Tehnologia de sudare prin difuzie a foliei de cupru: analiza principiilor, proceselor și aplicațiilor de inginerie

Sudarea prin difuzie cu conexiune moale cu folie de cupru este o metodă de sudare care utilizează mai multe straturi de folie subțire de cupru sau alte folii metalice pentru a difuza atomii la interfața de contact prin temperatură și presiune ridicată pentru a forma o legătură metalurgică puternică. Această tehnologie este utilizată în principal în scenarii de conexiune conductivă care necesită flexibilitate ridicată, capacitate mare de transport de curent-și rezistență la vibrații, cum ar fi conexiuni flexibile de tranziție în sistemele de baterii de energie noi, echipamente electronice de-înaltă putere și dispozitive de transmisie și distribuție a energiei. Spre deosebire de lipirea tradițională sau sudarea prin fuziune, sudarea prin difuzie nu necesită adăugarea de lipire sau metal de umplutură în timpul procesului de sudare. În schimb, se bazează pe migrarea atomică a materialelor conectate în stare solidă pentru a realiza legătura. Prin urmare, îmbinarea de lipit are avantaje de inginerie, cum ar fi compoziția uniformă, nicio fază fragilă a interfeței și rezistență stabilă.

 

La fabricarea barelor colectoare flexibile din cupru, procesul de sudare prin difuzie poate consolida capetele foliei de cupru cu mai multe-strat într-o zonă densă de conexiune rigidă, în timp ce partea din mijloc menține o structură de separare cu mai multe-strat pentru a oferi flexibilitate, asigurând astfel capacitatea de transport curent-și rezistența mecanică a îmbinării de capăt și a absorbirii zonei flexibile pentru a absorbi vibrațiile în timpul articulației și a absorbirii vibrațiilor. Pentru modulele de baterii de energie noi, barele colectoare flexibile pentru conectorul bateriei și barele colectoare flexibile din cupru pentru baterie cu litiu sunt realizate pe scară largă folosind acest proces, care este utilizat pentru a stabili căi electrice cu rezistență redusă și flexibilitate ridicată între polii celulei sau între acumulator și circuitul principal. Conectorii flexibili laminati cu cupru sunt un produs tipic al tehnologiei de sudare prin difuzie. Structura lor laminată cu mai multe straturi le face ca durata de viață la îndoire și rezistența la oboseală să fie mult mai bună decât cea a unei singure bare de cupru.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În comparație cu metodele tradiționale de sudare, sudarea prin difuzie a conexiunilor moi din folie de cupru prezintă mai multe avantaje de inginerie. În primul rând, nu este necesară lipire. Prin faptul că nu se bazează pe lipire sau flux, această tehnologie elimină în esență riscul de stropire a lipirii, coroziunea reziduală a fluxului și coroziunea galvanică între metale diferite. Lipsa stratului de lipit face, de asemenea, rezistența îmbinării mai scăzută, în special pentru căile de transmisie de-curenți mari. Fiecare mic-ohm de reducere a rezistenței va reduce încălzirea Joule și va îmbunătăți eficiența energetică a sistemului. În al doilea rând, îmbinările sudate sunt plate și netede. Deoarece nu există nicio curgere și solidificare a metalului topit în timpul procesului de sudare, suprafața zonei de conectare după sudarea prin difuzie menține textura originală de laminare a foliei sau formează o structură uniformă recristalizată, aproape fără umflături sau depresiuni vizibile de sudură. Această caracteristică este deosebit de importantă pentru conectorul din folie cositorită pentru baterie electrică instalat într-un spațiu limitat, deoarece zonele de lipire neuniforme pot cauza concentrarea câmpului electric sau aderența slabă a filmului izolator. În al treilea rând, conexiunea este puternică și stabilă. Îmbinarea formată prin sudare prin difuzie este de tip lipire metalurgică. Rezistența sa la tracțiune și rezistența la oboseală la forfecare sunt mai bune decât metodele de conectare mecanică, cum ar fi sertizarea sau nituirea, și nu este predispusă la relaxare prin fluaj în ciclurile termice-pe termen lung.

