TE新創鋁線壓接連接方案,已在汽車廠成功應用
發布時間:2013-04-10 來源:《電子元件技術網》分析師 責任編輯:Cynthiali
【導讀】鋁lv線xian比bi銅tong線xian重zhong量liang輕qing而er且qie能neng夠gou持chi續xu低di成cheng本ben供gong應ying,應ying用yong在zai汽qi車che上shang可ke以yi減jian輕qing重zhong量liang並bing提ti高gao燃ran油you經jing濟ji性xing。但dan是shi當dang前qian的de汽qi車che線xian束shu主zhu要yao材cai料liao依yi然ran是shi銅tong,因yin為wei采cai用yong鋁lv質zhi連lian接jie存cun在zai技ji術shu和he工gong藝yi挑tiao戰zhan。現xian在zai,TE解決了這個問題,並已將鋁線壓接連接成功應用於知名汽車製造廠。
汽(qi)車(che)燃(ran)油(you)經(jing)濟(ji)性(xing)是(shi)汽(qi)車(che)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)性(xing)能(neng)。由(you)於(yu)要(yao)求(qiu)節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)和(he)減(jian)少(shao)消(xiao)耗(hao)能(neng)源(yuan)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)的(de)副(fu)作(zuo)用(yong),汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)一(yi)直(zhi)在(zai)尋(xun)找(zhao)改(gai)善(shan)燃(ran)油(you)經(jing)濟(ji)性(xing)的(de)途(tu)徑(jing),也(ye)找(zhao)到(dao)了(le)很(hen)多(duo)方(fang)法(fa),比(bi)如(ru)8速變速器、先進的渦輪增壓技術和直噴技術。但是對內燃機性能的改進“已經達到極限”,車身的輕質化給燃油經濟性的提升帶來了想象空間。汽車在高速路上勻速行駛時,燃油消耗多用於抵抗空氣阻力;在擁擠的城市道路行駛時,頻繁的停車、起步導致燃油消耗多用於起步和加速時抵抗汽車本身的慣性,與質量直接相關。
在普通的家用小汽車中,線纜主要用於電能和傳感、控製信號的傳輸,當前車用線纜的主要材質是銅,在典型的家用小汽車中,它們的重量大約為30kg。鋁材應用在汽車上可以減輕重量、有助於提高燃油經濟性、降低二氧化碳排放。在汽車線纜連接中,采用鋁替換銅主要有如下兩個優勢:第一,鋁的重量比銅輕三分之二左右,采用鋁線可以電纜線束的整體重量。同樣電阻的鋁線比銅線輕50%。這種減重對降低燃油消耗有重要作用;第二,鋁是一種供應充足的基礎材料,在地球上,鋁元素的含量僅次於氧和矽,居第三位。而銅資源有限,因而銅有一部分“投資投機性需求”,導致國際銅價常常在高位震蕩。
鋁(lv)線(xian)比(bi)銅(tong)線(xian)重(zhong)量(liang)輕(qing)而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)有(you)保(bao)證(zheng)的(de)低(di)成(cheng)本(ben)供(gong)應(ying),但(dan)是(shi)當(dang)前(qian)的(de)汽(qi)車(che)線(xian)束(shu)主(zhu)要(yao)材(cai)料(liao)依(yi)然(ran)是(shi)銅(tong),主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)采(cai)用(yong)鋁(lv)質(zhi)連(lian)接(jie)存(cun)在(zai)技(ji)術(shu)和(he)工(gong)藝(yi)挑(tiao)戰(zhan)。比(bi)如(ru):
- 鋁在機械負載下從80C開始出現蠕變趨勢加劇(蠕變:固體材料在保持應力不變的條件下,應變隨時間延長而增加的現象。),而銅在230C以上采出現類似現象。因此,鋁和銅的連接必須做特殊設計,從而保證產品生命周期內不喪失電氣性能。
- 銅鋁連接處在潮濕環境下發生電化學反應,導致金屬接觸層發生溶解,必須采取措施防止這種不良反應;
- 鋁的機械強度隻有銅的三分之一,而且對折彎很敏感。汽車中的部分應用對線纜本身和連接件的機械強度提出了要求;
- 鋁lv在zai空kong氣qi中zhong會hui形xing成cheng致zhi密mi且qie堅jian硬ying的de氧yang化hua層ceng,氧yang化hua鋁lv可ke以yi保bao護hu材cai料liao不bu受shou循xun環huan腐fu蝕shi,但dan是shi它ta又you很hen強qiang的de絕jue緣yuan特te性xing。因yin此ci,在zai進jin行xing鋁lv質zhi線xian纜lan的de連lian接jie時shi,需xu要yao徹che底di破po壞huai氧yang化hua層ceng。
在近期一場電子展上, TE Connectivity向CNT Networks介紹了TE新研發的鋁線壓接連接解決方案:一種特殊的F型壓接筒(如圖1)。它的內側具有鋸齒狀結構,壓接過程中,鋸齒結構可以破壞氧化層,暴露下麵的純鋁,從而通過冷焊建立接觸點。

