Connaissance de l'industrie des connexions souples en feuille de cuivre

 

La connexion souple en feuille de cuivre est une connexion conductrice flexible à courant élevé-formée par la technologie de soudage sous pression à l'état solide-. Il est généralement superposé et soudé par plusieurs couches de feuille de cuivre de haute -pureté. Ce produit joue un rôle clé dans les domaines de l'électronique, de l'électricité et des nouvelles énergies, réalisant principalement des connexions conductrices efficaces et fiables. Son principe de fonctionnement principal est basé sur la diffusion atomique : sous l'action combinée d'une température élevée et d'une pression externe, les atomes sur les surfaces de contact des feuilles de cuivre adjacentes se diffusent les uns vers les autres et forment de nouvelles liaisons métalliques, obtenant ainsi une connexion solide-solide sans utiliser de soudure ou de flux. Parmi eux, le jeu de barres flexible en cuivre est largement utilisé dans les situations où il est nécessaire de s'adapter aux vibrations, à la dilatation et à la contraction des équipements, ou lorsque l'espace d'installation est limité en raison de son excellente conductivité électrique (généralement supérieure à 98 % IACS) et de son excellente flexibilité mécanique.

Comparé au brasage traditionnel ou au brasage à l'étain, ce procédé de soudage par diffusion évite complètement les éclaboussures, les pores, les vides et la libération de substances nocives provenant des flux contenant du plomb- ou des halogènes-qui peuvent se produire pendant le processus de soudage, et présente des avantages significatifs en matière de protection de l'environnement et de fiabilité. De plus, comme il n'y a pas d'introduction d'un troisième matériau, la résistance de l'interface de connexion est presque égale à la résistance de la matrice de cuivre elle-même, ce qui est critique pour les applications qui nécessitent le passage de centaines, voire de milliers d'ampères de courant élevé pendant une longue période. Dans le contexte de la double exigence actuelle de fabrication écologique et de haute fiabilité dans l'industrie électronique mondiale, les connexions souples en feuille de cuivre sont devenues l'une des voies techniques idéales pour remplacer les connexions rigides traditionnelles ou les connexions à fils tressés.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La conception des connexions souples en feuille de cuivre est basée sur l’intégration profonde de deux propriétés apparemment contradictoires : une conductivité élevée et une flexibilité élevée. Les matières premières utilisent généralement du ruban de cuivre de qualité T2 ou supérieure (c'est-à-dire du cuivre pur No. 2 et supérieur), la teneur en cuivre n'est pas inférieure à 99,95 % et la teneur totale en impuretés est strictement contrôlée à moins de 0,05 % pour garantir la meilleure capacité de transport de courant. L'épaisseur d'une seule pièce de feuille de cuivre est l'un des paramètres fondamentaux de la conception, et la plage normale se situe entre 0,03 mm et 1 mm : plus l'épaisseur est fine, meilleure est la flexibilité globale et plus le rayon de courbure après la superposition de plusieurs couches est petit. Cependant, plus il y a de couches à superposer, plus les exigences d'uniformité du processus de soudage sont élevées ; à l’inverse, une feuille de cuivre plus épaisse peut fournir une rigidité structurelle plus élevée et convient aux scénarios nécessitant un maintien de la forme. La forme et la structure du produit peuvent être hautement personnalisées en fonction de l'espace d'installation réel et de la direction électrique. Les plus courantes incluent des pièces droites, en forme de U-, en forme de L-, en forme de Z- et en forme spéciale- avec un certain angle de torsion. Afin d'améliorer la résistance à la corrosion dans des environnements difficiles tels que l'humidité, le brouillard salin ou la pollution industrielle, la surface de contact (c'est-à-dire l'extrémité à souder ou la partie borne de connexion) peut être traitée en surface selon les besoins. Par exemple, Tinned Copper BusBar fait référence à un produit dont la surface est uniformément recouverte d'une couche d'étain pur. La couche d'étain peut non seulement isoler efficacement le contact entre la matrice de cuivre et le milieu corrosif, mais également réduire la résistance de contact et empêcher la formation d'oxyde de cuivre.

