Vario-aliuminio šynas-polimerinio dengimo procese: proceso, medžiagų ir pramonės taikymo analizė

Vario-aliuminio šynų-polimerinė danga – tai procesas, kai tolygiai padengiamas varinės-aliuminio šynos paviršius skysta gelio-kada izoliacine medžiaga, naudojant specifinę techniką, sudarant izoliacinį apsauginį sluoksnį. Iš esmės tai taip pat yra varinės -aliuminio šynos paviršiaus padengimas izoliaciniu sluoksniu, lydant plastiką ir jį padengiant, o pagrindinis jo tikslas – pasiekti patikimą izoliaciją, prisitaikyti prie sudėtingų darbo sąlygų, kartu subalansuojant išlaidas ir našumą. Plastikinė vario šyna yra vienas iš pagrindinių komponentų, pagamintų remiantis šiuo procesu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aukštos-kokybės-polimerinio dengimo procesas turi atitikti tris pagrindinius reikalavimus: pirma, izoliacijos patikimumas. Dangos storis turi būti kontroliuojamas 0,5–2 mm, izoliacijos stipris 20–28 kV/mm, galintis atlaikyti 4380 V nuolatinės srovės atsparumo bandymą. Tai taip pat yra pagrindinis PVC panardinamosios izoliacijos šynų veikimo rodiklis; Antra, prisitaikymas prie aplinkos. Jis turėtų būti puikiai atsparus druskos rūko korozijai, be korozijos po to, kai 192 valandas buvo panardintas į 5% NaCl tirpalą 35 laipsnių temperatūroje; Trečia, ekonomiškumas{13}}. Palyginti su PI plėvelės dengimo procesu, polimerinių dengimo medžiagų kaina gali būti sumažinta 30 %, todėl jos tinka didelės apimties serijinei gamybai.

 

Tačiau šis procesas turi tam tikrų apribojimų, susijusių su galios akumuliatoriaus laukų taikymu. Energijos kaupimo sistemoms izoliacijos reikalavimai yra svarbesni už lengvumą, o prasiskverbimo greitis yra gana didelis. Priešingai, maitinimo akumuliatorių riboja erdvės jautrumas ir šilumos išsklaidymo prieštaravimai - padidėjus dangos storiui, šiluminė varža padidės 20–31 %. Todėl jo taikymas yra gana ribotas.

In-polimerinis dengimo procesas yra sudėtingas, o tiksli kiekvieno proceso etapo kontrolė tiesiogiai nulemia gaminio kokybę. Visą procesą galima suskirstyti į keturis etapus: išankstinis-apdorojimas, panardinimas, plastifikavimas ir po{3}}apdorojimas. Išankstinio apdorojimo{5}}veiksmas yra raktas į dangos sukibimą.

 

Pirmiausia alyva ir nešvarumai nuo varinės -aliuminio šynos paviršiaus pašalinami naudojant šarminį tirpalą, kurio pH 10–12, 5–8 minutes, kad būtų užtikrinta, jog alyvos ir nešvarumų ant varinės-aliuminio šynos paviršiaus būtų 0,1 mg/m² arba mažiau; tada paviršius šiurkštinamas purškiant 120{15}} tinklelio aliuminio oksido daleles, kad būtų kontroliuojamas paviršiaus šiurkštumas Ra 1,6–3,2 μm, o tai pagerina dangos sluoksnio sukibimą; galiausiai atliekamas išankstinis pašildymas ir aktyvinimas, kai varinės šynos įkaitinimo temperatūra yra 180–220 laipsnių, o aliuminio šynų – 150–180 laipsnių. Įkaitinimo laikas reguliuojamas pagal vario-aliuminio šynos storį, pvz., 120 sekundžių 2 mm storio varinei šynai. Bendras temperatūros skirtumas turi būti kontroliuojamas ±5 laipsnių ribose.

