端子焊接部位表面有清潔度要求

銅鋁導體焊接部位表面的清潔度狀況會直接影響到焊接后兩連接導體間的機械性能。因此端子焊接表面需要進行清潔處理, 去除端子加工過程中產生的油污等異物, 端子焊接表面的濕潤表面張 力必須達到 38 mN/ m 以 上 ( 根據DINISO8296 標準[6] )。

端子表面是否達到規(guī)定的表面張力, 可以通過 Arcotest 公司提供的對應 38 mN/ m 規(guī)格的墨筆進行判斷, 即在潔凈處理后 的端子表面用墨筆進行涂鴉測試。如果涂鴉痕跡在約 2 s 或 2 s 以內消失, 則說明端子表面的濕潤表面張力達到規(guī)定的要求。

經過清潔處理的端子成品在運輸過程中建議使用真空袋包裝加以防護。端子在使用時應采用干凈的手套進行取放, 防止端子表面被二次污染。

端子與車身連接部位的表面需進行鍍錫處理

黃銅端子通常是與材質為低碳鋼的車身鈑金相聯接。兩種不同材質的接觸同樣存在化學電位差 (電位差約為 0. 45V)。為了縮小兩種材料的直接接觸, 可考慮在端子表面與鈑金接觸的部位作鍍錫處理。錫元素的電化學勢介于黃銅和低碳鋼之間,因此可以有效地緩解黃銅和車身鈑金直接接觸而產生的電化學腐蝕反應。建議錫的鍍層厚度控制在5 μm。

銅端子標準化結構設計總結

綜上所述, 適用于鋁導線焊接連接的銅端子標準化結構主要包含以下幾個方面的特征:

(1) 端子基材: 建議使用 CuZn37 黃銅材料。

(2) 端子焊接部位: 端子焊接表面采用滾花壓紋結構; 端子焊接區(qū)域兩側需要有焊接定位結構; 端子焊接區(qū)域表面需進行清潔度理。

(3) 端子焊接部位前端: 端子焊接區(qū)域前端需要預留熱縮管密封過渡區(qū)域; 端子前端與車身連接部位需要進行鍍錫 處理。

(4) 端子焊接部位后端: 端子尾部增加壓接翼結構; 端子 壓接翼底面與焊接面之間需要采用臺階過渡結構。

(5) 端子沖切部位: 端子焊接區(qū)域、 前端密封過渡區(qū)域和后端壓接翼區(qū)域的沖切部位需要增加去毛刺的倒角結構。

(6) 焊接部位保護: 端子焊接區(qū)域采用雙壁熱縮管進行密封保護。

銅端子與鋁導線連接部位驗證試驗與結論

120 mm 2 鋁導線與銅端子的超聲波焊接是目前低壓線束中已量產應用的最大線徑組合。表 2 列舉了該規(guī)格焊接連接的驗 證試驗內容和結果。經過驗證證明, 根據上述思路設計的連接方案是可行且可靠的。

鋁導線與銅端子超聲波焊接的局限性

鋁導線與銅端子超聲波焊接相比于其他連接方式雖然有成 本上的優(yōu)勢, 但是該連接方案也有其局限性。 

主要有以下3個方面:

(1) 為了確保導線與端子的連接有足夠的抗拉強度, 必須設計足夠大的焊接面積。這會導致端子焊接區(qū)域的尺寸較大, 致使在整車環(huán)境中需要為端子預留足夠大的空間。因此在空間結構較為緊湊的車型上應用就會受到布置的局限, 需要考慮其 他的連接方式。

(2) 由于大線徑電纜對應的端子寬度尺寸較大, 導致熱縮管在熱縮過程中, 管內的液態(tài)膠有可能無法在自然狀態(tài)下均勻流動而實現密封。在這種情況下, 需要通過額外添加膠粒來實現焊接區(qū)域前端的密封。

(3) 由于鋁導線的強度低于銅導線強度, 因此鋁導線在整車帶有高頻振動源的部件上 (如發(fā)動機本體等) 應用受到限制。

結束語

通過以上探討, 梳理了銅端子標準化結構設計的思路, 以此為基礎可以系列化開發(fā)適用于不同線徑鋁導線超聲波焊接的銅端子。

其意義在于: 可以確保超聲波焊接后銅鋁導體在連接上具有良好的機械性能和電氣性能, 同時能夠有效地防止電化學腐蝕; 

在整車電氣系統(tǒng)開發(fā)時, 可以依據所應用的銅鋁連接標準化設計參數, 提前預留銅鋁連接所需要的空間環(huán)境, 提高設計質量, 縮短開發(fā)周期鋁導線與銅端子超聲波焊接, 采用了目前線束制造行業(yè)最為常用的超聲波焊接工藝和熱縮加工工藝, 無需投資額外的專用加工設備。

因此其未來的應用具有極好的經濟價值和廣闊的市場前景。