirao ravno vučenje duž smjera žice, ili primijeniti suzuću silu okomitu na površinu zavarivanja na žicu. Stoga je pri dizajniranju terminalne strukture potrebno razmotriti dovoljno mjera zaštite da se odupre pravoj sile vučenja i suzenja sile.
USCar38 standard [3] je predvidio donju granicu vučne dužine do koje se mora doći kada su različite specifikacije aluminijskih žica povezane sa bakrenim terminalima. Za aluminijske žice s velikim promjerima žice (≥10 mm 2), USCar38 standard [3] ne navodi jasno donju granicu jačine ljuske, a inženjer proizvođača obično daje preporučenu donju granicu.
2. 3 Osigurati dobru elektrohemijsku otpornost na koroziju zavarenih dijelova
Da bi se spriječila elektrokemična korozija dijela zavarivanja bakrenog terminala i aluminijske žice, ključ je izolirati dio veze iz vlažnog ili slanog okruženja. Postoje dvije često korištene ultrazvučne metode brtljanja zavarivanja: dvostrukozidna toplota skupljaju se začepljenje cijevi (slike 6) i lijepljenje za topljenje (slike 7). Ove dvije metode mogu da ugode zahtjevima specifikacije u završnom testu za verifikaciju okoline, ali s obzirom na zahtjeve fluidnosti ljepila u šupljini za ubrizgavanje tokom procesa ljepila za topljenje, debljina zida ljepila vrućeg topljenja mora se održavati najmanje 2,5 ~ 3mm. Kao rezultat toga, volumen terminalnog dijela veze nakon tretmana zaptiva je relativno velik, i ne može se koristiti u uskom prostoru okruženja za utovar. Debljina zida dvozidne toplotno-skupljajuće cijevi nakon tretmana sa smanjivanjem topline je 1 ~ 1,5 mm, tako da začepanje dvozidne toplotno-skupljajuće cijevi ima šire spektre aplikacija.
Dvozidna toplotna cijev koja se skuplja je obično poznata kao zalijepljena toplotna cijev koja se skuplja. Zahraljuje se visokom temperaturom i smanjuje se i stražnji zid, a čvrsto ljepilo na unutrašnjem zidu se topi u tekuće ljepilo.
Dvozidna toplotna cijev koja se skuplja je obično poznata kao zalijepljena toplotna cijev koja se skuplja. Zahraljuje se visokom temperaturom i smanjuje se i stražnji zid, a čvrsto ljepilo na unutrašnjem zidu se topi u tekuće ljepilo. Nakon punog protoka pokriva terminalni dio veze i površinu kože izolacije žice, a zatvorena je nakon efekta hlađenja i izliječivanja. Učinak začepanja dijela veze može se ocijeniti testom spreja za sol. Kriteriji ocjenjivanja mogu se odnositi na GMW3191 [4].
2. 4 Osigurati dobru proizvodnost zavarenih dijelova
Ultrazvučno zavarivanje je visokobrzi reciprocirajući relativni pokret dvije materijalne površine pri određenom pritisku i frekvenciji. Trenje uzrokuje topljenje dvije površine na visokoj temperaturi i formira molekularnu fuziju sloja. Obično je terminal fiksiran na opremu za zavarivanje, a žica čini visoko-frekvencijski reciprocitetno kretanje u srodstvu sa fiksnim terminalom. Stoga terminal treba imati pouzdanu strukturu za popravljanje. Kvalitet efekta zavarivanja također se može testirati i suditi prema zahtjevima za ravnom silom vučenja koji su navedeni usCar38 standardom [1] i zahtjevima suzavca koje preporučuju kupci.
