Szyny zbiorczesą coraz częściej stosowane w obecnym nowym sektorze energii, w tym w branżach takich jak pojazdy elektryczne, magazynowanie energii i systemy zasilania. W miarę postępu technologii materiały szyn zbiorczych ewoluowały od miedzi do kompozytów miedziowo-niklowych, miedziano-aluminiowych, aluminiowych i grafenowych. Te szyny zbiorcze opierają się w dużej mierze na formowaniu i spawaniu, ponieważ muszą łączyć się z akumulatorami, elektrycznymi systemami sterowania i innymi komponentami. Spawanie na końcach i środkowych odcinkach ma kluczowe znaczenie dla tych połączeń, m.inzgrzewanie dyfuzyjnejest podstawową metodą formowania szyn zbiorczych.
Rodzaje szynoprzewodówSprzęt do spawania dyfuzyjnego
Istnieją dwa główne typy sprzętu do spawania dyfuzyjnego szyn zbiorczych. Jednym z nich jest zgrzewanie dyfuzyjne oporowe, które bezpośrednio nagrzewa materiał podstawowy za pomocą wysokiego prądu. Drugim jest zgrzewanie dyfuzyjne wysokiej częstotliwości, podczas którego grafit jest podgrzewany i przekazuje ciepło do materiału podstawowego. Obie metody podgrzewają materiał bazowy do określonej temperatury i pod wysokim ciśnieniem tworzą połączenie w fazie stałej, uzyskując efekt zgrzewania dyfuzyjnego. Zastosowana metoda ogrzewania zależy od materiału szyny zbiorczej.
Zgrzewanie dyfuzyjne oporowe
Zgrzewanie dyfuzyjne oporowe stosowane jest głównie w przypadku szyn zbiorczych miedzianych, ponieważ miedź ma wysoką temperaturę topnienia i przewodność. Aby zapewnić równomierne nagrzewanie i przyspieszyć proces, stosuje się elektrody grafitowe. Górne i dolne elektrody przewodzą wysoki prąd do miedzianej szyny zbiorczej, podgrzewając ją poprzez rezystancję styku pomiędzy wieloma warstwami folii miedzianej. Same elektrody grafitowe również wytwarzają ciepło ze względu na ich wysoką rezystancję. To połączone ogrzewanie może podnieść temperaturę miedzianej szyny zbiorczej do ponad 600°C, osiągając nawet 1300°C, umożliwiając skuteczne spawanie dyfuzyjne pod wysokim ciśnieniem.
Spawanie dyfuzyjne wysokiej częstotliwości
Spawanie dyfuzyjne wysokiej częstotliwości jest odpowiednie dla szyn zbiorczych aluminiowych, szyn zbiorczych miedziano-niklowych, szyn zbiorczych miedziano-aluminiowych i szyn zbiorczych kompozytowych, takich jak połączenia miedzi i niemetali. Metoda ta wykorzystuje ogrzewanie pośrednie, dzięki czemu idealnie nadaje się do spawania skomplikowanych materiałów. Podczas spawania dyfuzyjnego wysokiej częstotliwości grafit jest podgrzewany, a następnie przekazuje ciepło do materiału podstawowego, osiągając temperatury dochodzące do 1200°C. Pod wysokim ciśnieniem materiały tworzą solidne połączenie.
Zgrzewanie dyfuzyjne różnych materiałów szyn zbiorczych
Materiały miedziowe są stosunkowo łatwiejsze do spawania ze względu na stabilność ich tlenków. Grubsze szyny miedziane, takie jak te stosowane w systemach elektroenergetycznych, wymagają zgrzewania oporowego dyfuzyjnego ze względu na wysoką wydajność grzewczą. Mogą mieć grubość nawet 50 mm i obszar spawania o wymiarach 200 x 200 mm. Cieńsze szyny zbiorcze, takie jak te stosowane w pojazdach elektrycznych, zwykle o grubości 3 mm i obszarze spawania 25x50 mm, mogą wykorzystywać zgrzewanie oporowe lub dyfuzyjne o wysokiej częstotliwości.
Szyny aluminiowe stanowią większe wyzwanie ze względu na temperaturę topnienia aluminium (670°C) i znacznie wyższą temperaturę topnienia tlenku glinu (2000°C). W przypadku aluminium zwykle stosuje się spawanie dyfuzyjne o wysokiej częstotliwości, po czym materiał jest wcześniej czyszczony w celu usunięcia tlenków. Temperaturę dyfuzji zazwyczaj ustawia się poniżej 600°C.
Szyny miedziano-niklowe składają się z wielu warstw folii miedzianej z powłoką z folii niklowej zapewniającej odporność na zużycie i korozję. Zgrzewanie dyfuzyjne o wysokiej częstotliwości jest powszechnie stosowane w celu poradzenia sobie z dużą różnicą w oporze elektrycznym pomiędzy miedzią i niklem. Szyny kompozytowe, takie jak miedź w połączeniu z grafenem, wymagają spawania dyfuzyjnego o wysokiej częstotliwości, aby precyzyjnie kontrolować proces nagrzewania i uniknąć uszkodzenia materiałów podstawowych przy jednoczesnym osiągnięciu dyfuzji.
Metody ciśnieniowe w zgrzewaniu dyfuzyjnym szyn zbiorczychMaszyna
Spawanie dyfuzyjne wymaga wysokiego ciśnienia, które można zastosować za pomocą wzmacniaczy powietrze-ciecz, układów hydraulicznych lub układów serwo. Tradycyjne metody wykorzystują głównie układy hydrauliczne ze względu na ich stabilną moc wyjściową i dużą siłę. Obecnie coraz większą popularnością cieszy się serwoprasowanie ze względu na precyzyjną kontrolę docisku i możliwość regulacji przemieszczenia, co zapewnia dużą dokładność wymiarów zgrzewanego produktu.
Wniosek
Oto krótki przegląd zgrzewania dyfuzyjnego szyn zbiorczych. Jeśli szukasz właściwej metody spawania szyn zbiorczych, ten artykuł powinien dostarczyć odpowiedzi. Wraz z ciągłym rozwojem technologii spawania, wdrażane są coraz bardziej innowacyjne techniki, aby sprostać wymaganiom współczesnego społeczeństwa.
Czas publikacji: 20 września 2024 r