De plus, le nickelage ou l'argentage conviennent également aux environnements à haute température ou aux situations présentant des exigences extrêmes en matière de résistance de contact. Au niveau de la conception mécanique, les ingénieurs doivent spécifier avec précision les paramètres dimensionnels clés tels que la largeur du produit (A), l'épaisseur totale (B), la longueur de la surface de montage (A1), l'angle de courbure et le rayon de courbure, et s'assurer que la planéité de la surface de contact après soudage ne dépasse généralement pas 0,1 mm pour garantir un ajustement serré avec les bornes de l'appareil. Une fois le moulage terminé, le produit doit généralement être poli pour éliminer les bavures des bords, nettoyé chimiquement pour éliminer les oxydes de surface, séché pour éliminer l'humidité résiduelle et recouvert de manchons isolants en PET ou en silicone, selon les besoins, pour répondre aux exigences de distance de fuite de sécurité sous différents niveaux de tension.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Selon la différence entre la source de chaleur de soudage et le mécanisme de connexion, les connexions souples en feuille de cuivre sont principalement divisées en deux catégories : le type de soudage sous pression et le type de brasage en production réelle. Parmi eux, le type de soudage sous pression représente actuellement la direction technique la plus répandue. Le soudage sous pression Flexible BusBar utilise le soudage par diffusion de polymères (également connu sous le nom de soudage par diffusion moléculaire ou soudage par diffusion à l'état solide). Ce processus utilise une basse tension et un courant élevé pour générer de la chaleur Joule à travers l'électrode de soudage, ce qui amène la zone à souder à chauffer rapidement jusqu'à 0,6 à 0,8 fois le point de fusion du cuivre (environ 700 degrés à 900 degrés), tout en appliquant une pression axiale de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de MPa. Dans ces conditions, les atomes sur la surface de contact de la feuille de cuivre gagnent suffisamment d'énergie pour franchir la barrière énergétique, se diffuser les uns avec les autres et former une couche de liaison granulaire complète, sans qu'aucune transition de phase liquide ne se produise dans l'ensemble du processus. L'épaisseur de feuille de cuivre la plus appropriée pour ce processus est de 0,05 mm à 0,30 mm, ce qui permet de réaliser un soudage global unique-de dizaines, voire de centaines de couches de feuille de cuivre. Lorsque la largeur du produit (A) est supérieure à 90 mm et l'épaisseur totale (B) est supérieure à 60 mm, afin d'assurer une répartition uniforme de la pression et de la température à chaque point de la surface de contact de grande taille, une couche supplémentaire de plaque de cuivre de 1 mm d'épaisseur est souvent fixée aux deux extrémités de la pile de feuilles de cuivre comme moyen d'égalisation de pression et d'égalisation de chaleur, puis un soudage sous pression est effectué.

