1 तांबे टर्मिनलों और एल्यूमीनियम तारों को जोड़ने में तकनीकी कठिनाइयों
1.1 एल्यूमीनियम कंडक्टर की सतह पर एक ऑक्साइड फिल्म है
एल्यूमीनियम कंडक्टर और ऑक्सीजन के बीच एक मजबूत लगाव है। यहां तक कि कमरे के तापमान पर, घने एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) हवा के साथ संपर्क के समय सतह पर गठन किया जाएगा । यह ऑक्साइड फिल्म केवल 2nm मोटी है, लेकिन यह कसकर एल्यूमीनियम सब्सट्रेट की सतह के साथ संयुक्त है । कॉपर कंडक्टर के साथ तुलना में, हालांकि एल्यूमीनियम कंडक्टर पर ऑक्साइड फिल्म ऑक्सीजन में फैलाना से रोकता है, यह भी वातावरण में जंग संरक्षण में एक अच्छी भूमिका निभाता है । लेकिन इसका अच्छा इन्सुलेशन प्रभाव इलेक्ट्रॉनों को एक एल्यूमीनियम सब्सट्रेट कंडक्टर से दूसरे एल्यूमीनियम सब्सट्रेट कंडक्टर में जाने से रोकता है, यानी, इलेक्ट्रॉन केवल एल्यूमीनियम सब्सट्रेट शरीर में चल सकते हैं।
इस फीचर की वजह से एल्यूमीनियम वायर के अंत में इंसुलेट म्यान को हटाने के बाद हवा के संपर्क में एल्यूमीनियम कंडक्टर की सतह पर ऑक्साइड फिल्म बनती है। जैसा कि चित्रा 1 में दिखाया गया है, एल्यूमीनियम कंडक्टर में इलेक्ट्रॉन केवल एक एल्यूमीनियम तार में स्थानांतरित कर सकते हैं, लेकिन एल्यूमीनियम तार और एल्यूमीनियम तार के बीच नहीं जा सकते हैं। यदि एल्यूमीनियम कोर तारों के एक झुंड में आंशिक टूटे तार की घटना है, तो इन टूटे तारों में इलेक्ट्रॉनिक आंदोलन अवरुद्ध हो जाएगा। टूटे तारों से पहले एल्यूमीनियम तार के साथ तुलना में, प्रतिरोध मूल्य में वृद्धि होगी और चालकता कम हो जाएगा ।
इसके विपरीत, तांबे के सब्सट्रेट कंडक्टर की सतह हवा में एक घने ऑक्साइड फिल्म को जल्दी से नहीं बनाती है, इसलिए भले ही तार टूट जाए, टूटे तार में इलेक्ट्रॉन अभी भी अन्य तांबे के तारों के माध्यम से आगे बढ़ सकते हैं। इसलिए, गुणात्मक दृष्टिकोण से, जब तांबे के तार में टूटे तारों का एक निश्चित प्रतिशत होता है, हालांकि चालकता कम हो जाती है, यह अभी भी उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।
1.2 इलेक्ट्रोकेमिकल जंग तांबे और एल्यूमीनियम कंडक्टर के संपर्क भागों में मौजूद है
चित्रा 2 समुद्री जल में विभिन्न धातु सामग्रियों के इलेक्ट्रोकेमिकल संभावित अनुक्रम को दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि समुद्री जल में तांबे की धातु और एल्यूमीनियम धातु के बीच रासायनिक क्षमता का अंतर होता है। जब ये दोनों धातुएं एक ही समय में इलेक्ट्रोलाइट में मौजूद होती हैं, तो एक गैल्वेनिक सेल बनता है, और एक इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्शन होता है । कम क्षमता वाले एल्यूमीनियम सामग्री में एल्यूमीनियम परमाणु क्रिस्टल जाली छोड़ देंगे और इलेक्ट्रॉनों को खो देंगे, हाइड्रेटेड आयनों का निर्माण करेंगे। लंबे समय से इस माहौल में लगे एल्यूमीनियम कंडक्टर धीरे-धीरे खा जाएंगे। इस घटना को इलेक्ट्रोकेमिकल जंग कहा जाता है।
जब हवा में आर्द्रता अधिक होती है या इसमें नमकीन अशुद्धियां होती हैं, तो एक आदर्श इलेक्ट्रोलाइट वातावरण का गठन किया जाएगा। वह हिस्सा जहां कॉपर टर्मिनल और एल्यूमीनियम वायर सीधे संपर्क में हैं, वह सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में नकारात्मक इलेक्ट्रोड और कॉपर के रूप में एल्यूमीनियम के साथ एक प्राथमिक बैटरी बनाएगा। जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, यदि कनेक्शन भाग को ठीक से नहीं संभाला जाता है, तो गंभीर इलेक्ट्रोकेमिकल जंग हो जाएगी, और तांबा-एल्यूमीनियम कनेक्शन के विद्युत और यांत्रिक गुण खो जाएंगे।
1.3 एल्यूमीनियम तारों की विद्युत गुण और यांत्रिक शक्ति तांबे के तारों की तुलना में कमजोर हैं
