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發布時間:2020-03-27

 汽車鋁電纜端子連接技術的介紹

深圳h成年动漫在线看网站輕合金技術有限公司 

關鍵詞:汽車,鋁電纜,端子連接,超聲波焊接,焊料覆蓋,接觸電阻

輕質鋁材料作為汽車用鋁電纜的導體,已經得到了應用,並持續吸引人們的關注。但是,在汽車電纜中采用鋁的情況下,從電纜導體與端子之間的接觸電阻的觀點出發,端子連接技術的建立很重要。在本文中,h成年动漫在线看网站將介紹不同電纜直徑的端子連接技術,長期可靠性以及使用該連接技術的電池電纜導體的性能。

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1.     前言

       近年來,汽車工業發展迅速,因此,為了更好的保護環境,如節能和減排,需要對汽車進行輕量化設計。但是,汽車電子技術的日益成熟導致使用的電路數量增加,從而導致線束擴大和重量增加。在這種背景下,對於線束係統的控製線,也正在研究通過減小導體的直徑來減輕重量,列如銅鋅合金,銅錫合金等,線徑小至0.13。另一方麵,在電源線中,由於使用的電流量大,無法減小導體的直徑。因此,采用輕質鋁導體替代了銅導體。在同等載流量下,鋁線可以減輕35%的重量。但是,由於鋁表麵存在牢固的氧化膜,如果采用類似於銅電線的連接方法,則鋁電線導體與端子之間的接觸電阻將隨著時間而增加,從而引起局部發熱等。因此,必須采用適用於鋁線的端子連接技術。h成年动漫在线看网站介紹了與鋁線尺寸匹配的高度可靠的端子連接技術以及應用該連接技術的電池電纜導體的性能。

2.     鋁電池電纜

表1示出了鋁電池電纜的結構的示例。 這些分別對應於當前銅電池電纜的15 mm2、20 mm2和30 mm2的導體電阻。

表1 鋁電池電纜結構(示例)

規格

導體

絕緣壁厚 (mm)

電纜外徑 (mm)

結構

外徑

22mm2

27/1.0

6.2

1.1

8.4

38mm2

48/1.0

8.2

1.4

11

50mm2

61/1.0

9.0

1.6

12.2

 

3.     端子連接技術

      為了解決鋁線導體和端子之間的接觸電阻增加的難題,必須在端子連接時除去鋁表麵上的氧化膜,並且在使用過程中不要產生氧化膜。 下麵介紹h成年动漫在线看网站應用的終端連接技術。

3.1      超聲波焊接法

       防止表麵上的氧化膜的形成和增加的方法,通過超聲波焊接結合可以有效消除鋁線和端子之間的界麵氧化膜。超聲波焊接是一種常用的焊接方法,其中,待焊接的物體相互對接,並且在向物體施加壓力的同時施加超聲波振動,以使待焊接物體的接合界麵產生相對振動。該方法的特點是不會改變焊接材料的特性,因為它不會熔化材料(在熔點以下結合)。而且,焊接麵的結合強度優於材料本身。

       圖1示出了通過超聲波焊接的端子連接的示意圖。 剝去電線末端後,將其平放在彎曲成U形的端子表麵,然後通過超聲波焊頭將壓力和超聲波振動施加到電線導體上。  

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                     圖1.  超聲波焊接的端子連接示意圖

另外,超聲波焊接同樣適合於外徑較小的電線。同時,即使用於表1中的電纜規格,焊接時間非常短。

3.2      利用超聲波振動的焊料塗覆方法

表麵塗覆處理是一種有效的防止鋁表層氧化膜增加的方法是有效的,包括了鋅酸鹽處理,電鍍,焊料塗覆等。 然而,任何方法都需要使用化學藥品以去除堅固的氧化膜,這不僅損害工作環境,增加廢液處理成本,而且可能使長期穩定性受到影響。

因此,h成年动漫在线看网站建立了一種在不使用化學藥品(助焊劑)的情況下,通過使用超聲波振動,用焊料在鋁表麵覆蓋的方法。

圖2示出了焊料塗覆方法的示意圖。

       將超聲波振動施加到放置在焊錫槽中的隔膜上,並使導線末端的側麵或末端與隔膜接觸。 鋁表麵上的氧化膜被破壞,並形成焊料層。 所使用的焊料是用於鋁的無鉛焊料。

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                           圖2. 超聲波振動焊接示意圖

使用上述方法,通過壓接在端子部上塗有焊料的電線來進行端子連接。 在這種壓接中,取決於壓接形狀,焊料發生裂紋或剝離,並且接觸電阻增加。 因此,很難損壞焊料和導體。

h成年动漫在线看网站采用如圖3所示的卷曲形狀,該形狀可以盡可能地保持圓形。

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                           圖3. 壓接部位的截麵(采用壓接形狀)

        由於該方法可以不受導線尺寸的影響而應用,因此對於外徑較大的導線(如表1中所示的38 mm 2和50 mm 2)有效。

4.     鋁電池電纜的性能

下麵顯示了通過超聲波焊接連接的22 mm2導線和通過焊料塗層連接的38 mm2導線的各種評估結果。

4.1       端子粘力

        圖4示出了測量每個樣品的端子粘附力的結果。

        在兩種情況下,都獲得了與常規銅線相同的端子固定強度,確認可以確保足夠的強度。

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                                                                                   圖4.  樣品的端子附著力測量結果

                  4.2       耐熱試驗

    圖5顯示了在120°C加熱1000小時後每個樣品的接觸電阻測量結果。

         在所有樣品中,在1000℃120小時後,接觸電阻均未觀察到與初始值相比的顯著增加。該連接方法能夠抑製鋁表麵上的氧化膜的生長。

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                                    圖5. 樣品的耐熱性試驗後的接觸電阻測量結果
 
           4.3       振動試驗

          對於每個樣品,通過以2到30 G的加速度上下左右振動來測量接觸電阻。 結果示於圖6,但振動試驗後接觸電阻沒有增加。 振動測試後,樣品未顯示導體斷開。

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                           圖6. 振動試驗後的接觸電阻的測定結果 

          4.4       防水性

     通常,鋁導體和端子由不同的材料製成,從而加速了不同金屬的腐蝕。 在這種情況下,產生異種金屬腐蝕,最終損壞導體。 由於水分的影響,異種金屬的接觸腐蝕一直存在,因此端子連接部的防水性是必不可少的。

 因此,為了使端子連接防水,端子部分裝了收縮管,並且在鹽霧中通電循環重複了2500次。 為了使條件更嚴峻,將該樣品浸入汽油中1小時後進行防水測試。 結果示於圖7,但是觀察到測試後接觸電阻沒有明顯增加。

 

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 5. 結論

     h成年动漫在线看网站介紹了將鋁線應用於汽車電線時必不可少的兩種端子連接技術,並開發了具有長期可靠性的用於車輛的鋁線。 根據不同導體尺寸選擇這些技術,可以製造出可靠汽車電線。 在線同等載流下,與傳統的銅線相比,使用鋁線可以使重量減輕35%。 h成年动漫在线看网站希望這種鋁線不僅可以減輕汽車的重量,而且可以促進節能減排等環境保護。

 

文件引用

      三菱電線工業時報  第 103號