Жаңа энергетикалық көліктердің, энергия сақтау жүйелерінің және жоғары вольтты қуат таратудың қарқынды дамып келе жатқан салаларында мыс шиналық қосылымдардың сапасы бүкіл электр беру жүйесінің өмірлік желісі болып табылады. Өнеркәсіптің талаптары жай ғана «қосылудан» «ұзақ қызмет ету мерзімін, аз шығынды және нөлдік ақауларды» қамтамасыз етуге ауысатындықтан, орташа жиілікті тұрақты ток инверторыНүктелік дәнекерлеушісалалық стандартты шешім-болды. Дегенмен, оның әлеуетін шынымен пайдалану үшін негізгі физика мен процесті басқаруды терең түсіну өте маңызды.
Бұл нұсқаулықта термиялық физиканы, толық процесс параметрлерін, әртүрлі материалдарды біріктіруді және-жердегі ақауларды жоюды қамтитын мыс шинасын дәнекерлеудегі MFDC технологиясының-терең бөлінуі берілген.
Негізгі физика: неліктен мыс шинасын дәнекерлеу MFDC талап етеді?
Мыс өте жоғары жылу өткізгіштікке (шамамен $400 Вт/(м\\cdot K)$) және электрөткізгіштігіне байланысты қарсылық дәнекерлеуде ерекше қиындық тудырады. Бұл дәнекерлеу кезінде пайда болатын жылу қоршаған материалға және электродтарға тез таралады, бұл тұрақты дәнекерленген дәнекерлеуді қалыптастыруды қиындатады.
$Q=I^2Rt$ Джоуль заңына сәйкес, жылудың пайда болуы негізінен дайындамалар арасындағы жанасу кедергісіне тәуелді, өйткені мыстың көлемдік кедергісі ($R$) өте төмен.
Дәстүрлі айнымалы ток дәнекерлеушілері (50/60 Гц) ағымдағы ауытқулардан және нөлдік{2}}қиылысу нүктелерінен зардап шегеді, бұл бір сәтте жылу үзілістерін тудырады. Өткізгіштігі жоғары мыс үшін бұл қысқа үзіліс жылудың ағып кетуіне мүмкіндік береді, бұл көбінесе беткі жарқылға әкеледі, бірақ толық емес немесе «суық» дәнекерленген дәнекерленген дәнекерленген дәнекерлеу («шунтталған дәнекерлеу» деп аталады).
MFDC дәнекерлеушісі токты жоғары жиілікке (әдетте 1000 Гц) айналдыру және -мінсіз тұрақты ток толқынының-бос толқын пішінін шығару арқылы мұны жеңеді. Бұл тұрақты, үздіксіз энергия кірісі мыналарды қамтамасыз етеді:
- Лездік жылу балансы: жоғары жиілік миллисекунд{0}}деңгейін басқаруға мүмкіндік береді, термиялық диффузия энергияны таратпастан бұрын түйнекті қалыптастыру үшін жеткілікті жылу шығарады.
- Консистенциялы Түйінді қалыптастыру: Тегіс тұрақты ток балқыған бассейннің температурасын сақтайды, шығаруды (шашырауды) азайтады және біркелкі терең дәнекерлеуді қамтамасыз етеді.
- Минималды жылу әсер ететін аймақ (HAZ): қуат дәнекерлеу қабатында жоғары шоғырланған, бұл шамадан тыс қызу көрші ұяшықтарды немесе оқшаулауды зақымдауы мүмкін NEV батарея жинақтары үшін өте маңызды.
Процесті толық бақылау: Дәнекерлеу ретін меңгеру
Жоғары сапалы мыс шиналық дәнекерлеуге-жеткізу үшін токты орнату ғана емес; ол жүйелі, көп кезеңді-процесті қамтиды.
1.-Дәнекерлеу бетін алдын ала дайындау: маңызды бірінші қадам
Мыс беттері жоғары кедергісі бар оксид қабатын тез түзеді. Бұл қабаттың үстінен дәнекерлеу тұрақсыз жылудың пайда болуына және шамадан тыс шашырауға әкеледі.
- Механикалық тазалау: шамамен $1,6\\mu m$ бетінің кедір-бұдырлығын ($Ra$) алу үшін оксид қабатын алып тастау үшін сым щеткасын немесе жұқа абразивті пайдаланыңыз.
- Химиялық майсыздандыру: дәнекерлеу аймағын өнеркәсіптік спиртпен немесе ацетонмен тазалаңыз, олар майлар мен ластаушы заттарды көміртектеуге және дәнекерлеуде кеуектілікке әкелуі мүмкін.
2. Ұсынылатын параметр параметрлері (Мысалы: 3мм+3мм таза мыс)
Мысты дәнекерлеудің жалпы принципі «Жоғары ток, қысқа уақыт, жоғары күш».
| Процесс кезеңі | Параметр | Ұсынылатын ауқым | Функция және негіздеме |
| Қысу |
Электрод күші (қысым) |
3.5 - 5.5 кН | Интимдік қатынасты қамтамасыз етеді және бастапқы жанасу кедергісін тұрақтандырады. |
| Дәнекерлеу | Дәнекерлеу тогы (I) | 18 - 25 кА | Мыстың жоғары жылу өткізгіштігін жеңу үшін жоғары ток қажет. |
| Дәнекерлеу | Дәнекерлеу уақыты (т) | 150 - 300 мс | Жылу жоғалуын азайту үшін қысқа сақталады; жиі 2-3 импульспен жеткізіледі. |
| Ұстаңыз | Ұстау уақыты (қысым) | 100 - 200 мс | Шөгілетін бос орындар мен крекингтердің алдын алу үшін түйіршіктердің қатаюы кезінде қысымды сақтайды. |
3. Электродтарды басқару
- Материал: 2-сынып (CuCrZr) немесе 3-сынып (CuBe2) стандартты болып табылады. Өте қалың шиналар үшін кейде вольфрам немесе молибден сияқты отқа төзімді металдар контактіге төзімділікті арттыру және жылуды фокустау үшін қолданылады.
