Do dây dẫn nhôm ngày càng được sử dụng nhiều trong hệ thống dây điện ô tô, bài viết này sẽ phân tích và sắp xếp công nghệ kết nối của hệ thống dây điện nguồn nhôm, đồng thời phân tích và so sánh hiệu suất của các phương pháp kết nối khác nhau để tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn phương pháp kết nối hệ thống dây điện nguồn nhôm sau này.
01 Tổng quan
Với việc thúc đẩy ứng dụng dây dẫn nhôm trong hệ thống dây điện ô tô, việc sử dụng dây dẫn nhôm thay cho dây dẫn đồng truyền thống đang dần tăng lên. Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng dây nhôm thay thế dây đồng, ăn mòn điện hóa, biến dạng nhiệt độ cao và quá trình oxy hóa dây dẫn là những vấn đề phải đối mặt và giải quyết trong quá trình ứng dụng. Đồng thời, việc ứng dụng dây nhôm thay thế dây đồng phải đáp ứng các yêu cầu của dây đồng ban đầu. Tính chất điện và cơ học để tránh suy giảm hiệu suất.
Để giải quyết các vấn đề như ăn mòn điện hóa, biến dạng nhiệt độ cao và oxy hóa dây dẫn trong quá trình ứng dụng dây nhôm, hiện nay trong ngành có bốn phương pháp kết nối chính, đó là: hàn ma sát và hàn áp suất, hàn ma sát, hàn siêu âm và hàn plasma.
Sau đây là phân tích và so sánh hiệu suất của các nguyên lý và cấu trúc kết nối của bốn loại kết nối này.
02 Hàn ma sát và hàn áp lực
Hàn ma sát và nối áp lực, đầu tiên sử dụng thanh đồng và thanh nhôm để hàn ma sát, sau đó dập thanh đồng để tạo thành các kết nối điện. Các thanh nhôm được gia công và định hình để tạo thành các đầu uốn nhôm, và các đầu nối đồng và nhôm được sản xuất. Sau đó, dây nhôm được đưa vào đầu uốn nhôm của đầu nối đồng-nhôm và được uốn thủy lực thông qua thiết bị uốn dây điện truyền thống để hoàn thành kết nối giữa dây dẫn nhôm và đầu nối đồng-nhôm, như thể hiện trong Hình 1.
So với các hình thức kết nối khác, hàn ma sát và hàn áp suất tạo thành vùng chuyển tiếp hợp kim đồng-nhôm thông qua hàn ma sát của thanh đồng và thanh nhôm. Bề mặt hàn đồng đều và dày đặc hơn, tránh hiệu quả vấn đề biến dạng nhiệt do hệ số giãn nở nhiệt khác nhau của đồng và nhôm gây ra. Ngoài ra, việc hình thành vùng chuyển tiếp hợp kim cũng tránh hiệu quả sự ăn mòn điện hóa do các hoạt động kim loại khác nhau giữa đồng và nhôm gây ra. Sau đó, sử dụng ống co nhiệt để cô lập hơi nước và hơi muối, cũng tránh hiệu quả sự xuất hiện của ăn mòn điện hóa. Thông qua quá trình uốn thủy lực của dây nhôm và đầu uốn nhôm của đầu cực đồng-nhôm, cấu trúc monofilament của dây dẫn nhôm và lớp oxit trên thành trong của đầu uốn nhôm bị phá hủy và bong ra, sau đó quá trình làm lạnh được hoàn thành giữa các dây đơn và giữa dây dẫn nhôm và thành trong của đầu uốn. Sự kết hợp hàn cải thiện hiệu suất điện của kết nối và cung cấp hiệu suất cơ học đáng tin cậy nhất.
03 Hàn ma sát
Hàn ma sát sử dụng ống nhôm để uốn và định hình dây dẫn nhôm. Sau khi cắt mặt cuối, hàn ma sát được thực hiện với đầu nối bằng đồng. Kết nối hàn giữa dây dẫn và đầu nối bằng đồng được hoàn thành thông qua hàn ma sát, như thể hiện trong Hình 2.