圖1 :一種特殊的F型壓接筒
壓(ya)接(jie)刀(dao)具(ju)完(wan)全(quan)閉(bi)合(he)時(shi),導(dao)線(xian)在(zai)衝(chong)擊(ji)下(xia)縱(zong)向(xiang)伸(shen)長(chang),壓(ya)接(jie)筒(tong)和(he)導(dao)線(xian)之(zhi)間(jian)形(xing)成(cheng)了(le)局(ju)部(bu)冷(leng)焊(han)區(qu)域(yu)。接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)的(de)晶(jing)格(ge)結(jie)構(gou)表(biao)明(ming)兩(liang)種(zhong)材(cai)料(liao)相(xiang)互(hu)滲(shen)透(tou)。形(xing)成(cheng)良(liang)好(hao)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian)並(bing)不(bu)是(shi)壓(ya)接(jie)區(qu)的(de)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li),而(er)是(shi)局(ju)部(bu)冷(leng)焊(han)。
通過這種冶金法的連接,有效提高了導電耐久性。而且1.5mm截麵的鋁線,采用這種新型壓接的拔出力為80N。此外,壓接筒中還整合了密封帶以及密封貼點來實現腐蝕保護。TE已經開發了全自動F型壓接模具,目前正用於某知名汽車製造廠。
對於線索總重30kg左右的中級普通汽車,用鋁線代替銅線(隻替換導線,不包括信號線),在同等導電性能下,重量可減少大約7kg。在德國,近十年來,電源端子已經改用鋁材,這種情況下,每組線束至少可以減重2至3kg。
TE Connectivity汽車事業部副總裁兼中國區總經理沈偉明先生表示:從中國製造業發展趨勢來看,“智能化”、“綠色化”是產業升級的關鍵點,汽車領域未來市場的趨勢與此不謀而合,將進一步重視環保減排、降低成本、減輕重量、擴充空間、功能集成的產品,TE Connectivity也將伴隨市場的需求推出更小型化、輕量化、智能化的創新型產品,積極推進中國汽車事業的發展,助中國名族品牌汽車的成長一臂之力。

圖2:TE Connectivity汽車事業部副總裁兼中國區總經理 沈偉明先生
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TE在中國的最新業務進展及市場策略
鋁線壓接連接解決方案隻是TE Connectivity汽車事業部眾多連接方案中的一種。沈偉明先生半開玩笑的說:“經常有客戶問我,哪種產品是TE汽車事業部的拳頭產品,在我看來,TE的產品都是拳頭產品,因為TE的產品太多了,我們可以根據客戶的需求提供他們需要的所有連接方案。”
“TE Connectivity 於25年前開始進入中國市場,迄今在中國有約 30, 000名員工,建立了 17 個生產基地,並通過設在全國 14 個城市的銷售辦事處為客戶提供服務,中國區年銷售額超過20億美元,占全球TE Connectivity市場15%的份額。TE Connectivity 對中國市場尤為重視,將消費類電子、工業、汽車三大事業部的全球總部設立於中國,自2009年已有638項獲中國專利產品。” TE Connectivity 高級副總裁兼中國區總裁王武小珍女士介紹到,“與此同時,TE Connectivity 非常重視社會責任,TERA活動遍布中國。 TE Connectivity 堅信要成為一家偉大的企業,不僅是優良的業績,同時還要求我們堅定德奉行核心價值觀、最高標準的道德和誠信準則。這體現在:誠信、擔當、團隊合作、創新精神。”

圖3:TE Connectivity高級副總裁兼中國區總裁王武小珍女士
對中國市場的重視也體現在前不久一場電子展的展台上,TE的展台占地麵積達180平方米,成為整個展會最大的一個展台。除了TE汽車事業部門,TE消費電子設備部高級副總裁兼總經理 Michael Dreyer與TE工業事業部副總裁兼中國總經理 Stefan Rustler均悉數到場。
Michael Dreyer表示:在智能手機、平板電腦以及超級本的成長推動下,2015年消費類設備連接市場有望達到180億美元。在消費電子領域,TE始終致力於幫助客戶製造更小巧、更輕便、更薄、更快速的產品,承諾提供給客戶最高性價比的解決方案,在消費類設備加速增長的同時,不斷創新出超前的產品,滿足用戶需求。

圖4:TE Connectivity消費電子設備部高級副總裁兼總經理 Michael Dreyer先生

圖5:TE Connectivity的智能手機連接解決方案
在工業領域,TE業務涉及工業、能源、航空航天及國防與船舶、醫療四大細分市場, 工業部又劃分為四大業務板塊:自動化與控製、智能樓宇、太陽能、鐵路,其中自動化與控製占據了58%的業務份額。Stefan Rustler表示:“未來,隨著工業自動化的持續增長,TE非常廣泛的產品組合、對客戶的理解和經驗、對中國市場的定位,將進一步為帶來機遇。TE將始終為客戶的利益著想,提供全球化標準的服務,來為客戶創造更大的價值。”

圖6:TE Connectivity工業事業部副總裁兼中國總經理 Stefan Rustler先生
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