Crimpatura vs. saldatura a ultrasuoni per le terminazioni dei cavi di ricarica dei veicoli elettrici

Il collegamento tra un cavo di ricarica e il suo contatto di alimentazione fa parte del percorso della corrente. Se la giunzione oppone resistenza, può generare calore localizzato. Se, al contrario, non è sufficientemente robusta, può diventare instabile durante l'utilizzo.

Sia la crimpatura che la saldatura a ultrasuoni dei metalli vengono utilizzate per i collegamenti tra cavi e contatti. Il metodo più adatto dipende dalla progettazione del contatto, dalla struttura del conduttore, dallo spazio disponibile e dalla possibilità di controllare e verificare il processo.

Questo articolo descrive il collegamento tra il conduttore del cavo e la parte posteriore del contatto. Non tratta l'interfaccia di accoppiamento tra il connettore di ricarica e la presa del veicolo.

Crimpatura: Compressione attorno al conduttore

In una terminazione a crimpare, un utensile comprime il cilindro di crimpatura del contatto attorno al conduttore. La giunzione deve garantire la continuità elettrica mantenendo il conduttore saldamente in posizione.

È necessario che il contatto e il conduttore siano compatibili e che il processo di crimpatura sia controllato. I fattori rilevanti includono la sezione trasversale del conduttore e la struttura del trefolo, le dimensioni del cilindro, la scelta della matrice, l'altezza di crimpatura, la posizione del filo e le condizioni del trefolo.

Una crimpatura insufficientemente compressa o non correttamente dimensionata potrebbe non trattenere il conduttore in modo sicuro. Una compressione eccessiva può danneggiare i fili o deformare il contatto. L'aspetto di una crimpatura da solo non è sufficiente a dimostrare se soddisfa i requisiti elettrici e meccanici.

Saldatura a ultrasuoni: una giunzione allo stato solido

La saldatura a ultrasuoni dei metalli unisce il conduttore a una superficie di contatto compatibile utilizzando pressione e vibrazioni meccaniche ad alta frequenza. Il processo non utilizza stagno o materiale d'apporto. Richiede un'area di saldatura adeguata e un dispositivo di fissaggio che mantenga i pezzi in posizione.

Il materiale del conduttore e la disposizione dei trefoli, la geometria dei contatti, l'area di saldatura, la progettazione del dispositivo di fissaggio e le impostazioni del processo influenzano tutti il ​​risultato. Il processo di saldatura richiede una finestra operativa definita, con controlli adeguati alla progettazione del giunto.

Cosa richiedono i due metodi

Consideriamo due configurazioni di contatto. Una presenta un cilindro di crimpatura chiuso dimensionato per un conduttore definito; i suoi controlli di processo possono includere la corrispondenza tra filo e matrice e la verifica dell'altezza di crimpatura. L'altra ha un'area di terminazione piana progettata per la saldatura a ultrasuoni, dove l'area di saldatura, la posizione del conduttore e i parametri di saldatura diventano elementi di controllo fondamentali.

Questi progetti dimostrano perché la geometria del giunto influenza la scelta del processo. Entrambi i metodi possono produrre una connessione accettabile quando il contatto, il conduttore e il processo sono compatibili. L'assemblaggio finito deve comunque soddisfare i requisiti elettrici e meccanici.

Resistenza e calore alla terminazione

La resistenza nella giunzione tra conduttore e contatto contribuisce alla generazione di calore quando la corrente la attraversa. Un contatto non uniforme all'interno della giunzione, fili danneggiati o una geometria inadeguata possono influire sulla resistenza.

Ad esempio, una resistenza congiunta di 0,1 mΩ A 300 A si dissiperebbe 9 W, basato su P=I²RP=I²R. Questo è un calcolo illustrativo, non un risultato di un test di prodotto. Descrive la potenza elettrica dissipata alla resistenza ipotizzata; non prevede l'aumento di temperatura. La temperatura effettiva dipende dall'intero assemblaggio e da come il calore si propaga al suo interno.

Un valore di resistenza iniziale basso non è di per sé indicativo delle prestazioni a lungo termine. Il connettore assemblato deve essere testato in condizioni pertinenti al suo utilizzo previsto, con metodi di misurazione coerenti e punti di prova definiti.

Scelta di un metodo per la progettazione del contatto

Partiamo dalla geometria posteriore del contatto e dal conduttore del cavo. Il processo scelto deve essere adatto alle dimensioni e alla struttura dei trefoli del conduttore, allo spazio di assemblaggio disponibile e al modo in cui il connettore viene assemblato.

Anche il volume di produzione e il controllo del processo sono importanti. La crimpatura e la saldatura a ultrasuoni utilizzano utensili e controlli di processo differenti. Il metodo deve essere ripetibile per il processo produttivo previsto.

La corrente nominale è un aspetto da considerare, ma non determina da sola il metodo di terminazione. I requisiti relativi a contatto, conduttore, assemblaggio e termici devono essere valutati congiuntamente.

Verifica della giunzione finita

Tra i possibili controlli si annoverano l'ispezione visiva e dimensionale, la valutazione dell'altezza di crimpatura o dell'area di saldatura, l'ispezione della sezione trasversale, la prova di trazione, la misurazione della resistenza e la prova di aumento della temperatura. La combinazione appropriata dipende dalla progettazione del giunto e dal piano di validazione.

Questi test rispondono a domande diverse. Un giunto può soddisfare il requisito di forza di trazione pur necessitando di test separati di resistenza e di aumento di temperatura. La sola ritenzione meccanica non determina le prestazioni elettriche.

Per la validazione della produzione, i test possono essere ripetuti anche dopo un adeguato invecchiamento o un'esposizione ambientale. I limiti di accettazione e le condizioni di prova devono essere definiti per lo specifico contatto e il gruppo cavo; i risultati ottenuti con un progetto non sono automaticamente applicabili a un altro.

Abbinamento della terminazione al contatto

Sia la crimpatura che la saldatura a ultrasuoni sono adatte per la terminazione dei cavi di ricarica dei veicoli elettrici. La geometria dei contatti e la struttura del conduttore determinano quale processo può essere utilizzato; i test dimostrano se la giunzione finita soddisfa i requisiti.

Workersbee supporta contatti di ricarica per veicoli elettrici personalizzati basati su un disegno, un campione o un connettore esistente. La geometria dei contatti e i requisiti di connessione dei conduttori possono essere esaminati nell'ambito del progetto. Vedi contatti del connettore di ricarica per veicoli elettrici.