A New Crimp for Aluminum Wire b0 2015-10-02

用铜导体代替铝导体，满足了汽车工业的两个迫切要求。

首先，由于铝大约比铜轻三分之二，铝线可以帮助减少汽车线束的整体重量。即使考虑到电导率与密度的关系，电阻相同的铝导体仍然比等效的铜导体轻50%左右。这种减重可以帮助减少燃料消耗并减少一氧化碳₂排放。

轻量化结构对于混合动力和电动汽车同样重要，因为它可以在电动驾驶模式下大幅增加车辆行驶里程。这反过来又有助于限制所需电池的尺寸和重量。

其次，由于铝比铜便宜得多，铝丝可以帮助降低整体车辆成本。截止发稿时，铝的价格为每磅0.70美元，而铜的价格为每磅2.31美元。而且，由于铝比铜更丰富，其价格波动较小。

在过去的几年里，TE Connectivity推出了几款专门用于铝线的产品。例如，Copalum压接设计是为电力工程应用中的铝导体开发的，而Amplivar系列压接连接器扩展到包括绞合铝导体模型。

我们在这些连接器方面的经验导致了Litealum压接设计的发展，用于汽车应用中的绞合铝导体。

铝导体面临的挑战

虽然铝作为布线材料有许多优点，但它也有一些特性，可能会阻碍它作为导体的使用。

最大的问题是蠕变。任何铝导线的终端设计都必须考虑到这一点。理想情况下，这种设计应该在导线和端子之间形成冷焊。

腐蚀是另一个问题。在直接接触点有水分存在时，铜(0.3伏特)和铝(-1.69伏特)之间的电位差导致两种金属的基材铝的溶解。必须采取措施防止这种不良影响。

铝是一种有韧性的金属，具有明显的弯曲敏感性。铝的机械强度只有铜的三分之一。这种性能必须被考虑到，以达到所需的机械强度，无论是在电线本身，还是在拉拔强度的连接。

另一个挑战是铝会形成致密、坚硬的氧化层。虽然这个氧化层保护材料不受渐进腐蚀，但它也具有最著名的绝缘体之一的特性。因此，良好的电气连接要求氧化层在终止时被可靠地破坏。

一个新的褶

Litealum卷曲筒是专门为终端铝导体而开发的。f -卷曲筒的设计和表面性能，特别是卷曲终止区，是量身定制的材料性能的铝。

Litealum卷曲筒的内部有锋利的锯齿，有搓板的外观。“鱼翅状锯齿”这个词充分地描述了脊状边缘的轮廓。在压接过程中，锯齿状的切口会破坏氧化层，露出下面的纯铝，从而允许通过局部冷焊建立电接触。

终端的设计利用了铝在压接过程中固有的延展性。由于其低屈服点，导体材料在压接过程中承受的机械变形比铜套筒大得多。由这种变形引起的体积流动沿微锯齿状的尖脊轴向两侧移动。

因为铜和铝合金良好，所以卷曲筒的设计及其压缩比被优化，从而在材料之间发生冷焊接。冷焊接的电气和力学性能在产品的生命周期内保持稳定。

当压接工具完全闭合时，套管与导体之间由于导体在载荷冲击下纵向伸长而形成局部冷焊区。导体材料相互渗透。

事实上，冷焊占接头表面的5%以上。因此，电接触电阻水平大约是相同的，如果是完全焊接的接头。由于这种冶金连接，电气耐久性非常高。

从机械上讲，铝和铜之间的压接实际上比铝和铝之间的压接更强。金属丝的横截面为1.5平方毫米，卷曲连接的拉拔强度为80牛顿。

在卷曲后，在关节中剩余的表面压力大约是180牛顿每平方毫米，只有少数点。因此，不存在可能导致铝从卷曲筒向外蠕变的条件。因此，并不是残余应力的程度在卷曲是负责创建一个良好的电接触，而只是部分冷焊。

两个截面之间的力学模拟表明，铝导体和铜导体在压接后实际上没有区别。为了创造尽可能多的线与铜的最大接触表面，Litealum卷曲筒被尽可能地卷进去。铜压接的评定标准不适用于铝压接。尽管如此，袖子不会靠在地板上。

Litealum卷曲的几何特征是在尾部有一个梯度，以防止对铝导体的任何缺口影响。导体的变形和延伸率在筒体的后端不断减小，防止了边缘的形成和预定的断裂点。

为防止电化学腐蚀，压接过程中包括压接筒后端的绝缘。在压接筒的前端，通过卷入额外的材料(密封扎带)以及密封剂的点状沉积来实现防腐。成品压接是防腐的。所有必要的元素，这是集成在卷曲筒。

考虑到汽车制造中涉及的大批量需求，新的终端被设计为应用于一个全自动过程。

的重量节省

由于电缆已经是车辆中最复杂和最重的部件之一，任何减轻重量的潜力都是一个有吸引力的主张。

为了衡量实际可以节省多少重量，我们对一辆普通中型汽车进行了模型计算，该汽车的缆绳重量略低于30公斤。为了简单起见，我们只考虑替换最粗的电线(那些横截面超过0.75平方毫米的电线)。我们排除了细信号导体。我们用下一个横截面最高的铝导体代替了铜导体。在这个场景中，我们通过纯粹的计算节省了大约7公斤的重量。

(然而，值得注意的是，至少在德国，许多汽车接线部件，如电池端子，已经是用铝制造的。因此，更现实的减重可能是2到3公斤。)