CN107634433A - 基于感应热压制坯的铝导线压接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，包括剥皮、铜感应加热制坯、制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，最后进行端子压接。本发明的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，利用感应加热原理，通过铜线圈感应圈加热压钳筒，利用热传导作用使压钳筒内的铝导线热熔融成为一体，破坏单根导线表面的氧化膜，提高电导率，然后，将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，再进行压接，以得到良好导线性能、并能防电化学腐蚀的压接端子，工艺可靠，效果明显，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，属于线束制造技术领域。
背景技术
由于大电流高电压的应用环境，新能源汽车上的充电电缆普遍采取大直径导体的铜电缆进行充电。但是，铜电缆存在质量大、成本高的问题。目前，新能源汽车具有降低整车重量的应用需求。新能源汽车的轻量化有利于提高新能源汽车的续航能力与动力性能，新能源汽车线束用量大，重量较传统汽车有较大幅度增长，因此，采用密度小的铝质材料做为汽车充电电缆代替铜电缆能够显著降低汽车线束总重。铝由于重量轻（铝密度2.7g/cm3，铜密度8.9g/cm3)和成本低(铝导体的成本约是铜导体的成本1/3)，且铝的导电率是铜的61%，按重量计算铝的导电数高于铜，因此，新能源汽车用轻质铝电缆存在较高的性价比。
实现同样的电气性能，合金铝电力电缆（含专用连接端子）直接采购成本比铜电缆低13%。特别是在我国已经成为世界第一汽车消费大国后，铜资源逐渐枯竭、汽车电缆的需求量不断加大之时，使用新型铝或合金铝电缆，不仅能大大减轻安装负荷，提高安装的效率，更可以大量节省运输成本，提高产品竞争力。
但是，目前应用于汽车线束制造的铝电缆（或者导线）与铝电缆（或者导线）压接工艺尚未成熟，分析原因主要是由于铝导线表面易于氧化生成一层化学性能稳定的氧化膜，影响铝导线压接的电导率；另一方面铜铝之间的电化学腐蚀作用使铝电缆（或者导线）应用存在一定的工艺困难。
因此，如何克服上述问题，是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有的铝电缆（或者导线）与铝电缆（或者导线）压接工艺尚未成熟，所存在的问题。本发明的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，利用感应加热原理，通过铜线圈感应圈加热压钳筒，利用热传导作用使压钳筒内的铝导线热熔融成为一体，破坏单根导线表面的氧化膜，提高电导率，然后，将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，再进行压接，以得到良好导线性能、并能防电化学腐蚀的压接端子，工艺可靠，效果明显，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（A），将需要压接的线束进行端部剥皮，即将线束的绝缘层剥去，形成裸露出的铝导线；
步骤（B），将裸露出的铝导线穿过感应加热机的铜感应线圈，利用压钳筒将铝导线进行压实，压钳筒的长度比裸露出的铝导线长度小2-4mm，所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径；
步骤（C），将压实铝导线的压钳筒置入铜感应线圈内，并且保证压钳筒的一端在铜感应线圈处，所述铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径；
步骤（D），将线束的剥皮端、压钳筒均利用固定架进行水平固定，以保证压钳筒在铜感应线圈中处于中心位置；
步骤（E），启动感应加热机，压钳筒产生热量并对内部的铝导线进行传热，加热时间需要根据感应加热机的电机功率和所压铝导线的规格确定，加热后将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，使压钳筒受热均匀；
步骤（F），将压钳筒打开，抽出压制成坯的铝导线；
步骤（G），将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，与铜铝过渡端子内铝部分进行压接，完成铝导线与铜铝过渡端子压接。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述压钳筒采用能产生磁效应的材料制成。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述能产生磁效应的材料为钢、铁或者镍。
前述的的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（B）所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径，压钳筒的内部空腔对铝导线产生围压作用，内部空腔完全闭合后的体积与剥皮后的铝导线实体的体积之比的范围在0.9:1-1.1:1之间。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述铜感应线圈的长度与压钳筒长度之比的范围在1:5-1:1之间。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（C），铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径，大的范围在3mm至25mm之间。