端子焊接部位表面有清潔度要求

銅鋁導(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)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(jù)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(yīng) 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(nèi)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(jīng)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(yīng)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(zhì)為低碳鋼的車身鈑金相聯(lián)接。兩種不同材質(zhì)的接觸同樣存在化學(xué)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(xué)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(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。建議錫的鍍層厚度控制在5 μm。

銅端子標準化結(jié)構(gòu)設(shè)計總結(jié)

綜上所述, 適用于鋁導(dǎo)線焊接連接的銅端子標準化結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu); 端子焊接區(qū)域兩側(cè)需要有焊接定位結(jié)構(gòu); 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(yù)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(jié)構(gòu); 端子 壓接翼底面與焊接面之間需要采用臺階過渡結(jié)構(gòu)。

(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(jié)構(gòu)。

(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(dǎo)線連接部位驗證試驗與結(jié)論

120 mm 2 鋁導(dǎo)線與銅端子的超聲波焊接是目前低壓線束中已量產(chǎn)應(yīng)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(nèi)容和結(jié)果。經(jīng)過驗證證明, 根據(jù)上述思路設(shè)計的連接方案是可行且可靠的。

鋁導(dǎo)線與銅端子超聲波焊接的局限性

鋁導(dǎo)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(dǎo)線與端子的連接有足夠的抗拉強度, 必須設(shè)計足夠大的焊接面積。這會導(dǎo)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(yù)留足夠大的空間。因此在空間結(jié)構(gòu)較為緊湊的車型上應(yīng)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(yīng)的端子寬度尺寸較大, 導(dǎo)致熱縮管在熱縮過程中, 管內(nèi)的液態(tài)膠有可能無法在自然狀態(tài)下均勻流動而實現(xiàn)密封。在這種情況下, 需要通過額外添加膠粒來實現(xiàn)焊接區(qū)域前端的密封。

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

結(jié)束語

通過以上探討, 梳理了銅端子標準化結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路, 以此為基礎(chǔ)可以系列化開發(fā)適用于不同線徑鋁導(dǎo)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(dǎo)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(xué)腐蝕; 

在整車電氣系統(tǒng)開發(fā)時, 可以依據(jù)所應(yīng)用的銅鋁連接標準化設(shè)計參數(shù), 提前預(yù)留銅鋁連接所需要的空間環(huán)境, 提高設(shè)計質(zhì)量, 縮短開發(fā)周期鋁導(dǎo)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(shè)備。

因此其未來的應(yīng)用具有極好的經(jīng)濟價值和廣闊的市場前景。