Hàn ma sát kết nối dây nhôm. Đầu tiên, ống nhôm được lắp vào dây dẫn của dây nhôm thông qua quá trình uốn. Cấu trúc monofilament của dây dẫn được làm dẻo thông qua quá trình uốn để tạo thành một mặt cắt tròn chặt chẽ. Sau đó, mặt cắt hàn được làm phẳng bằng cách xoay để hoàn tất quá trình. Chuẩn bị bề mặt hàn. Một đầu của đầu nối đồng là cấu trúc kết nối điện và đầu kia là bề mặt kết nối hàn của đầu nối đồng. Bề mặt kết nối hàn của đầu nối đồng và bề mặt hàn của dây nhôm được hàn và kết nối thông qua hàn ma sát, sau đó tia hàn được cắt và định hình để hoàn tất quá trình kết nối của dây nhôm hàn ma sát.
So với các hình thức kết nối khác, hàn ma sát tạo thành kết nối chuyển tiếp giữa đồng và nhôm thông qua hàn ma sát giữa các đầu nối đồng và dây nhôm, làm giảm hiệu quả sự ăn mòn điện hóa của đồng và nhôm. Vùng chuyển tiếp hàn ma sát đồng-nhôm được bịt kín bằng ống co nhiệt dính ở giai đoạn sau. Khu vực hàn sẽ không tiếp xúc với không khí và độ ẩm, làm giảm thêm sự ăn mòn. Ngoài ra, khu vực hàn là nơi dây dẫn nhôm được kết nối trực tiếp với đầu nối đồng thông qua hàn, làm tăng hiệu quả lực kéo ra của mối nối và làm cho quá trình xử lý trở nên đơn giản.
Tuy nhiên, cũng có nhược điểm trong kết nối giữa dây nhôm và đầu nối đồng-nhôm trong Hình 1. Việc áp dụng hàn ma sát cho các nhà sản xuất dây nịt đòi hỏi phải có thiết bị hàn ma sát chuyên dụng riêng biệt, tính linh hoạt kém và làm tăng đầu tư vào tài sản cố định của các nhà sản xuất dây nịt. Thứ hai, trong hàn ma sát Trong quá trình này, cấu trúc monofilament của dây được hàn ma sát trực tiếp với đầu nối đồng, dẫn đến các lỗ rỗng trong khu vực kết nối hàn ma sát. Sự hiện diện của bụi và các tạp chất khác sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hàn cuối cùng, gây ra sự không ổn định về tính chất cơ học và điện của kết nối hàn.
04 Hàn siêu âm
Hàn siêu âm dây nhôm sử dụng thiết bị hàn siêu âm để kết nối dây nhôm và đầu cực đồng. Thông qua dao động tần số cao của đầu hàn của thiết bị hàn siêu âm, các sợi đơn dây nhôm và dây nhôm và đầu cực đồng được kết nối với nhau để hoàn thành dây nhôm và Kết nối đầu cực đồng được thể hiện trong Hình 3.
Kết nối hàn siêu âm là khi dây nhôm và đầu cực đồng rung ở sóng siêu âm tần số cao. Rung động và ma sát giữa đồng và nhôm hoàn thành kết nối giữa đồng và nhôm. Vì cả đồng và nhôm đều có cấu trúc tinh thể kim loại lập phương tâm mặt, trong môi trường dao động tần số cao Trong điều kiện này, sự thay thế nguyên tử trong cấu trúc tinh thể kim loại được hoàn thành để tạo thành lớp chuyển tiếp hợp kim, tránh hiệu quả sự xảy ra của ăn mòn điện hóa. Đồng thời, trong quá trình hàn siêu âm, lớp oxit trên bề mặt của sợi đơn dẫn nhôm bị bong ra, sau đó kết nối hàn giữa các sợi đơn được hoàn thành, giúp cải thiện các tính chất điện và cơ của kết nối.
So với các hình thức kết nối khác, thiết bị hàn siêu âm là thiết bị gia công thường được sử dụng cho các nhà sản xuất dây nịt. Nó không yêu cầu đầu tư tài sản cố định mới. Đồng thời, các đầu cuối sử dụng các đầu cuối dập đồng và chi phí đầu cuối thấp hơn, vì vậy nó có lợi thế về chi phí tốt nhất. Tuy nhiên, cũng tồn tại những nhược điểm. So với các hình thức kết nối khác, hàn siêu âm có tính chất cơ học yếu hơn và khả năng chống rung kém. Do đó, không nên sử dụng các kết nối hàn siêu âm ở những khu vực rung động tần số cao.