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（B），利用压钳筒将铝导线进行压实，施加压力的范围为30N-12KN，对应铝导线的截面积范围在10mm2~240mm2之间。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述裸露出的铝导线为多根铝导线或多根铝合金导线构成，单根铝导线或者铝合金外径范围为0.15mm-0.8mm；所述裸露出的铝导线的长度为6mm-75mm之间。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述铜铝过渡端子为铜管包铝套结构、铜铝摩擦焊接结构或者铜片钎焊铝表面结构，压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，必须与铜铝过渡端子内铝部分进行压接。
前述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，可通过将铜感应线圈沿其的轴芯方向水平匀速移动，水平匀速移动采用丝杠式或者滑轨式。
本发明的有益效果是：本发明的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，利用感应加热原理，通过铜线圈感应圈加热压钳筒，利用热传导作用使压钳筒内的铝导线热熔融成为一体，破坏单根导线表面的氧化膜，提高电导率，然后，将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，再进行压接，以得到良好导线性能、并能防电化学腐蚀的压接端子，工艺可靠，效果明显，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明具体实施例的感应加热机、铜感应线圈、压钳筒的位置关系图；
图2是本发明具体实施例的压钳筒的压接示意图；
图3是本发明具体实施例的压钳筒内部空腔的示意图；
图4是本发明具体实施例的铜感应线圈、压钳筒的具体位置关系图；
图5是本发明具体实施例的形成压制成坯的铝导线的第一过程图；
图6是本发明具体实施例的形成压制成坯的铝导线的第二过程图；
图7是本发明具体实施例的形成压制成坯的铝导线的第三过程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，包括以下步骤，
步骤（A），将需要压接的线束进行端部剥皮，即将线束的绝缘层剥去，形成裸露出的铝导线；
步骤（B），将裸露出的铝导线穿过感应加热机的铜感应线圈，利用压钳筒将铝导线进行压实，压钳筒的长度比裸露出的铝导线长度小2-4mm，所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径；
步骤（C），将压实铝导线的压钳筒置入铜感应线圈内，并且保证压钳筒的一端在铜感应线圈处，所述铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径；
步骤（D），将线束的剥皮端、压钳筒均利用固定架进行水平固定，以保证压钳筒在铜感应线圈中处于中心位置；
步骤（E），启动感应加热机，压钳筒产生热量并对内部的铝导线进行传热，加热时间根据感应加热机的电机功率和所压铝导线规格确定，根据感应加热机的电机功率越小、所压铝导线的直径越大加热时间越长；反之，加热时间较短，加热后将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，使压钳筒受热均匀；
步骤（F），将压钳筒打开，抽出压制成坯的铝导线；
步骤（G），将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，与铜铝过渡端子内铝部分进行压接，完成铝导线与铜铝过渡端子压接。
优选的，所述压钳筒采用能产生磁效应的材料制成，能产生磁效应的材料为钢、铁或者镍，或者其他金属材料，能够产生磁效应即可。
优选的，步骤（B）所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径，压钳筒的内部空腔对铝导线产生围压作用，内部空腔完全闭合后的体积与剥皮后的铝导线实体的体积之比的范围在0.9:1-1.1:1之间。
优选的，所述铜感应线圈的长度与压钳筒长度之比的范围在1:5-1:1之间。
优选的，步骤（C），铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径，理论上铜感应线圈与压钳筒之间的间隙越小效果越好，基于工艺考虑，大的范围3mm~25mm之间
优选的，步骤（B），利用压钳筒将铝导线进行压实，施加压力的范围为30N-12KN，对应铝导线的截面积范围在10mm2~240mm2之间。
优选的，所述裸露出的铝导线为多根铝导线或多根铝合金导线构成，单根铝导线或者铝合金外径范围为0.19mm-0.8mm；所述裸露出的铝导线的长度为6mm-75mm之间。
优选的，所述铜铝过渡端子为铜管包铝套结构、铜铝摩擦焊接结构或者铜片钎焊铝表面结构，压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，必须与铜铝过渡端子内铝部分进行压接。
优选的，将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，可通过将铜感应线圈沿其的轴芯方向水平匀速移动，水平匀速移动采用丝杠式或者滑轨式。
下面根据基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，具体介绍本发明的一具体实施例，
如图1所示，感应加热机1的功率与频率；铜感应加热线圈2的规格与外径根据采用的压钳筒3的规格确定，压钳筒3的规格由需要压接的裸露出的铝导线4的外径确定；
