مع تزايد استخدام موصلات الألومنيوم في أسلاك أسلاك السيارات، تقوم هذه المقالة بتحليل وتنظيم تقنية الاتصال لأسلاك الطاقة المصنوعة من الألومنيوم، كما تحلل وتقارن أداء طرق الاتصال المختلفة لتسهيل الاختيار اللاحق لطرق توصيل أسلاك الطاقة المصنوعة من الألومنيوم.
01 نظرة عامة
مع الترويج لتطبيق موصلات الألومنيوم في أحزمة أسلاك السيارات، يتزايد تدريجيًا استخدام موصلات الألومنيوم بدلاً من الموصلات النحاسية التقليدية.ومع ذلك، في عملية تطبيق أسلاك الألمنيوم التي تحل محل الأسلاك النحاسية، فإن التآكل الكهروكيميائي، والزحف بدرجة الحرارة العالية، وأكسدة الموصل هي مشاكل يجب مواجهتها وحلها أثناء عملية التطبيق.وفي الوقت نفسه، يجب أن يفي تطبيق أسلاك الألمنيوم التي تحل محل الأسلاك النحاسية بمتطلبات الأسلاك النحاسية الأصلية.الخصائص الكهربائية والميكانيكية لتجنب تدهور الأداء.
من أجل حل مشاكل مثل التآكل الكهروكيميائي، وزحف درجات الحرارة العالية، وأكسدة الموصلات أثناء تطبيق أسلاك الألمنيوم، توجد حاليًا أربع طرق توصيل رئيسية في الصناعة، وهي: اللحام بالاحتكاك واللحام بالضغط، واللحام بالاحتكاك، واللحام بالموجات فوق الصوتية، و لحام البلازما.
فيما يلي تحليل ومقارنة أداء لمبادئ وهياكل الاتصال لهذه الأنواع الأربعة من الاتصالات.
02 اللحام بالاحتكاك واللحام بالضغط
اللحام بالاحتكاك وربط الضغط، استخدم أولاً قضبان النحاس وقضبان الألومنيوم للحام الاحتكاك، ثم ختم قضبان النحاس لتشكيل التوصيلات الكهربائية.يتم تصنيع قضبان الألومنيوم وتشكيلها لتشكيل نهايات مجعدة من الألومنيوم، ويتم إنتاج أطراف النحاس والألومنيوم.بعد ذلك يتم إدخال سلك الألمنيوم في طرف تجعيد الألومنيوم لطرف النحاس والألومنيوم ويتم تجعيده هيدروليكيًا من خلال معدات تجعيد مجموعة الأسلاك التقليدية لإكمال الاتصال بين موصل الألومنيوم وطرف النحاس والألومنيوم، كما هو موضح في الشكل 1.
بالمقارنة مع أشكال الاتصال الأخرى، يشكل اللحام الاحتكاكي واللحام بالضغط منطقة انتقالية من سبائك النحاس والألمنيوم من خلال اللحام الاحتكاكي لقضبان النحاس وقضبان الألومنيوم.سطح اللحام أكثر تجانسًا وكثافة، مما يتجنب بشكل فعال مشكلة الزحف الحراري الناتجة عن معاملات التمدد الحراري المختلفة للنحاس والألومنيوم.بالإضافة إلى ذلك، فإن تشكيل المنطقة الانتقالية للسبائك يتجنب بشكل فعال التآكل الكهروكيميائي الناجم عن الأنشطة المعدنية المختلفة بين النحاس والألومنيوم.يتم استخدام الختم اللاحق بأنابيب الانكماش الحراري لعزل رذاذ الملح وبخار الماء، والذي أيضًا يتجنب بشكل فعال حدوث التآكل الكهروكيميائي.من خلال العقص الهيدروليكي لسلك الألومنيوم ونهاية تجعيد الألومنيوم لطرف النحاس والألومنيوم، يتم تدمير وتقشير الهيكل الأحادي لموصل الألومنيوم وطبقة الأكسيد على الجدار الداخلي لنهاية تجعيد الألومنيوم، ثم البرد يتم الانتهاء بين الأسلاك المفردة وبين موصل موصل الألومنيوم والجدار الداخلي لنهاية التجعيد.تعمل مجموعة اللحام على تحسين الأداء الكهربائي للاتصال وتوفر الأداء الميكانيكي الأكثر موثوقية.
03 اللحام بالاحتكاك
يستخدم اللحام الاحتكاكي أنبوبًا من الألومنيوم لتجعيد وتشكيل موصل الألومنيوم.بعد قطع الوجه النهائي، يتم إجراء اللحام الاحتكاكي باستخدام الطرف النحاسي.يتم إكمال اتصال اللحام بين موصل السلك والطرف النحاسي من خلال لحام الاحتكاك، كما هو موضح في الشكل 2.
