1 Varinių gnybtų ir aliuminio laidų sujungimo techniniai sunkumai
1.1 Ant aliuminio laidininko paviršiaus yra oksido plėvelė
Tarp aliuminio laidininko ir deguonies yra didelis afinitetas. Net ir kambario temperatūroje, kontakto su oru metu ant paviršiaus susidarys tankus aliuminio oksidas (Al2O3). Ši oksido plėvelė yra tik 2 nm storio, tačiau ji yra tvirtai sujungta su aliuminio pagrindo paviršiumi. Palyginti su variniais laidininkais, nors aliuminio laidininko oksido plėvelė neleidžia deguoniui į ją difunduoti, ji taip pat vaidina gerą vaidmenį apsaugant nuo korozijos atmosferoje. Bet jo geras izoliacijos efektas neleidžia elektronams judėti iš vieno aliuminio pagrindo laidininko į kitą aliuminio pagrindo laidininką, tai yra, elektronai gali judėti tik aliuminio pagrindo korpuse.
Dėl šios savybės, nuėmus izoliacinį apvalkalą aliuminio vielos gale, ant aliuminio laidininko paviršiaus susidaro oksido plėvelė, besiliečianti su oru. Kaip parodyta 1 paveiksle, aliuminio laidininko elektronai gali judėti tik viena aliuminio viela, bet negali judėti tarp aliuminio vielos ir aliuminio vielos. Jei daugelyje aliuminio šerdies laidų yra dalinis nutrūkęs laidas, elektroninis judėjimas šiuose nutrūkusiuose laiduose bus užblokuotas. Palyginus su aliuminio viela prieš nutrūkusius laidus, padidės varžos vertė ir sumažės laidumas.
Priešingai, vario pagrindo laidininko paviršius ore greitai nesudaro tankios oksido plėvelės, todėl net ir nutrūkus laidui, nutrūkusiame laide esantys elektronai vis tiek gali judėti į priekį kitais variniais laidais. Todėl kokybiniu požiūriu, kai vario vieloje susidaro tam tikras procentas sugedusių laidų, nors laidumas ir sumažėja, jis vis tiek gali atitikti naudojimo reikalavimus.
1.2 Vario ir aliuminio laidininkų kontaktinėse dalyse yra elektrocheminė korozija
2 paveiksle parodyta jūros vandenyje esančių skirtingų metalinių medžiagų elektrocheminio potencialo seka. Galima pastebėti, kad jūros vandenyje yra vario metalo ir aliuminio metalo cheminis potencialo skirtumas. Kai šie du metalai vienu metu egzistuoja elektrolite, susidaro galvaninė ląstelė ir įvyksta elektrocheminė reakcija. Mažo potencialo aliuminio medžiagoje esantys aliuminio atomai paliks kristalų gardelę ir praras elektronus, susidarydami hidratuotus jonus. Ilgai šioje aplinkoje buvę aliuminio laidininkai palaipsniui bus suvalgyti. Šis reiškinys vadinamas elektrochemine korozija.
Kai oro drėgmė yra didelė arba joje yra sūdytų priemaišų, susidarys ideali elektrolito aplinka. Dalis, kurioje vario gnybtas ir aliuminio viela tiesiogiai liečiasi, suformuos pagrindinę bateriją, kurios aliuminis yra neigiamas elektrodas, o varis - kaip teigiamas elektrodas. Kaip parodyta 3 paveiksle, jei sujungimo dalis nebus tvarkoma tinkamai, atsiras rimta elektrocheminė korozija ir elektrinės bei mechaninės vario-aliuminio jungties savybės bus prarastos.
1.3 Aliuminio laidų elektrinės savybės ir mechaninis stiprumas yra silpnesni nei variniai laidai
Esant vienodam laido skersmeniui, aliuminio laidų laidumas yra silpnesnis nei varinių laidų. Todėl aliuminio laidai, kurių skersmuo didesnis nei varinių laidų, turi būti naudojami siekiant sumažinti jo atsparumą, kad būtų pasiektas lygiavertis varinių laidų elektrinis veikimas.