所述压钳筒3由上压块6与下压块7构成，导线位于两压块形成的内部空腔中，由于铜感应加热线圈2为圆环状，根据感应加热的原理，所加热的零件为圆柱状为最优，压钳筒3的截面设计，如图2及图3所示。
所述上压块6与下压块7的接触区通过圆角处理，下压块的内部空腔的四角进行圆角处理，上压块6与裸露出的铝导线4的接触部位为圆弧形结构，以保证压接后线束紧密结合且无线束溢出。
所述感应加热机1与铜感应加热线圈2是一体式结构，由于铜感应加热线圈2的长度宽小于压钳筒3的长度，在感应加热时，铜感应加热线圈2需要进行移动，以使热量分布均匀，铜感应加热线圈2的移动通过感应机的移动来实现，可通过将感应机固定在丝杠上或者滑轨上，通过步进电机或其它方式来达到控制移动速度与距离的目的。
当感应加热机1启动时，铜感应加热线圈2交变电流会在压钳筒3内产生涡流效应，从而使其产生大量热，由于感应加热的趋肤效应，感应加热多对压钳筒表面产生大量热，加热的厚度与频率有关。不过大量的感应热可以通过压钳筒传递至内部空腔，进而通过热传导的作用传递至裸露出的铝导线4中。
裸露出的铝导线4被压钳筒3进行压接，根据铰合结构，如图4所示，压钳在另一端施加压紧力，使压钳筒产生压力，同时受到热辐射作用，两种作用下会使铝导线表面相互挤压，到达一定程度时，单根铝导线表面的氧化膜破裂，相邻两导线表面便可以达到融合，形成压制成坯的铝导线5，其过程如图5-7所示。
当加热完成后，感应加热机1停止加热，松开压钳压力，导线便被压接形成，制成坯的铝导线5，然后再进行进一步的常规压接。
综上所述，本发明的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，利用感应加热原理，通过铜线圈感应圈加热压钳筒，利用热传导作用使压钳筒内的铝导线热熔融成为一体，破坏单根导线表面的氧化膜，提高电导率，然后，将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，再进行压接，以得到良好导线性能、并能防电化学腐蚀的压接端子，工艺可靠，效果明显，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（A），将需要压接的线束进行端部剥皮，即将线束的绝缘层剥去，形成裸露出的铝导线；
步骤（B），将裸露出的铝导线穿过感应加热机的铜感应线圈，利用压钳筒将铝导线进行压实，压钳筒的长度比裸露出的铝导线长度小2-4mm，所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径；
步骤（C），将压实铝导线的压钳筒置入铜感应线圈内，并且保证压钳筒的一端在铜感应线圈处，所述铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径；
步骤（D），将线束的剥皮端、压钳筒均利用固定架进行水平固定，以保证压钳筒在铜感应线圈中处于中心位置；
步骤（E），启动感应加热机，压钳筒产生热量并对内部的铝导线进行传热，加热时间需要根据感应加热机的电机功率和所压铝导线的规格确定，加热后将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，使压钳筒受热均匀；
步骤（F），将压钳筒打开，抽出压制成坯的铝导线；
步骤（G），将压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，与铜铝过渡端子内铝部分进行压接，完成铝导线与铜铝过渡端子压接。
2.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述压钳筒采用能产生磁效应的材料制成。
3.根据权利要求2所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述能产生磁效应的材料为钢、铁或者镍。
4.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（B）所述压钳筒的内径大于或等于裸露出的铝导线的外径，压钳筒的内部空腔对铝导线产生围压作用，内部空腔完全闭合后的体积与剥皮后的铝导线实体的体积之比的范围在0.9:1-1.1:1之间。
5.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述铜感应线圈的长度与压钳筒长度之比的范围在1:5-1:1之间。
6.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（C），铜感应线圈的内径大于压钳筒的外径，大的范围在3mm至25mm之间。
7.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：步骤（B），利用压钳筒将铝导线进行压实，施加压力的范围为30N-12KN，对应铝导线的截面积范围在10mm2~240mm2之间。
8.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述裸露出的铝导线为多根铝导线或多根铝合金导线构成，单根铝导线或者铝合金外径范围为0.15mm-0.8mm；所述裸露出的铝导线的长度为6mm-75mm之间。
9.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：所述铜铝过渡端子为铜管包铝套结构、铜铝摩擦焊接结构或者铜片钎焊铝表面结构，压制成坯的铝导线塞入铜铝过渡端子中，必须与铜铝过渡端子内铝部分进行压接。
10.根据权利要求1所述的基于感应热压制坯的铝导线压接工艺，其特征在于：将压钳筒长度匀速移动出铜感应线圈，可通过将铜感应线圈沿其的轴芯方向水平匀速移动，水平匀速移动采用丝杠式或者滑轨式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180126 |