Technologie de soudage par diffusion à connexion souple de feuille de cuivre : analyse des principes, des processus et des applications techniques

Le soudage par diffusion à connexion souple de feuille de cuivre est une méthode de soudage qui utilise plusieurs couches de fine feuille de cuivre ou d'autres feuilles métalliques pour diffuser les atomes à l'interface de contact à haute température et pression afin de former une forte liaison métallurgique. Cette technologie est principalement utilisée dans les scénarios de connexion conductrice qui nécessitent une grande flexibilité, une grande capacité de transport de courant-et une résistance aux vibrations, tels que les connexions de transition flexibles dans les nouveaux systèmes de batteries d'énergie, les équipements électroniques-haute puissance et les dispositifs de transmission et de distribution d'énergie. Contrairement au brasage ou au soudage par fusion traditionnel, le soudage par diffusion ne nécessite l'ajout d'aucune soudure ou métal d'apport pendant le processus de soudage. Au lieu de cela, il repose sur la migration atomique des matériaux connectés eux-mêmes à l’état solide pour réaliser la liaison. Par conséquent, le joint de soudure présente des avantages techniques tels qu’une composition uniforme, l’absence de phase fragile d’interface et une résistance stable.

 

Dans la fabrication de barres omnibus flexibles en cuivre, le processus de soudage par diffusion peut consolider les extrémités de la feuille de cuivre multi-en une zone de connexion rigide et dense, tandis que la partie centrale maintient une structure de séparation multi-couche pour fournir de la flexibilité, garantissant ainsi la capacité de transport de courant-et la résistance mécanique du joint d'extrémité et utilisant la zone flexible pour absorber les déplacements de dilatation thermique et les vibrations pendant le fonctionnement de l'équipement. Pour les nouveaux modules de batterie d'énergie, les barres omnibus flexibles pour connecteur de batterie et les barres omnibus flexibles en cuivre pour batterie au lithium sont largement fabriquées à l'aide de ce processus, qui est utilisé pour établir des chemins électriques à faible -résistance et haute -flexibilité entre les pôles de la cellule ou entre la batterie et le circuit principal. Les connecteurs flexibles laminés en cuivre sont un produit typique de la technologie de soudage par diffusion. Leur structure stratifiée multi-couche rend leur durée de vie en flexion et leur résistance à la fatigue nettement supérieures à celles d'une seule barre de cuivre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles, le soudage par diffusion des connexions souples en feuille de cuivre présente plusieurs avantages techniques. Premièrement, aucune soudure n’est requise. En ne s'appuyant pas sur de la soudure ou du flux, cette technologie élimine essentiellement le risque de projections de soudure, de corrosion résiduelle du flux et de corrosion galvanique entre métaux différents. L'absence de couche de soudure réduit également la résistance du joint, en particulier pour les chemins de transmission de courant élevé. Chaque réduction de résistance en micro-ohm réduira le chauffage Joule et améliorera l'efficacité énergétique du système. Deuxièmement, les joints soudés sont plats et lisses. Puisqu'il n'y a pas d'écoulement ni de solidification du métal en fusion pendant le processus de soudage, la surface de la zone de connexion après le soudage par diffusion conserve la texture de stratification de la feuille d'origine ou forme une structure recristallisée uniforme, avec presque aucun renflement ou dépression de soudure visible. Cette caractéristique est particulièrement importante pour les connecteurs en feuille étamée pour batterie électrique installés dans un espace limité, car des zones de soudure inégales peuvent provoquer une concentration de champ électrique ou une mauvaise adhérence du film isolant. Troisièmement, la connexion est solide et stable. Le joint formé par soudage-diffusion est un type de liaison métallurgique. Sa résistance à la traction et à la fatigue par cisaillement est meilleure que les méthodes de connexion mécaniques telles que le sertissage ou le rivetage, et il n'est pas sujet à la relaxation par fluage dans les cycles thermiques à long terme.