Lorsque la largeur du produit dépasse 140 mm et que l'épaisseur totale dépasse 130 mm, en raison des limitations de la capacité de chauffage et de l'uniformité de la pression des équipements de soudage par diffusion, le procédé de brasage à base d'argent-est souvent utilisé. La barre omnibus flexible en cuivre de type brasage dispose préalablement de l'argent, du cuivre, du phosphore et d'autres matériaux de brasage entre les couches de feuille de cuivre ou aux extrémités, et fait fondre le matériau de brasage à une température légèrement supérieure au point de fusion du matériau de brasage (généralement 650 degrés - 800 degrés) pour combler l'espace d'interface et forme une connexion après refroidissement. Bien que le brasage puisse permettre d'obtenir des produits de plus grandes tailles ou de formes plus complexes, il convient de noter que la couche de soudure elle-même a une certaine résistivité et peut affecter l'état de recuit de la feuille de cuivre à haute température. De plus, du point de vue de la fiabilité à long-terme, les connexions directes cuivre-à-cuivre formées par soudage par diffusion sont supérieures aux joints brasés en termes de stabilité du cycle thermique, de résistance à l'électromigration et d'absence de risque de corrosion d'interface. Par conséquent, si les conditions le permettent, le processus de soudage sous pression est la méthode de fabrication préférée pour les barres omnibus en cuivre hautes performances.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les connexions souples en feuille de cuivre jouent un rôle irremplaçable dans de nombreux domaines industriels et des transports en raison de leur capacité de transport de courant élevée-et de leur fonction de compensation flexible. Dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, il s'agit d'un jeu de barres en cuivre automobile qui connecte les cellules en série et en parallèle au sein de la batterie et entre les modules. Composants de base : d'une part, sa résistance extrêmement faible (généralement au niveau du micro-ohm) garantit que la perte d'énergie est minimisée sous des centaines d'ampères de courant de charge et de décharge ; d'autre part, la structure multi-couche de feuille de cuivre peut parfaitement absorber l'expansion et la contraction de l'épaisseur du noyau de la batterie pendant le processus de charge et de décharge (l'amplitude est d'environ 1 %-3 %), tout en résistant aux vibrations et aux impacts du véhicule pendant la conduite, évitant ainsi efficacement l'arrachement des bornes ou le desserrage des boulons qui peuvent être causés par des connexions dures. En plus de l'intérieur de la batterie, ce produit est également largement utilisé dans l'interconnexion haute tension de trois systèmes électriques tels que les contrôleurs de moteur (MCU), les boîtiers de distribution d'énergie haute tension (PDU), les chargeurs embarqués (OBC) et les convertisseurs de courant continu (DCDC).

Dans le domaine des équipements électriques, les connexions souples en feuille de cuivre sont souvent utilisées comme cavaliers flexibles entre les barres omnibus de sortie du générateur et les traversées de transformateur, ce qui peut compenser les erreurs d'alignement lors de l'installation et l'allongement thermique pendant le fonctionnement de l'équipement. Ils sont également couramment utilisés dans les connexions mobiles des appareillages de commutation haute et basse tension entre les disjoncteurs et les jeux de barres pour faciliter l'extraction et la maintenance des équipements. Dans des scénarios industriels à courant élevé tels que la fusion électrolytique et la production de carbone, une barre omnibus flexible en cuivre peut devoir transporter des dizaines de milliers d'ampères de courant continu tout en connectant plusieurs armoires de redressement et électrolyseurs. Sa flexibilité peut s’adapter au tassement des fondations d’usine ou à la déformation thermique des équipements.

De plus, dans les stations de base de communication 5G, la structure spéciale des connexions souples en feuille de cuivre contribue à affaiblir les interférences électromagnétiques à haute fréquence ; dans les équipements d'imagerie par résonance magnétique (IRM), certaines connexions souples en feuille de cuivre de forme spéciale d'ultra-précision-avec des exigences de planéité aussi élevées que 0,02 mm sont utilisées pour le refroidissement dans des environnements à basse-température ; dans le domaine du transport ferroviaire, des connexions souples en feuille de cuivre renforcée sont utilisées entre les convertisseurs de traction et les armoires de puissance auxiliaire. Dans l'ensemble, la plage de température de fonctionnement des connexions souples en feuille de cuivre est généralement de -40 degrés à +300 degrés, et en sélectionnant un placage approprié (tel qu'une barre omnibus en cuivre étamé, qui corrode de préférence la couche d'étain plutôt que la base de cuivre dans les environnements humides), la durée de vie du produit dans les brouillards salins ou les environnements acides peut être considérablement prolongée.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bienvenue à nous contacter pour discuter de la façon de mieux utiliserSoudage de barres omnibus stratifiées par feuille de cuivrepour aider votre projet à réaliser un transport d’énergie sûr et efficace.