 

Bara de colectare a bateriei de energie de stocare flexibilă din folie de cupru trebuie să reziste la extinderea și contracția periodică a miezului bateriei în timpul procesului de încărcare și descărcare în sistemul de stocare a energiei. Capetele conexiunii de sudură prin difuzie pot transmite în mod fiabil stresul fără deplasare a rezistenței de contact. În al patrulea rând, gama de materiale aplicabile este largă. Această tehnologie nu este potrivită numai pentru aceeași conexiune metalică între cupru și cupru, dar poate realiza și conexiunea de difuzie a metalelor diferite, cum ar fi cuprul și aluminiul, cuprul și nichelul printr-un design rezonabil al stratului de tranziție a interfeței, satisfacând nevoile de aplicare ale terminalelor compozite din cupru-aluminiu în pachetele de baterii. În al cincilea rând, protecția mediului. Procesul de sudare prin difuzie nu necesită lipire și flux, nu produce fum dăunător sau lichid rezidual, iar metoda de încălzire utilizează încălzire electrică, care nu are emisii directe de carbon și îndeplinește cerințele unei producții curate.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Domeniile de aplicare ale conexiunilor moi din folie de cupru s-au extins profund de la industria tradițională a electronicii de putere la domeniile de producție-de ultimă generație, cum ar fi vehiculele noi, sistemele de stocare a energiei, transportul aerospațial și feroviar. În domeniul vehiculelor cu energie noi, bara de cupru din folie este utilizată pe scară largă ca mediu conductiv pentru conexiunile în serie și paralele dintre modulele interne ale acumulatorului de alimentare, tranziția flexibilă între celule și bara și conexiunea principală dintre pachetul de baterii și cutia de distribuție de -înaltă tensiune a vehiculului. Caracteristicile sale ușoare și flexibile sunt de mare importanță pentru îmbunătățirea densității energetice a acumulatorului și adaptarea la constrângerile de spațiu ale șasiului vehiculului. În convertoarele de stocare a energiei și invertoarele fotovoltaice, conexiunea dintre modulul de putere IGBT și bara DC trebuie să îndeplinească cerințele de inductanță scăzută, rezistență scăzută și flexibilitate ridicată. Structura integrată cu folie de cupru cu mai multe straturi a conectorilor flexibili laminati cu cupru, obținută prin sudarea prin difuzie, reduce în mod eficient depășirea tensiunii și interferențele electromagnetice în timpul procesului de comutare. În domeniul aerospațial, sistemele de alimentare prin satelit și rețelele de distribuție a energiei aeronavelor sunt extrem de sensibile la greutatea conectorilor. Conexiunile moi din folie de cupru au devenit soluția preferată datorită rezistenței lor specifice ridicate și proprietăților conductoare. În sistemul de tracțiune de tranzit pe calea ferată, secțiunea de tranziție a cablului de alimentare dintre convertorul de tracțiune și motor utilizează o conexiune moale din folie de cupru de-secțiune mare, care nu numai că rezistă vibrațiilor continue în timpul funcționării vehiculului, dar asigură și o transmisie eficientă a puterii la nivel de-megawați.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Procesul de fabricație al conexiunilor moi din folie de cupru de sudare prin difuzie acoperă mai multe legături de precizie, cum ar fi pregătirea materialului, asamblarea stivuită, formarea prin sudare și post{0}}procesare. În timpul etapei de pregătire a materialului, folia de cupru trebuie să fie supusă curățării și degresării stricte a suprafeței pentru a îndepărta uleiul de rulare, pelicula de oxid și particulele de praf. Orice contaminanți reziduali vor forma incluziuni de interfață la temperaturi ridicate și vor degrada calitatea sudurii. În etapa de asamblare a laminarii, straturile multiple de folie de cupru sunt laminate cu precizie în ordinea și direcția proiectate prin dispozitivele de poziționare. Plăci de nichel sau straturi de placare cu nichel pot fi introduse între straturi pentru a îmbunătăți compatibilitatea interfeței sudării diferitelor metale. Etapa de formare prin sudare este finalizată într-un cuptor de sudare cu difuzie în vid sau într-o mașină de sudură în atmosferă protectoare. Profilul de temperatură este de obicei stabilit în apropierea temperaturii de recristalizare a cuprului. Timpul de menținere variază de la minute la ore, în funcție de grosimea stivei și de dimensiunea îmbinării. Etapa de post-procesare include corecția post-sudură, debavurarea, curățarea suprafețelor și eșantionarea performanței electrice. Pentru specificațiile care necesită acoperirea suprafeței, cum ar fi conectorul din folie cositorită pentru baterie electrică, placarea cu cositor sau placarea cu argint trebuie efectuată după sudarea prin difuzie pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare și sudarea asamblarii ulterioare.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dacă trebuie să alegeți un potrivitShunt din folie de cupru laminatmodel pentru modulul de baterie, sistemul de stocare a energiei sau echipamentul de alimentare cu energie mare-, vă rugăm să contactați echipa noastră de inginerie și tehnică pentru a obține mostre și fișe cu parametrii tehnici.