لحام الاحتكاك يربط أسلاك الألمنيوم.أولاً، يتم تركيب أنبوب الألومنيوم على موصل سلك الألومنيوم من خلال العقص.يتم تلدين الهيكل الأحادي للموصل من خلال العقص لتشكيل مقطع عرضي دائري محكم.ثم يتم تسطيح المقطع العرضي للحام عن طريق الدوران لإكمال العملية.تحضير أسطح اللحام.أحد طرفي الطرف النحاسي هو هيكل التوصيل الكهربائي، والطرف الآخر هو سطح توصيل اللحام للطرف النحاسي.يتم لحام وتوصيل سطح توصيل اللحام للطرف النحاسي وسطح اللحام لسلك الألومنيوم من خلال لحام الاحتكاك، ومن ثم يتم قطع فلاش اللحام وتشكيله لإكمال عملية توصيل سلك الألومنيوم لحام الاحتكاك.
بالمقارنة مع أشكال الاتصال الأخرى، يشكل اللحام الاحتكاكي اتصالاً انتقاليًا بين النحاس والألومنيوم من خلال اللحام الاحتكاكي بين أطراف النحاس وأسلاك الألومنيوم، مما يقلل بشكل فعال من التآكل الكهروكيميائي للنحاس والألومنيوم.يتم إغلاق المنطقة الانتقالية لحام احتكاك النحاس والألمنيوم بأنابيب لاصقة قابلة للانكماش الحراري في المرحلة اللاحقة.لن تتعرض منطقة اللحام للهواء والرطوبة، مما يقلل من التآكل.بالإضافة إلى ذلك، منطقة اللحام هي حيث يتم توصيل موصل أسلاك الألمنيوم مباشرة إلى الطرف النحاسي من خلال اللحام، مما يزيد بشكل فعال من قوة السحب للمفاصل ويجعل عملية المعالجة بسيطة.
ومع ذلك، توجد عيوب أيضًا في الاتصال بين أسلاك الألمنيوم وأطراف النحاس والألومنيوم في الشكل 1. يتطلب تطبيق اللحام الاحتكاكي على الشركات المصنعة لأدوات الأسلاك معدات لحام احتكاك خاصة منفصلة، والتي تتميز بتعدد الاستخدامات الضعيفة وتزيد من الاستثمار في الأصول الثابتة من الأسلاك مصنعي تسخير.ثانيًا، في اللحام بالاحتكاك أثناء العملية، يتم لحام هيكل السلك الأحادي بالاحتكاك مباشرة مع الطرف النحاسي، مما يؤدي إلى تجاويف في منطقة اتصال اللحام بالاحتكاك.سيؤثر وجود الغبار والشوائب الأخرى على جودة اللحام النهائية، مما يسبب عدم استقرار في الخواص الميكانيكية والكهربائية لوصلة اللحام.
04 اللحام بالموجات فوق الصوتية
يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية لأسلاك الألمنيوم معدات اللحام بالموجات فوق الصوتية لتوصيل أسلاك الألمنيوم وأطراف النحاس.من خلال التذبذب عالي التردد لرأس اللحام لمعدات اللحام بالموجات فوق الصوتية، يتم توصيل خيوط أسلاك الألمنيوم الأحادية وأسلاك الألمنيوم وأطراف النحاس معًا لإكمال أسلاك الألمنيوم ويظهر اتصال أطراف النحاس في الشكل 3.
اتصال اللحام بالموجات فوق الصوتية هو عندما تهتز أسلاك الألمنيوم والمحطات النحاسية عند موجات فوق صوتية عالية التردد.الاهتزاز والاحتكاك بين النحاس والألومنيوم يكمل الاتصال بين النحاس والألومنيوم.نظرًا لأن كلاً من النحاس والألومنيوم لهما بنية بلورية معدنية مكعبة مركزية الوجه، في بيئة تذبذب عالية التردد، في ظل هذه الحالة، يكتمل الاستبدال الذري في البنية البلورية المعدنية لتشكيل طبقة انتقالية من السبائك، مما يتجنب بشكل فعال حدوث التآكل الكهروكيميائي .في الوقت نفسه، أثناء عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية، يتم تقشير طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الخيوط الأحادية لموصل الألومنيوم، ومن ثم يتم إكمال اتصال اللحام بين الخيوط الأحادية، مما يحسن الخواص الكهربائية والميكانيكية للاتصال.
بالمقارنة مع أشكال الاتصال الأخرى، فإن معدات اللحام بالموجات فوق الصوتية هي معدات معالجة شائعة الاستخدام لمصنعي أدوات الأسلاك.لا يتطلب الأمر استثمارًا جديدًا في الأصول الثابتة.في الوقت نفسه، تستخدم المحطات الطرفية محطات النحاس المختومة، وتكلفة المحطة أقل، لذلك تتمتع بأفضل ميزة من حيث التكلفة.ومع ذلك، هناك عيوب أيضا.بالمقارنة مع أشكال الاتصال الأخرى، فإن اللحام بالموجات فوق الصوتية له خصائص ميكانيكية أضعف ومقاومة ضعيفة للاهتزاز.ولذلك، لا ينصح باستخدام وصلات اللحام بالموجات فوق الصوتية في مناطق الاهتزاز عالية التردد.