Panardinamoji dengimo pakopa yra pagrindas, užtikrinantis dangos vienodumą. Tam reikia griežtai kontroliuoti dengimo skysčio parametrus ir veikimo specifikacijas. Dengimo skystis yra PVC plastiko tirpiklis, o jo klampumas 25 laipsnių temperatūroje turi būti palaikomas 1500–2500 cP. Bet koks nuokrypis, viršijantis 10 %, turi būti pašalintas. Panardinimo parametrai apima panardinimo greitį, kuris yra mažesnis arba lygus 10 mm/s, kuris yra per greitas, kad susidarytų burbuliukai, kėlimo greitis, mažesnis nei arba lygus 5 mm/s, kuris yra per lėtas, kad sukeltų dangos slinkimą, ir panardinimo laikas nustatomas pagal dangos storį, pvz., 15 ± 1 mm storio dangai. Tuo pačiu metu panardinamasis bakas turi būti aprūpintas magnetiniu maišytuvu, kurio sukimosi greitis yra 200 aps./min., kad būtų išvengta užpildo nusėdimo ir būtų užtikrintas dangos skysčio sudėties vienodumas, o tai taip pat yra raktas į panardinamos izoliuotos šynos dangos kokybę.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plastifikavimo veiksmas yra polimerinės medžiagos kryžminio{0}}jungimo pagrindas. Jame taikoma trijų -pakopų temperatūros kreivė: pirmoji pakopa pakyla nuo 80 laipsnių iki 120 laipsnių 10 minučių, daugiausia siekiant išgaruoti tirpiklį; antrasis etapas pakyla nuo 120 laipsnių iki 200 laipsnių 15 minučių, užbaigiant dangos skysčio lydymąsi ir pasklidimą; trečiasis etapas yra 200 laipsnių 20 minučių, kad būtų pasiektas didelis molekulinis kryžminis{11}}sujungimas ir sukietėjimas. Viso plastifikavimo proceso metu temperatūros skirtumas dėžutės viduje turi būti mažesnis arba lygus 8 laipsniams. Vietinis perkaitimas, viršijantis 220 laipsnių, sukels PVC skilimą ir pageltimą, o tai paveiks izoliuotos šynos izoliacijos savybes.

Po{0}}apdorojimo etapas daugiausia naudojamas dangos defektams pašalinti ir produkto patikimumui užtikrinti. Pagrindiniai panardinamojo dengimo proceso valdymo parametrai tiesiogiai veikia gaminio kvalifikavimo rodiklį. Reikia sutelkti dėmesį į keturis pagrindinius dalykus: klijų klampumas turi būti kontroliuojamas 2000 ± 500 cP, o nuokrypis viršija šį diapazoną, dėl kurio danga nuteka- arba padengiama nepilnai, o mėginiai ir bandymai turėtų būti atliekami kas 2 valandas, naudojant sukamąjį viskozimetrą; Varinių strypų pašildymo temperatūra turi būti 200 laipsnių, o aliuminio strypų – 170 laipsnių, o nuokrypiai, lemiantys dangos sukibimą ir lupimo jėgą < 4 N/cm, o stebėjimas realiuoju laiku turėtų būti atliekamas naudojant infraraudonųjų spindulių termovizorių; pastovi plastifikavimo temperatūra turi būti kontroliuojama 200 ± 5 laipsniais, o temperatūros nukrypimai lemia nepakankamą kryžminį ryšį ir vėliau izoliacijos gedimą, o aptikimas turėtų būti atliekamas naudojant DSC diferencinę nuskaitymo kalorimetriją; aušinimo greitis turi būti kontroliuojamas mažesniu arba lygiu 5 laipsniu per sekundę, o per greitas greitis, dėl kurio dangoje plečiasi mikro įtrūkimai, o aušinimo deformacija turėtų būti registruojama naudojant didelės spartos kamerą. Įprastu atveju energijos kaupimo projekte po druskos purškimo bandymo dėl netolygios plastifikacijos temperatūros (dėžės krašte 15 laipsnių žemesnė) atsirado pūslių ir dangos lupimasis, o problema buvo išspręsta padidinus terminį oro cirkuliacijos ventiliatorių, kad būtų optimizuota temperatūros vienodumas.

