Sammelschienen-Diffusionsschweißen

Sammelschienenwerden zunehmend im aktuellen neuen Energiesektor eingesetzt, einschließlich Branchen wie Elektrofahrzeugen, Energiespeicherung und Stromversorgungssystemen. Mit fortschreitender Technologie haben sich die Sammelschienenmaterialien von Kupfer zu Kupfer-Nickel-, Kupfer-Aluminium-, Aluminium- und Graphen-Verbundwerkstoffen weiterentwickelt. Bei diesen Sammelschienen kommt es in hohem Maße auf Formen und Schweißen an, da sie mit Batterien, elektrischen Steuerungssystemen und anderen Komponenten verbunden werden müssen. Für diese Verbindungen ist das Schweißen an den Enden und Mittelteilen von entscheidender BedeutungDiffusionsschweißenDies ist die primäre Methode zur Bildung von Sammelschienen.

Arten von SammelschienenDiffusionsschweißgeräte

Es gibt zwei Haupttypen von Sammelschienen-Diffusionsschweißgeräten. Eine davon ist das Widerstandsdiffusionsschweißen, bei dem das Grundmaterial durch einen hohen Strom direkt erhitzt wird. Das andere ist das Hochfrequenz-Diffusionsschweißen, bei dem Graphit erhitzt wird und Wärme an das Grundmaterial überträgt. Bei beiden Verfahren wird das Grundmaterial auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und unter hohem Druck eine Festphasenverbindung hergestellt, wodurch der Diffusionsschweißeffekt erzielt wird. Die verwendete Heizmethode hängt vom Material der Sammelschiene ab.

Widerstandsdiffusionsschweißen

Widerstandsdiffusionsschweißen wird hauptsächlich für Kupferschienen verwendet, da Kupfer einen hohen Schmelzpunkt und eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten und den Prozess zu beschleunigen, werden Graphitelektroden verwendet. Die oberen und unteren Elektroden leiten hohen Strom zur Kupfersammelschiene und erwärmen diese durch den Kontaktwiderstand zwischen mehreren Schichten Kupferfolie. Auch die Graphitelektroden selbst erzeugen aufgrund ihres hohen Widerstandes Wärme. Durch diese kombinierte Erwärmung kann die Temperatur der Kupferschiene auf über 600 °C und bis zu 1300 °C erhöht werden, was ein erfolgreiches Diffusionsschweißen unter hohem Druck ermöglicht.

Hochfrequenz-Diffusionsschweißen

Das Hochfrequenz-Diffusionsschweißen eignet sich für Aluminium-Sammelschienen, Kupfer-Nickel-Sammelschienen, Kupfer-Aluminium-Sammelschienen und Verbund-Sammelschienen wie Kombinationen aus Kupfer und Nichtmetall. Diese Methode nutzt indirekte Erwärmung und eignet sich daher ideal zum Schweißen komplexer Materialien. Beim Hochfrequenz-Diffusionsschweißen wird Graphit erhitzt und überträgt die Wärme dann auf das Grundmaterial, wobei Temperaturen bis zu 1200 °C erreicht werden. Unter hohem Druck gehen die Materialien eine feste Verbindung ein.

Diffusionsschweißen verschiedener Sammelschienenmaterialien

Kupferwerkstoffe lassen sich aufgrund der Stabilität ihrer Oxide relativ einfacher schweißen. Dickere Kupfersammelschienen, wie sie beispielsweise in Energiesystemen verwendet werden, erfordern aufgrund ihrer hohen Heizeffizienz Widerstandsdiffusionsschweißen. Diese können bis zu 50 mm dick sein und eine Schweißfläche von 200 x 200 mm haben. Dünnere Stromschienen, wie sie in Elektrofahrzeugen verwendet werden, sind typischerweise 3 mm dick und haben eine Schweißfläche von 25 x 50 mm. Sie können entweder Widerstands- oder Hochfrequenz-Diffusionsschweißen verwenden.

Aluminium-Sammelschienen stellen aufgrund des Schmelzpunkts von Aluminium (670 °C) und des viel höheren Schmelzpunkts von Aluminiumoxid (2000 °C) eine größere Herausforderung dar. Bei Aluminium kommt üblicherweise das Hochfrequenz-Diffusionsschweißen zum Einsatz, wobei das Material zuvor von Oxiden gereinigt wird. Die Diffusionstemperatur wird typischerweise auf unter 600 °C eingestellt.

Kupfer-Nickel-Sammelschienen bestehen aus mehreren Schichten Kupferfolie mit einer Nickelfolienbeschichtung für Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Hochfrequenz-Diffusionsschweißen wird üblicherweise verwendet, um den großen Unterschied im elektrischen Widerstand zwischen Kupfer und Nickel zu bewältigen. Verbundstromschienen, beispielsweise aus Kupfer in Kombination mit Graphen, erfordern Hochfrequenz-Diffusionsschweißen, um den Erwärmungsprozess präzise zu steuern und eine Beschädigung der Grundmaterialien zu vermeiden und gleichzeitig eine Diffusion zu erreichen.

Druckverfahren beim Sammelschienen-DiffusionsschweißenMaschine

Beim Diffusionsschweißen ist ein hoher Druck erforderlich, der mithilfe von Luft-Flüssigkeits-Boostern, Hydrauliksystemen oder Servosystemen ausgeübt werden kann. Bei herkömmlichen Methoden werden aufgrund ihrer stabilen Leistung und hohen Kraft meist hydraulische Systeme eingesetzt. Heutzutage erfreut sich das Servopressen aufgrund seiner präzisen Drucksteuerung und einstellbaren Verschiebung zunehmender Beliebtheit und gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Abmessungen des geschweißten Produkts.

Abschluss

Dies ist ein kurzer Überblick über das Diffusionsschweißen von Sammelschienen. Wenn Sie nach der richtigen Schweißmethode für Stromschienen suchen, sollte dieser Artikel einige Antworten liefern. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Schweißtechnologie werden immer innovativere Techniken übernommen, um den Anforderungen der modernen Gesellschaft gerecht zu werden.