05 اللحام بالبلازما
يستخدم لحام البلازما أطراف نحاسية وأسلاك ألومنيوم لتوصيل التجعيد، ومن ثم بإضافة اللحام، يتم استخدام قوس البلازما لتشعيع وتسخين المنطقة المراد لحامها، وإذابة اللحام، وملء منطقة اللحام، وإكمال توصيل أسلاك الألمنيوم، كما هو مبين في الشكل 4.
يستخدم لحام البلازما لموصلات الألومنيوم أولاً لحام البلازما لأطراف النحاس، ويتم إكمال تجعيد وتثبيت موصلات الألومنيوم عن طريق العقص.تشكل أطراف لحام البلازما هيكلًا على شكل برميل بعد العقص، ثم تمتلئ منطقة اللحام الطرفية بلحام يحتوي على الزنك، والنهاية المجعدة هي إضافة جندى يحتوي على الزنك.تحت إشعاع قوس البلازما، يتم تسخين وصهر اللحام المحتوي على الزنك، ثم يدخل فجوة السلك في منطقة العقص من خلال العمل الشعري لإكمال عملية توصيل أطراف النحاس وأسلاك الألومنيوم.
أسلاك الألمنيوم الملحومة بالبلازما تكمل الاتصال السريع بين أسلاك الألمنيوم وأطراف النحاس من خلال العقص، مما يوفر خصائص ميكانيكية موثوقة.في الوقت نفسه، أثناء عملية العقص، من خلال نسبة الضغط من 70% إلى 80%، يتم الانتهاء من تدمير وتقشير طبقة الأكسيد للموصل، مما يحسن الأداء الكهربائي بشكل فعال، ويقلل من مقاومة التلامس لنقاط الاتصال، ويمنع تسخين نقاط الاتصال.ثم أضف لحام يحتوي على الزنك إلى نهاية منطقة العقص، واستخدم شعاع البلازما لتشعيع وتسخين منطقة اللحام.يتم تسخين وصهر اللحام المحتوي على الزنك، ويقوم اللحام بملء الفجوة في منطقة العقص من خلال العمل الشعري، مما يحقق رش الماء المالح في منطقة العقص.عزل البخار يتجنب حدوث التآكل الكهروكيميائي.في الوقت نفسه، نظرًا لأن اللحام معزول ومخزن مؤقتًا، يتم تشكيل منطقة انتقالية، مما يتجنب بشكل فعال حدوث الزحف الحراري ويقلل من خطر زيادة مقاومة الاتصال في ظل الصدمات الساخنة والباردة.من خلال لحام البلازما لمنطقة الاتصال، تم تحسين الأداء الكهربائي لمنطقة الاتصال بشكل فعال، كما تم تحسين الخواص الميكانيكية لمنطقة الاتصال بشكل أكبر.
بالمقارنة مع أشكال التوصيل الأخرى، فإن لحام البلازما يعزل أطراف النحاس وموصلات الألومنيوم من خلال طبقة اللحام الانتقالية وطبقة اللحام المعززة، مما يقلل بشكل فعال من التآكل الكهروكيميائي للنحاس والألومنيوم.وطبقة اللحام المقواة تغطي الوجه النهائي لموصل الألومنيوم بحيث لا تتلامس أطراف النحاس وقلب الموصل مع الهواء والرطوبة، مما يقلل من التآكل.بالإضافة إلى ذلك، فإن طبقة اللحام الانتقالية وطبقة اللحام المقواة تعمل على تثبيت أطراف النحاس ومفاصل أسلاك الألمنيوم بإحكام، مما يزيد بشكل فعال من قوة السحب للمفاصل ويجعل عملية المعالجة بسيطة.ومع ذلك، هناك عيوب أيضا.يتطلب تطبيق لحام البلازما على الشركات المصنعة لأدوات لحام الأسلاك معدات لحام بلازما مخصصة منفصلة، والتي تتميز بتعدد الاستخدامات الضعيفة وتزيد من الاستثمار في الأصول الثابتة لمصنعي أدوات الأسلاك.ثانياً، في عملية اللحام بالبلازما، يتم إكمال اللحام عن طريق العمل الشعري.لا يمكن التحكم في عملية ملء الفجوة في منطقة العقص، مما يؤدي إلى جودة لحام نهائية غير مستقرة في منطقة توصيل لحام البلازما، مما يؤدي إلى انحرافات كبيرة في الأداء الكهربائي والميكانيكي.
وقت النشر: 19 فبراير 2024