Технология диффузионной сварки мягкого соединения медной фольги: анализ принципов, процессов и инженерных применений

Диффузионная сварка с мягким соединением медной фольги — это метод сварки, в котором используются несколько слоев тонкой медной фольги или другой металлической фольги для диффузии атомов на контактной поверхности под действием высокой температуры и давления для образования прочной металлургической связи. Эта технология в основном используется в сценариях проводящих соединений, которые требуют высокой гибкости, большой допустимой нагрузки по току-и устойчивости к вибрации, например, в гибких переходных соединениях в новых энергетических аккумуляторных системах, высокомощном электронном оборудовании, а также в устройствах передачи и распределения энергии. В отличие от традиционной пайки или сварки плавлением, диффузионная сварка не требует добавления припоя или присадочного металла в процессе сварки. Вместо этого для достижения связи он полагается на атомную миграцию самих связанных материалов в твердом состоянии. Таким образом, паяное соединение имеет технические преимущества, такие как однородный состав, отсутствие хрупкой фазы интерфейса и стабильное сопротивление.

 

При производстве гибких медных шин процесс диффузионной сварки позволяет консолидировать концы много-слойной медной фольги в плотную и жесткую область соединения, в то время как средняя часть сохраняет много-структуру разделения слоев, обеспечивая гибкость, обеспечивая тем самым ток-грузоподъемность и механическую прочность концевого соединения, а также используя гибкую область для поглощения теплового расширения и вибрации во время работы оборудования. Для новых батарейных модулей питания гибкие шины для разъема батареи и медные гибкие шины для литиевых батарей широко изготавливаются с использованием этого процесса, который используется для создания электрических путей с низким-сопротивлением и высокой-гибкостью между полюсами элементов или между аккумуляторным блоком и основной цепью. Гибкие медные ламинированные соединители являются типичным продуктом технологии диффузионной сварки. Их много-слоистая ламинированная структура значительно увеличивает срок службы при изгибе и усталостную прочность, чем у цельного медного стержня.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По сравнению с традиционными методами сварки диффузионная сварка мягких соединений медной фольги имеет ряд технических преимуществ. Во-первых, пайка не требуется. Не полагаясь на припой или флюс, эта технология практически исключает риск разбрызгивания припоя, остаточной флюсовой коррозии и гальванической коррозии между разнородными металлами. Отсутствие слоя припоя также снижает сопротивление соединения, особенно для путей передачи больших-токов. Каждое уменьшение сопротивления на микро-Ом уменьшит джоулев нагрев и повысит энергоэффективность системы. Во-вторых, сварные соединения получаются ровными и гладкими. Поскольку в процессе сварки не происходит течения и затвердевания расплавленного металла, поверхность области соединения после диффузионной сварки сохраняет исходную текстуру фольгированного ламината или образует однородную рекристаллизованную структуру, практически без видимых сварных утолщений и впадин. Эта функция особенно важна для разъема из луженой фольги для электрической батареи, установленного в ограниченном пространстве, поскольку неровные участки пайки могут привести к концентрации электрического поля или плохой адгезии изоляционной пленки. В-третьих, связь прочная и стабильная. Соединение, образованное диффузионной сваркой, относится к металлургическому типу соединения. Его прочность на растяжение и сопротивление сдвиговой усталости лучше, чем у методов механического соединения, таких как обжатие или клепка, и он не склонен к релаксации ползучести при длительных-термических циклах.

 

Гибкая шина аккумуляторной батареи из медной фольги должна выдерживать периодическое расширение и сжатие сердечника батареи во время процесса зарядки и разрядки в системе накопления энергии. Концы соединения диффузионной сварки могут надежно передавать напряжение без дрейфа контактного сопротивления. В-четвертых, спектр применяемых материалов широк. Эта технология не только подходит для одного и того же металлического соединения между медью и медью, но также может реализовать диффузионное соединение разнородных металлов, таких как медь и алюминий, медь и никель, посредством разумной конструкции переходного слоя интерфейса, отвечая потребностям применения медно-алюминиевых композитных клемм в аккумуляторных блоках. В-пятых, защита окружающей среды. Процесс диффузионной сварки не требует припоя и флюса, не выделяет вредного дыма и отработанной жидкости, а метод нагрева использует электрический нагрев, который не имеет прямых выбросов углерода и отвечает требованиям чистого производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Области применения мягких соединений из медной фольги значительно расширились: от традиционной промышленности силовой электроники до высокотехнологичных областей производства, таких как новые энергетические транспортные средства, системы хранения энергии, аэрокосмическая промышленность и железнодорожный транспорт. В области транспортных средств на новых источниках энергии шина из медной фольги широко используется в качестве проводящей среды для последовательных и параллельных соединений между внутренними модулями силового аккумуляторного блока, гибкого перехода между элементами и шиной, а также магистрального соединения между аккумуляторным блоком и распределительной коробкой высокого-напряжения транспортного средства. Его легкие и гибкие характеристики имеют большое значение для повышения плотности энергии аккумуляторной батареи и адаптации к ограниченному пространству шасси автомобиля. В преобразователях хранения энергии и фотоэлектрических инверторах соединение между силовым модулем IGBT и шиной постоянного тока должно отвечать требованиям низкой индуктивности, низкого сопротивления и высокой гибкости. Многослойная интегрированная структура медных ламинированных гибких соединителей из медной фольги, полученная посредством диффузионной сварки, эффективно снижает выбросы напряжения и электромагнитные помехи в процессе переключения. В аэрокосмической сфере спутниковые энергосистемы и авиационные распределительные сети чрезвычайно чувствительны к весу разъемов. Мягкие соединения из медной фольги стали предпочтительным решением из-за их высокой удельной прочности и проводящих свойств. В тяговой системе железнодорожного транспорта на переходном участке силового кабеля между тяговым преобразователем и двигателем используется мягкое соединение из медной фольги большого сечения, которое не только выдерживает постоянную вибрацию во время работы транспортного средства, но и обеспечивает эффективную передачу мощности на уровне мегаватт-.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производственный процесс диффузионной сварки мягких соединений медной фольги включает в себя множество прецизионных этапов, таких как подготовка материала, многослойная сборка, сварочное формование и последующая-обработка. На этапе подготовки материала медная фольга должна пройти строгую очистку и обезжиривание поверхности для удаления прокатного масла, оксидной пленки и частиц пыли. Любые остаточные загрязнения при высоких температурах образуют межфазные включения и ухудшают качество сварки. На этапе сборки ламинирования несколько слоев медной фольги аккуратно ламинируются в заданном порядке и направлении с помощью позиционирующих приспособлений. Между слоями могут быть вставлены никелевые листы или слои никелирования для улучшения совместимости интерфейсов при сварке разнородных металлов. Стадия формовки сварки выполняется в вакуумной диффузионной сварочной печи или сварочном аппарате в защитной атмосфере. Температурный профиль обычно устанавливают вблизи температуры рекристаллизации меди. Время выдержки колеблется от минут до часов, в зависимости от толщины стопки и размера шва. Этап после-обработки включает в себя коррекцию после-сварки, удаление заусенцев, очистку поверхности и отбор проб электрических характеристик. Для спецификаций, требующих покрытия поверхности, таких как разъем из луженой фольги для электрических батарей, лужение или серебрение необходимо выполнить после диффузионной сварки, чтобы улучшить стойкость к окислению и свариваемость при последующей сборке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если вам нужно выбрать подходящийШунт из ламинированной медной фольгимодели вашего аккумуляторного модуля, системы накопления энергии или оборудования-мощного источника питания, обратитесь в нашу инженерно-техническую группу для получения образцов и листов технических параметров.