Galios baterijų ir energijos kaupimo sistemų veikimo skirtumai lemia skirtingas panardinimo proceso taikymo strategijas. Maitinimo akumuliatoriaus scenarijuje reikalingas kompromisinis sprendimas. Vienas iš variantų yra vietinis panardinimas, kai padengiamas tik aukštos -įtampos vario strypo jungties BDU (baterijos paskirstymo dėžutė) galas, sumažinant izoliacijos sluoksnio storį iki 0,8 mm, o tai gali sumažinti bendrą šilumos išsklaidymo poveikį 40 %; Kitas variantas yra sudėtinis procesas, kai pagrindinis korpusas naudoja 0,15 mm storio PI plėvelę kapsuliavimui, o lenkimo dalims sutvirtinti naudojama panardinamoji danga, balansuojant izoliacijos našumą ir lankstumo reikalavimus, tinkančius izoliuotos lanksčios varinės magistralės, skirtos maitinimo elementų paketui, naudojimo scenarijams.

 

Energijos kaupimo sistemoms galima pasiekti universalų pritaikymą, kurio vienpusis storis yra 1,5–2 mm, tinkamas sudėtingoms aplinkoms, pvz., dulkėms ir drėgmei; Žvelgiant iš sąnaudų perspektyvos, panardinti-variniai strypai yra 35 % pigesni nei lazeriu-suvirintos PI plėvelės sprendimas, atitinkantis erdvės apribojimų ir energijos kaupimo sistemų sąnaudų orientacijos reikalavimus.

Parenkant maitinimo elementų bloko varinių strypų panardinamąją dangą medžiagą, reikia nuodugniai atsižvelgti į izoliaciją, atsparumą temperatūrai, šilumos išsklaidymą, proceso sąnaudas ir prisitaikymą prie aplinkos. Šiuo metu pagrindinės medžiagos yra trijų tipų. PVC (polivinilchloridas) yra plačiausiai naudojama medžiaga, pasižyminti puikiomis izoliacinėmis savybėmis, atlaiko 3500 V kintamosios srovės ir nuolatinės srovės įtampą, izoliacijos stipris 20–28 kV/mm, atitinka UL94-V0 antipireno standartą, geras druskos purškimo našumas, darbinės temperatūros diapazonas nuo -40 laipsnių, o gamybos sąnaudos yra žemiausios iki 125 laipsnių. PVC dengtų magistralių šerdies šerdies medžiaga, tačiau jos apribojimai yra akivaizdūs, kai šilumos laidumas yra tik 0,2 W/(m·K), sutirštinant dangą žymiai padidės šiluminė varža, be to, jos atsparumas žemoje temperatūroje yra prastas, linkęs įtrūkti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoksidinė derva tinka scenarijams, kai reikia lengvos, plono -sluoksnio aukštos izoliacijos, kurios dangos storis gali būti reguliuojamas 0,3–0,8 mm, atsparumas iki 4500 V nuolatinei įtampai (nuotėkio srovė < 1mA), izoliacijos varža > 800 MΩ, itin stiprus sukibimo sukibimo sumažinimas, sukibimo bandymas, adhezija. 40%, palyginti su PVC danga, tinka jautriems baterijų patalpoms, tačiau kaina yra 30% didesnė nei PVC, o kietėjimo temperatūra turi būti tiksliai kontroliuojama (±5 laipsniai), kitaip gali atsirasti mikro įtrūkimų. Nailono{11}}pagrindo PPA (poli(2-fenoksiacetamidas)) tinka didelės-vibracijos ir aukštos temperatūros aplinkoje.

