Actuellement, les fils de cuivre représentent 75 % du poids des faisceaux de câbles automobiles. L'allègement et la finesse des faisceaux de câbles automobiles entraîneront une diminution de l'utilisation de fils de cuivre. Actuellement, la principale méthode de remplacement des fils de cuivre est : fil d'aluminium au lieu de fil de cuivre.
Avantages de l'utilisation de conducteurs en aluminium dans les automobiles
Le fil d'aluminium (Al) est environ deux tiers plus léger que le fil de cuivre (Cu), ce qui réduit le poids total du faisceau de câbles. Même en tenant compte de la relation entre conductivité et densité, un fil d'aluminium de même résistance électrique est environ 50 % plus léger qu'un fil de cuivre équivalent.
Outre sa légèreté, le fil d'aluminium est un matériau de base abondant et facilement disponible pour la conduction électrique. En comparaison, le fil de cuivre dispose de ressources limitées et constitue un métal d'investissement. Cela signifie que le prix du fil d'aluminium sera relativement stable et bien inférieur à celui du fil de cuivre, et que son coût sera mieux maîtrisé.
Du point de vue du coût d'installation, comme le fil d'aluminium est relativement léger, il ne nécessite pas de ponts ni de tuyaux pendant le processus d'installation, ce qui peut économiser beaucoup de matériaux d'installation, économisant 20 à 50 % du coût d'installation par rapport aux fils de cuivre.
Difficultés techniques dans l'application de fils d'aluminium sur les automobiles
Bien que le fil d'aluminium présente l'avantage d'être léger et économique, il est rarement utilisé dans l'automobile, et les fils d'aluminium de petit diamètre sont rarement utilisés. Cela s'explique principalement par le fait que les fils de cuivre de 0.35 mm² et 0.5 mm² sont les plus utilisés dans les faisceaux de câbles automobiles. Or, la technologie actuelle ne permet pas de résoudre complètement les problèmes de performances mécaniques et électriques des fils d'aluminium de petit diamètre, ce qui la rend limitée. Les difficultés techniques spécifiques à l'application du fil d'aluminium sont les suivantes :
La conductivité du fil d'aluminium est d'environ 60 % de celle des fils de cuivre, de sorte que l'ampacité relative est relativement faible.
La résistance mécanique du fil d'aluminium n'est que d'un tiers de celle du fil de cuivre, ce qui affectera la force d'arrachement du sertissage des bornes.
Un film d'oxyde se forme facilement sur la surface du fil d'aluminium et la couche d'oxyde a des propriétés isolantes, ce qui entraînera une augmentation de la résistance au sertissage.
La différence de potentiel d'électrode entre le cuivre et l'aluminium est d'environ 2 V. Si la borne en cuivre est sertie d'un fil d'aluminium, lorsque la connexion entre le cuivre et l'aluminium se fait en milieu humide et qu'un milieu chimique se dissout dans la vapeur d'eau pour former un électrolyte, l'aluminium se forme comme électrode négative. Le cuivre étant l'électrode positive de la batterie primaire, l'aluminium à potentiel négatif est corrodé et dissous, ce qui entraîne une corrosion électrochimique.
La méthode de connexion du fil d'aluminium utilisé dans les automobiles
Il existe trois façons de connecter un fil d'aluminium. Les trois suivantes conviennent aux connexions de fils en cuivre et en aluminium.
- Soudage des métaux par ultrasons
Le principe du soudage ultrasonique des métaux consiste à utiliser l'énergie de vibration de la fréquence ultrasonique (20-40 kHz) pour transmettre des ondes de vibration aux surfaces de deux objets métalliques à souder, et sous pression statique, les deux surfaces métalliques frottent l'une contre l'autre pour former une fusion de couche moléculaire entre elles.
- Soudage par friction
Comme son nom l'indique, le soudage par friction utilise principalement la friction. Bien que la surface métallique paraisse très lisse, elle est très irrégulière à l'échelle microscopique. Lorsque deux blocs métalliques frottent l'un contre l'autre, la surface rugueuse génère une grande quantité d'énergie thermique due au mouvement relatif. Si la vitesse relative est accélérée et qu'une forte pression est appliquée simultanément, la chaleur générée peut faire fondre le métal et attendre son refroidissement. Les deux pièces métalliques sont alors assemblées.
- Soudage au plasma
Le soudage plasma est une méthode de soudage qui utilise un arc plasma comme source de chaleur pour faire fondre la jonction de deux métaux.
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