 

La barre omnibus flexible de batterie de stockage d'énergie de feuille de cuivre doit résister à l'expansion et à la contraction périodiques du noyau de batterie pendant le processus de charge et de décharge dans le système de stockage d'énergie. Les extrémités de la connexion par soudage par diffusion peuvent transmettre les contraintes de manière fiable sans dérive de la résistance de contact. Quatrièmement, la gamme de matériaux applicables est large. Cette technologie convient non seulement à la même connexion métallique entre le cuivre et le cuivre, mais peut également réaliser la connexion par diffusion de métaux différents tels que le cuivre et l'aluminium, le cuivre et le nickel grâce à une conception raisonnable de couche de transition d'interface, répondant aux besoins d'application des bornes composites cuivre -aluminium dans les batteries. Cinquièmement, la protection de l'environnement. Le processus de soudage par diffusion ne nécessite ni soudure ni flux, ne produit pas de fumée nocive ni de déchets liquides, et la méthode de chauffage utilise un chauffage électrique, qui n'émet pas d'émissions directes de carbone et répond aux exigences d'une production propre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les domaines d'application des connexions souples en feuille de cuivre se sont profondément étendus, passant de l'industrie traditionnelle de l'électronique de puissance aux domaines de fabrication haut de gamme tels que les véhicules à énergies nouvelles, les systèmes de stockage d'énergie, l'aérospatiale et le transport ferroviaire. Dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, la barre omnibus en feuille de cuivre est largement utilisée comme support conducteur pour les connexions en série et en parallèle entre les modules internes du bloc de batterie de puissance, la transition flexible entre les cellules et le jeu de barres, et la connexion de base entre le bloc de batterie et le boîtier de distribution haute tension - du véhicule. Ses caractéristiques de légèreté et de flexibilité sont d'une grande importance pour améliorer la densité énergétique du pack batterie et s'adapter aux contraintes d'espace du châssis du véhicule. Dans les convertisseurs de stockage d'énergie et les onduleurs photovoltaïques, la connexion entre le module de puissance IGBT et le jeu de barres CC doit répondre aux exigences de faible inductance, de faible résistance et de grande flexibilité. La structure intégrée multi-en feuille de cuivre des connecteurs flexibles laminés en cuivre obtenue par soudage par diffusion réduit efficacement les dépassements de tension et les interférences électromagnétiques pendant le processus de commutation. Dans le domaine aérospatial, les systèmes d’alimentation des satellites et les réseaux de distribution d’énergie des avions sont extrêmement sensibles au poids des connecteurs. Les connexions souples en feuille de cuivre sont devenues la solution privilégiée en raison de leur résistance spécifique élevée et de leurs propriétés conductrices. Dans le système de traction du transport ferroviaire, la section de transition du câble d'alimentation entre le convertisseur de traction et le moteur utilise une connexion souple en feuille de cuivre de grande section, qui non seulement résiste aux vibrations continues pendant le fonctionnement du véhicule, mais assure également une transmission efficace de la puissance au niveau du mégawatt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le processus de fabrication des connexions souples en feuilles de cuivre par soudage par diffusion couvre plusieurs maillons de précision tels que la préparation des matériaux, l'assemblage empilé, le formage par soudage et le post-traitement. Pendant la phase de préparation du matériau, la feuille de cuivre doit subir un nettoyage et un dégraissage de surface stricts pour éliminer l'huile de laminage, le film d'oxyde et les particules de poussière. Tout contaminant résiduel formera des inclusions d’interface à haute température et dégradera la qualité du soudage. Au cours de la phase d'assemblage du laminage, les multiples couches de feuille de cuivre sont laminées avec précision dans l'ordre et la direction conçus grâce à des dispositifs de positionnement. Des feuilles de nickel ou des couches de nickelage peuvent être insérées entre les couches pour améliorer la compatibilité d'interface du soudage de métaux différents. L'étape de formage par soudage est réalisée dans un four de soudage par diffusion sous vide ou une machine de soudage sous atmosphère protectrice. Le profil de température est généralement fixé à proximité de la température de recristallisation du cuivre. Le temps de maintien varie de quelques minutes à quelques heures, selon l'épaisseur de la pile et la taille du joint. L'étape de post-traitement comprend la correction post-de soudage, l'ébavurage, le nettoyage de surface et l'échantillonnage des performances électriques. Pour les spécifications qui nécessitent un revêtement de surface, telles que le connecteur en feuille étamée pour batterie électrique, un étamage ou un placage d'argent doit être effectué après le soudage par diffusion pour améliorer la résistance à l'oxydation et la soudabilité de l'assemblage ultérieur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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