05 Hàn Plasma
Hàn plasma sử dụng các đầu nối bằng đồng và dây nhôm để kết nối uốn, sau đó bằng cách thêm chất hàn, hồ quang plasma được sử dụng để chiếu xạ và làm nóng khu vực cần hàn, làm nóng chảy chất hàn, lấp đầy khu vực hàn và hoàn thiện kết nối dây nhôm, như minh họa trong Hình 4.
Hàn plasma của dây dẫn nhôm trước tiên sử dụng hàn plasma của các đầu nối bằng đồng, và việc uốn và cố định dây dẫn nhôm được hoàn thành bằng cách uốn. Các đầu nối hàn plasma tạo thành một cấu trúc hình thùng sau khi uốn, sau đó khu vực hàn đầu nối được lấp đầy bằng chất hàn có chứa kẽm, và đầu uốn được thêm chất hàn có chứa kẽm. Dưới sự chiếu xạ của hồ quang plasma, chất hàn có chứa kẽm được làm nóng và nóng chảy, sau đó đi vào khe hở dây trong khu vực uốn thông qua tác động mao dẫn để hoàn thành quá trình kết nối các đầu nối đồng và dây nhôm.
Dây nhôm hàn plasma hoàn thiện kết nối nhanh giữa dây nhôm và đầu cực đồng thông qua uốn, cung cấp các đặc tính cơ học đáng tin cậy. Đồng thời, trong quá trình uốn, thông qua tỷ lệ nén từ 70% đến 80%, quá trình phá hủy và bong tróc lớp oxit của dây dẫn được hoàn thành, cải thiện hiệu suất điện, giảm điện trở tiếp xúc của các điểm kết nối và ngăn ngừa hiện tượng nóng lên của các điểm kết nối. Sau đó, thêm chất hàn có chứa kẽm vào cuối khu vực uốn và sử dụng chùm tia plasma để chiếu xạ và làm nóng khu vực hàn. Chất hàn có chứa kẽm được làm nóng và nóng chảy, và chất hàn lấp đầy khoảng trống trong khu vực uốn thông qua tác động mao dẫn, đạt được nước phun muối trong khu vực uốn. Cô lập hơi tránh xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Đồng thời, do chất hàn được cô lập và đệm nên hình thành vùng chuyển tiếp, giúp tránh hiệu quả hiện tượng biến dạng nhiệt và giảm nguy cơ tăng điện trở kết nối dưới tác động của các cú sốc nóng và lạnh. Thông qua hàn plasma khu vực kết nối, hiệu suất điện của khu vực kết nối được cải thiện hiệu quả và các tính chất cơ học của khu vực kết nối cũng được cải thiện hơn nữa.
So với các hình thức kết nối khác, hàn plasma cô lập các đầu nối đồng và dây dẫn nhôm thông qua lớp hàn chuyển tiếp và lớp hàn gia cố, làm giảm hiệu quả sự ăn mòn điện hóa của đồng và nhôm. Và lớp hàn gia cố bao bọc mặt cuối của dây dẫn nhôm để các đầu nối đồng và lõi dây dẫn không tiếp xúc với không khí và độ ẩm, làm giảm thêm sự ăn mòn. Ngoài ra, lớp hàn chuyển tiếp và lớp hàn gia cố cố định chặt chẽ các đầu nối đồng và mối nối dây nhôm, làm tăng hiệu quả lực kéo ra của các mối nối và làm cho quá trình xử lý trở nên đơn giản. Tuy nhiên, cũng tồn tại những nhược điểm. Việc ứng dụng hàn plasma vào các nhà sản xuất dây nịt đòi hỏi phải có thiết bị hàn plasma chuyên dụng riêng biệt, tính linh hoạt kém và làm tăng đầu tư vào tài sản cố định của các nhà sản xuất dây nịt. Thứ hai, trong quá trình hàn plasma, mối hàn được hoàn thiện bằng tác động mao dẫn. Quá trình lấp đầy khoảng trống ở khu vực uốn không thể kiểm soát được, dẫn đến chất lượng hàn cuối cùng không ổn định ở khu vực kết nối hàn plasma, dẫn đến độ lệch lớn về hiệu suất điện và cơ.
Thời gian đăng: 19-02-2024