Be to, aliuminio laidininkų atsparumas tempimui, kietumas ir kitos mechaninės savybės yra silpnesnės nei varinių laidininkų, todėl jie nėra tinkami perdirbti į aliuminio gnybtus, kad būtų galima sujungti su kitomis automobilio dalimis. Vario gnybtus galima laikyti tik sujungiant su aliuminio laidais, tačiau jungties dalys yra lengvos. Mechaniniai pažeidimai ar nuovargio pažeidimai, todėl taikant reikia imtis atitinkamų apsaugos priemonių.
2 Aliuminio vielos ir vario terminalo suvirinimo pagrindas
2. 1 Užtikrinkite gerą suvirinimo dalies elektrinį veikimą
2.1.1 Įsitikinkite, kad pasirinktas aliuminio vielos dydis yra lygiavertis varinei vielai
Šiuo metu pramonėje dažniausiai naudojamas vario vielos standartas yra ISO6722-1 [1], o aliuminio vielos standartas yra ISO 6722-2 [2]. Atliekant lygiavertį aliuminio laidų pakeitimą, reikia atsižvelgti į panašaus laidumo, srovės laikomumo, mažinimo kreivės ir kitas pakeistų varinių laidų charakteristikas, kad būtų pakeista laidininko medžiaga ir išlaikyta pradinė grandinės apsaugos strategija.
1 lentelėje pateikiama aliuminio vielos ir vario vielos specifikacijų palyginimo lentelė, kurią galima apsvarstyti dėl lygiaverčio pakeitimo. Ši lentelė gali būti naudojama kaip nuoroda ekvivalentiškam vario-aliuminio laidų keitimui, o konkrečiose programose reikia papildomo patikrinimo ir patvirtinimo.
2.1.2 Laisvas elektronų judėjimas tarp aliuminio laidų realizuojamas ultragarsiniu suvirinimu
Ultragarsinis suvirinimas naudoja aukšto dažnio vibracijos bangas, kurios perduodamos dviejų suvirinamų objektų paviršiams. Esant slėgiui, dviejų objektų paviršiai trinami vienas prieš kitą, kad susidarytų sintezė tarp molekulinių sluoksnių (žr. 4 pav.).
Taikant šį metodą, aliuminio vielos paviršiuje esanti oksido plėvelė gali būti veiksmingai sunaikinta ir realizuojamas laisvas elektronų judėjimas tarp skirtingų aliuminio vielos laidininkų (žr. 5 pav.).
Taikant tą patį metodą, taip pat galima pasiekti molekulinio lygio susiliejimą tarp terminalo vario pagrindo ir vielos aliuminio pagrindo, kad būtų pasiekti geri elektriniai rodikliai. Vertinant ultragarso suvirinimo efektyvumą automobilių laidų srityje, paprastai naudojamas USCar38-2016 standartas [3]. Šiame standarto leidime pateikti vario gnybtų ir aliuminio laidų suvirinimo vertinimo kriterijai. Elektrinio laidumo vertinimo metodai ir kriterijai yra tokie patys kaip varinių gnybtų ir varinių laidų.
2.2 Užtikrinkite geras suvirinimo dalies mechanines savybes
Naudojant kabelių komplektą gali kilti pavojus, kad jį gali ištraukti išorinės jėgos, ypač akumuliatorių kabelius su dideliu skerspjūviu. Išorinės jėgos dažnai veikia tiesiogiai vienu kabeliu. Elektrinėms grandinėms, naudojančioms aliuminio laidus, santykinai silpnas mechaninis stiprumas yra netoli suvirinimo jungties ploto. Pavyzdžiui, akumuliatoriaus laido surinkimo procese, kai montavimas yra nepatogus, operatorius ištrauks laidą, kad būtų sukurtas tiesus traukimas išilgai vielos krypties, arba vielai pritaikys plyšimo jėgą, statmeną suvirinimo paviršiui. Todėl projektuojant gnybtų konstrukciją būtina apsvarstyti pakankamas apsaugos priemones, kad būtų galima atsispirti tiesiosios traukos jėgai ir plyšimo jėgai.