- Геометрия: Ток тығыздығын басқару және шегіністерді азайту үшін үлкен радиус ұшы (мысалы, R50-R100 күмбез немесе тегіс бетті қиық конус) таңдалады.
Ұқсас емес материалды дәнекерлеу: кеңейтілген NEV қолданбалары
MFDC дәнекерлеушілері NEV аккумуляторын өндіруде кең таралған күрделі біріктіру сценарийлерінде жақсы:
- Мыс + алюминий:Бұл морт аралық қосылыстардың (IMCs) тез түзілуіне байланысты өте қиын. MFDC дәл басқаруы IMC қабатының қалыңдығын бірнеше микрометрге дейін шектейтін, механикалық беріктік пен электрлік өнімділікті қамтамасыз ететін басқарылатын дәнекерлеуге мүмкіндік береді.
- Мыс + Никель/Тот баспайтын болат:Никель мен тот баспайтын болат мысға қарағанда әлдеқайда жоғары қарсылыққа ие болғандықтан, жылу балансы табиғи түрде жоғарырақ төзімді материалға- ауысады. Шешім Бір-біріне ұқсамайтын электродтарды қолдануды қамтиды: жылу түзілуін жасанды түрде теңестіру үшін мыс жағындағы жоғары кедергі электрод (мысалы, молибден) және никель жағындағы стандартты CuCrZr электрод.
Сапаны бағалау және салалық стандарттар
Дәнекерлеу сапасы IPC-A-610 (Электрондық жинақтардың жарамдылығы) сияқты қатаң стандарттарға және QC/T 413 сияқты автомобильге тән стандарттарға сілтеме жасай отырып, бұзатын және бұзбайтын сынақ әдістерін қолдана отырып тексерілуі керек.
| Бағалау метрикасы | Стандартты талап | MFDC өнімділігі |
| Механикалық беріктік | Қабық сынағы: түйір диаметрі ($D$) $\\ge 5\\sqrt{t}$ | Жоғары консистенциясы; ақаулық режимін тазалау-"түйме" |
| Электрлік өнімділік | Температураның көтерілу сынағы (номиналды ток) | Қосылу температурасы $\\le 5^\\circ C$ шина температурасынан жоғары көтеріледі. |
|
Көрнекі/Өлшемді |
Шегініс тереңдігі | доллар болуы керек< 15%$ of the thinnest sheet thickness. |
| Металлургия | Nugget құрылымы | Дәннің біркелкі құрылымы; минималды кеуектілік немесе микро{0}}жарықтар. |
-Сайттағы ақаулықтарды жою: жалпы мәселелерге арналған практикалық нұсқаулық
Оңтайлы жабдықтың өзінде технологиялық айнымалылар ақауларға әкелуі мүмкін. Мұнда дала инженерлері үшін практикалық кесте берілген:
| Ақау байқалды | Түбірлік себептерді талдау | Практикалық шешім |
| Электродтың жабысуы/адгезиясы | Салқындату жеткіліксіздігі немесе токтың шамадан тыс тығыздығы. | Increase cooling water flow rate (target $>6л/мин$); үлкенірек электродтың бет диаметрін пайдаланыңыз. |
| Шамадан тыс шашырау/шығару |
Электродтың жеткіліксіз күші (қысым) немесе беттің нашар байланысы. |
Қысу/алдын ала-дәнекерлеу күшін арттыру; дайындамалардың тегіс және таза екеніне көз жеткізіңіз. |
| Қараланған/күйдірілген дәнекерлеу нүктесі | Бетінің тотығуы немесе дәнекерлеудің артық уақыты. | Дәнекерлеуді алдын ала-тазалауды жақсарту; бірнеше импульстармен қысқа дәнекерлеу уақытын пайдаланыңыз; инертті газдан қорғауды қарастырыңыз. |
| Сәйкес емес дәнекерлеу беріктігі | Электродтың тозуына байланысты өзгермелі контакт кедергісі. | Электродты таңу (жабын салу) және ауыстырудың қатаң кестесін орындаңыз. |
Қорытынды
тиімділігіMFDC нүктелік дәнекерлеумыс шиналар үшін тек шекті емес; бұл өндірістік мүмкіндіктің түбегейлі өзгеруін білдіреді. Ол жоғары сенімділікпен (әдетте 99,9%+ шығымдылықпен), айтарлықтай энергияны үнемдеумен (айнымалы токпен салыстырғанда 30%-ға дейін қысқарту) және процестің толық қадағалануымен жоғары дәнекерлеуді қамтамасыз ете отырып, мыстың жоғары өткізгіштігінің тән қиындықтарын шешеді.
NEV және энергетика салаларындағы инженерлер үшін MFDC технологиясын қолдану енді міндетті емес-бұл заманауи жүйелер талап ететін жоғары-вольтты, жоғары-сенімділік қосылымдарына қол жеткізудің міндетті шарты болып табылады.