एक ही तार व्यास की स्थिति के तहत, एल्यूमीनियम तारों की चालकता तांबे के तारों की तुलना में कमजोर है। इसलिए, तांबे के तारों की तुलना में एक बड़ा व्यास के साथ एल्यूमीनियम तारों तांबे के तारों के बराबर बिजली के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए अपने प्रतिरोध को कम करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए ।
इसके अलावा, तन्य शक्ति, कठोरता और एल्यूमीनियम कंडक्टर के अन्य यांत्रिक गुण तांबे कंडक्टर की तुलना में कमजोर हैं, इसलिए वे कार पर अन्य भागों के साथ जुड़ने के लिए एल्यूमीनियम टर्मिनलों में प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त नहीं हैं। कॉपर टर्मिनलों केवल एल्यूमीनियम तारों के साथ संबंध के लिए विचार किया जा सकता है, लेकिन कनेक्शन भागों आसान यांत्रिक क्षति या थकान क्षति होती है, तो इसी सुरक्षात्मक उपाय आवेदन के दौरान लिया जाना चाहिए ।
वेल्डिंग एल्यूमीनियम तार और तांबे टर्मिनल के लिए 2 निर्णय आधार
2. 1 वेल्डिंग भाग के अच्छे विद्युत प्रदर्शन सुनिश्चित करें
2.1.1 सुनिश्चित करें कि चयनित एल्यूमीनियम तार का आकार तांबे के तार के बराबर है
वर्तमान में, उद्योग में आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला तांबा तार मानक आईएसओ 6722-1 [1] है, और एल्यूमीनियम तार मानक आईएसओ 6722-2 [2] है। एल्यूमीनियम तारों के समकक्ष प्रतिस्थापन को समान चालकता, वर्तमान-ले जाने की क्षमता, डिटिंग वक्र और प्रतिस्थापित तांबे के तारों की अन्य विशेषताओं की विशेषताओं पर विचार करना चाहिए, ताकि कंडक्टर सामग्री को प्रतिस्थापित किया जा सके और मूल सर्किट सुरक्षा रणनीति को बनाए रखा जा सके।
तालिका 1 एल्यूमीनियम तार और तांबे के तार विनिर्देशों की तुलना तालिका को सूचीबद्ध करता है जिस पर समकक्ष प्रतिस्थापन के लिए विचार किया जा सकता है। इस तालिका का उपयोग तांबे-एल्यूमीनियम तारों के समकक्ष प्रतिस्थापन के लिए संदर्भ के रूप में किया जा सकता है, और विशिष्ट अनुप्रयोगों में आगे सत्यापन और पुष्टि की आवश्यकता होती है।
2.1.2 एल्यूमीनियम तारों के बीच इलेक्ट्रॉनों की मुक्त आवाजाही अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग द्वारा महसूस की जाती है
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग वेल्डेड होने के लिए दो वस्तुओं की सतहों पर प्रेषित होने के लिए उच्च आवृत्ति कंपन तरंगों का उपयोग करता है। दबाव में, आणविक परतों के बीच एक संलयन बनाने के लिए दो वस्तुओं की सतहों को एक दूसरे के खिलाफ रगड़ा जाता है (चित्र 4 देखें)।
इस विधि के माध्यम से, एल्यूमीनियम तार की सतह पर ऑक्साइड फिल्म को प्रभावी ढंग से नष्ट किया जा सकता है, और विभिन्न एल्यूमीनियम वायर कंडक्टर के बीच इलेक्ट्रॉनों की मुक्त आवाजाही को महसूस किया जा सकता है (चित्रा 5 देखें)।
इसी विधि के माध्यम से, टर्मिनल के तांबे के सब्सट्रेट और तार के एल्यूमीनियम सब्सट्रेट के बीच आणविक स्तर संलयन प्राप्त करना भी संभव है, ताकि अच्छा विद्युत प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके। ऑटोमोटिव वायरिंग हार्नेस फील्ड में अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रदर्शन का मूल्यांकन आम तौर पर USCar38-2016 मानक [3] का उपयोग करता है। मानक के इस संस्करण में कॉपर टर्मिनल और एल्यूमीनियम तारों की वेल्डिंग के लिए मूल्यांकन मापदंड दिए गए हैं। मूल्यांकन विधियों और विद्युत चालकता के लिए मानदंड तांबे टर्मिनलों और तांबे के तारों के लिए उन लोगों के रूप में ही कर रहे हैं ।
2.2 वेल्डिंग भाग के अच्छे यांत्रिक गुण सुनिश्चित करें