„USCar38“ standartas [3] nustatė apatinę traukimo jėgos ribą, kurią reikia pasiekti, kai prie varinių gnybtų prijungiamos skirtingos aliuminio laidų specifikacijos. Aliuminio laidams su dideliu vielos skersmeniu (≥10 mm 2) USCar38 standartas [3] aiškiai nenurodo apatinės nuplėšimo stiprumo ribos, o gamintojo „GG # 39; s“ inžinierius paprastai nurodo rekomenduojamą apatinę ribą.
2. 3 Užtikrinkite gerą suvirintų dalių atsparumą elektrocheminei korozijai
Siekiant užkirsti kelią vario terminalo suvirinimo dalies ir aliuminio vielos elektrocheminei korozijai, svarbiausia yra izoliuoti jungiamąją dalį nuo drėgnos ar sūdytos aplinkos. Yra du dažniausiai naudojami ultragarsinio suvirinimo sandarinimo būdai: dvigubų sienelių termiškai susitraukiančių vamzdžių sandarinimas (6 pav.) Ir karšto lydalo klijų sandarinimas (7 pav.). Šie du metodai gali atitikti specifikacijos reikalavimus atliekant galutinį aplinkosaugos patikrinimo bandymą, tačiau atsižvelgiant į klijų skysčio reikalavimus įpurškimo ertmėje karšto lydalo klijų proceso metu, karšto lydalo klijų sienelės storis turi būti bent 2,5 ~ 3mm. Dėl to terminalo jungties dalies tūris po sandarinimo yra santykinai didelis ir jos negalima naudoti siauroje pakrovimo aplinkos erdvėje. Dvigubos sienos termiškai susitraukiančio vamzdžio sienelės storis po terminio susitraukimo yra 1 ~ 1,5 mm, todėl dvigubos sienos termiškai susitraukiančio vamzdžio sandarinimas yra platesnis.
Dvigubas sienos susitraukiantis vamzdis paprastai vadinamas klijuojamu šilumos susitraukiančiu vamzdžiu. Ją kaitina aukšta temperatūra, o išorinė siena susitraukia, o kieti klijai ant vidinės sienos ištirpsta skystais klijais.
Dvigubas sienos susitraukiantis vamzdis paprastai vadinamas klijuojamu šilumos susitraukiančiu vamzdžiu. Ją kaitina aukšta temperatūra, o išorinė siena susitraukia, o kieti klijai ant vidinės sienos ištirpsta skystais klijais. Po pilno srauto jis uždengia gnybtų jungiamąją dalį ir vielos izoliacijos odos paviršių, o po aušinimo ir kietėjimo jis uždaromas. Jungiamosios dalies sandarinimo efektą galima įvertinti atlikus druskos purškimo bandymą. Vertinimo kriterijai gali būti susiję su GMW3191 [4].
2. 4 Užtikrinkite gerą suvirintų dalių gaminamumą
Ultragarsinis suvirinimas yra greitas abipusis dviejų medžiagų paviršių santykinis judėjimas tam tikru slėgiu ir dažniu. Dėl trinties judesio abu paviršiai ištirpsta aukštoje temperatūroje ir susidaro molekulinio sluoksnio susiliejimas. Paprastai gnybtas yra pritvirtintas prie suvirinimo įrangos, o viela daro aukšto dažnio grįžtamąjį judesį, palyginti su fiksuotu gnybtu. Todėl terminalas turi turėti patikimą tvirtinimo struktūrą. Suvirinimo efekto kokybę taip pat galima patikrinti ir įvertinti pagal tiesiosios traukos jėgos reikalavimus, nurodytus USCar38 standarte [1], ir klientų rekomenduojamus ašaros jėgos reikalavimus.