 

Jo nuolatinė darbo temperatūra gali siekti daugiau nei 150 laipsnių ir gali atlaikyti trumpalaikį -šilumą iki 180 laipsnių. Jis lenkia PVC ir epoksidinę dervą pagal atsparumą karščiui ir cheminį atsparumą. Jis pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, jo tempimo stipris viršija 70 MPa ir yra atsparus vibraciniam nuovargiui. Jis tinka dažnai vibruojančioms transporto priemonėms. Tačiau žaliavos kaina yra dvigubai didesnė nei PVC. Apdorojimo temperatūra turi būti kontroliuojama 300 ± 10 laipsnių. Šis procesas gali sukelti vario šynos juostos oksidaciją.

Atsižvelgiant į skirtingus scenarijus, medžiagos panaudojimo planas turi būti tiksliai suderintas: didelio-energijos tankio maitinimo elementų projektavimui rekomenduojama epoksidinė derva, kurios dangos storis yra mažesnis nei 0,8 mm arba lygus 0,8 mm, dengiantis tik BDU jungties galą, o pagrindinis korpusas padengtas 0,15 mm storio PI plėvele; Didelės-vibracijos aplinkoje rekomenduojama naudoti PPA (nailono{4}}pagrindą). Norint padidinti atsparumą nuovargiui, rekomenduojama iš dalies padengti lenkimo dalį. Kainos-jautrioms konstrukcijoms rekomenduojamas modifikuotas PVC, kurio šilumos laidumas padidinamas iki 0,45 W/(m·K), pridedant 5 % nano-Al₂O3, o dangos storis sumažinamas iki 1,0 mm. Atsižvelgiant į aukštus-atsparumo oro sąlygoms energijos kaupimo sistemoms reikalavimus, PVC rekomenduojama su stora danga (1,5–2,0 mm), kad būtų galima prisitaikyti prie sudėtingos aplinkos; Ilgalaikis{16}}sąnaudų optimizavimas taip pat rekomenduoja PVC, nes jo sąnaudų pranašumas yra didelis.

Pagrindinių parametrų prioritetas tarp dviejų scenarijų labai skiriasi: Akumuliatoriaus maitinimo scenarijuje šilumos išsklaidymas (λ > 0,4 ​​W/(m·K)) yra svarbesnis už lengvumą (danga < 0,8 mm) ir kainą; Energijos kaupimo sistemos scenarijuje izoliacija (atlaikanti įtampą > 4500V) yra svarbesnė nei atsparumas korozijai ir kaina. Kalbant apie proceso valdymą, reikia atidžiai kontroliuoti pakaitinimo temperatūrą, varines šynas 200 laipsnių ± 5 laipsnių, o aliuminio šynas 170 laipsnių ± 5 laipsniais, kad būtų išvengta nepakankamo dangos sukibimo. Epoksidinei dervai rekomenduojama naudoti trijų pakopų kietėjimo kreivę (80 laipsnių → 120 laipsnių → 200 laipsnių), kad būtų išvengta mikro-įtrūkimų ir būtų užtikrintas izoliacijos patikimumas.Akumuliatoriaus magistralės baras.

Apskritai, naudojant panardintą dengimo procesą maitinimo elementų blokuose, pagrindinis dėmesys skiriamas izoliacijos patikimumo, šilumos išsklaidymo kompromiso ir lengvumo reikalavimų pusiausvyrai pasiekti. Svarbiausia yra tobulinti proceso žingsnius, pritaikyti scenarijus ir diegti medžiagas. Proceso etapų tobulinimas reikalauja ±5 % valdymo tikslumo tokiais aspektais kaip išankstinio pašildymo aktyvinimas, klampumo kontrolė ir gradiento plastifikacija; Scenarijui pritaikyti reikalingos diferencijuotos maitinimo baterijų vietinio panardinimo ir storos dangos visoje energijos kaupimo sistemoje strategijos; Medžiagų naujovėms reikia sukurti nano-užpildus ir žemos- temperatūros gelio formules, kad būtų išvengta tradicinių medžiagų veikimo apribojimų.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ateityje kietojo kūno{0}}baterijoms su aukštos įtampos platformomis (800 V+) vis labiau plintant, panardinamasis dengimo procesas vystysis link itin-plonų dangų (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.