केबल असेंबली को उपयोग के दौरान बाहरी ताकतों द्वारा खींचे जाने के जोखिम से अवगत कराया जाएगा, विशेष रूप से बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले बैटरी केबल के लिए। बाहरी ताकतें अक्सर सीधे एक ही केबल पर काम करती हैं । एल्यूमीनियम तारों का उपयोग कर बिजली के सर्किट के लिए, अपेक्षाकृत कमजोर यांत्रिक शक्ति वेल्डिंग कनेक्शन क्षेत्र के पास है। उदाहरण के लिए, बैटरी तार असेंबली की प्रक्रिया में, जब स्थापना असुविधाजनक होती है, तो ऑपरेटर तार की दिशा के साथ एक सीधा पुल उत्पन्न करने के लिए तार खींच लेगा, या तार के लिए वेल्डिंग सतह पर एक फाड़ बल लंबवत लागू करेगा। इसलिए, टर्मिनल संरचना को डिजाइन करते समय, सीधे खींचने वाले बल और फाड़ बल का विरोध करने के लिए पर्याप्त सुरक्षा उपायों पर विचार करना आवश्यक है।
USCar38 मानक [3] ने पुलस्ट्रेंथ की निचली सीमा निर्धारित की है जो एल्यूमीनियम तारों के विभिन्न विनिर्देशों को तांबे के टर्मिनलों से जुड़े होने पर पहुंचा जाना चाहिए। बड़े तार व्यास (≥10 मिमी 2) के साथ एल्यूमीनियम तारों के लिए, USCar38 मानक [3] स्पष्ट रूप से छील ताकत की निचली सीमा निर्दिष्ट नहीं करता है, और निर्माता के इंजीनियर आमतौर पर अनुशंसित कम सीमा देता है।
2. 3 वेल्डेड भागों के अच्छे इलेक्ट्रोकेमिकल जंग प्रतिरोध सुनिश्चित करें
कॉपर टर्मिनल और एल्यूमीनियम तार के वेल्डिंग भाग के इलेक्ट्रोकेमिकल जंग को रोकने के लिए, कुंजी आर्द्र या नमकीन वातावरण से कनेक्शन भाग को अलग करने के लिए है। दो आमतौर पर इस्तेमाल किया अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग सीलिंग तरीके हैं: डबल दीवार गर्मी सिकुड़ने ट्यूब सीलिंग (चित्रा 6) और गर्म पिघल चिपकने वाला सीलिंग (चित्रा 7) । ये दो विधियां अंतिम पर्यावरण सत्यापन परीक्षण में विनिर्देश की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं, लेकिन गर्म पिघल चिपकने वाली प्रक्रिया के दौरान इंजेक्शन गुहा में गोंद की तरलता आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, गर्म पिघल चिपकने वाली दीवार की मोटाई को कम से कम 2.5 ~ 3 मिमी बनाए रखा जाना चाहिए। नतीजतन, सीलिंग उपचार के बाद टर्मिनल कनेक्शन भाग की मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी है, और इसका उपयोग लोडिंग वातावरण के संकीर्ण स्थान में नहीं किया जा सकता है। गर्मी सिकुड़ने के बाद डबल वॉल हीट-सिकुड़ने योग्य ट्यूब की दीवार की मोटाई 1 ~1.5 मिमी है, इसलिए डबल वॉल हीट-सिकुड़ने योग्य ट्यूब की सीलिंग में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।
डबल-वॉल हीट सिकुड़ने योग्य ट्यूब को आमतौर पर चिपकी गर्मी सिकुड़ने वाली ट्यूब के रूप में जाना जाता है। यह उच्च तापमान से गर्म होता है और बाहरी दीवार सिकुड़ जाती है, और भीतरी दीवार पर ठोस गोंद तरल गोंद में पिघल जाता है।
डबल-वॉल हीट सिकुड़ने योग्य ट्यूब को आमतौर पर चिपकी गर्मी सिकुड़ने वाली ट्यूब के रूप में जाना जाता है। यह उच्च तापमान से गर्म होता है और बाहरी दीवार सिकुड़ जाती है, और भीतरी दीवार पर ठोस गोंद तरल गोंद में पिघल जाता है। पूर्ण प्रवाह के बाद, यह टर्मिनल कनेक्शन भाग और तार इन्सुलेशन त्वचा की सतह को कवर करता है, और इसे ठंडा करने और इलाज प्रभाव के बाद सील कर दिया जाता है। कनेक्शन भाग के सीलिंग प्रभाव नमक स्प्रे परीक्षण द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है। मूल्यांकन मानदंड GMW3191 [4] का उल्लेख कर सकते हैं।
2. 4 वेल्डेड भागों की अच्छी विनिर्माण क्षमता सुनिश्चित करें
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग एक निश्चित दबाव और आवृत्ति पर दो सामग्री सतहों के सापेक्ष आंदोलन का आदान-प्रदान करने वाली उच्च गति है। घर्षण गति के कारण दो सतहें उच्च तापमान पर पिघलती हैं और आणविक परत संलयन बनाती हैं। आमतौर पर टर्मिनल वेल्डिंग उपकरण पर तय किया जाता है, और तार निश्चित टर्मिनल के सापेक्ष उच्च आवृत्ति विनिमय गति बनाता है। इसलिए टर्मिनल को ठीक करने के लिए भरोसेमंद ढांचा होना चाहिए। वेल्डिंग प्रभाव की गुणवत्ता का परीक्षण और परीक्षण किया जा सकता है यूएसकार38 मानक [1] द्वारा निर्दिष्ट सीधे पुल बल आवश्यकताओं और ग्राहकों द्वारा अनुशंसित आंसू बल आवश्यकताओं द्वारा भी देखा जा सकता है।