王守輝 劉杰 蘭占軍

摘要：本文涉及在一種新型導(dǎo)體材料銅鋁復(fù)合排上制作壓線柱孔的工藝方法，屬于銅鋁復(fù)合材料的深加工領(lǐng)域。此種工藝方法不需在銅鋁復(fù)合排上直接攻絲，而是用壓鉚“通孔螺柱”的辦法解決母排壓線連接的問題，本文不僅提出了在銅鋁復(fù)合排上用壓鉚通孔螺柱代替直接攻絲的方案，而且通過一系列的實驗數(shù)據(jù)證明了此種工藝方法無論在機械性能、電氣性能上都能滿足實際應(yīng)用和客戶需求，并且在綜合考慮了其機械性能、電氣性能、使用方便性和實際加工中的成本等因素下，此種方案是最為可取的一種工藝方法。

關(guān)鍵詞：壓線柱孔;銅鋁復(fù)合排;導(dǎo)體; 輕量化;新能源電池

0? 引言

銅鋁復(fù)合排即銅包覆鋁的雙金屬導(dǎo)電排，是一種“新型導(dǎo)體材料”，它既具有銅優(yōu)良的導(dǎo)電性能，又兼具鋁密度小的特點，是目前我國重點支持的“戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)”;電氣性能相同的銅包鋁排，其價格只有傳統(tǒng)純銅排的50%左右。在保證質(zhì)量的前提下，可以為企業(yè)產(chǎn)生不俗的效益。以新能源汽車鋰電池來說，過去一個使用純銅排的新能源鋰電池通常重達56公斤，而使用銅鋁復(fù)合連接排不僅重量能減輕一半，成本也將減少30%，而新能源汽車關(guān)鍵就在于輕量化，這樣一來將可以大大提高電池組的能重比，提升汽車的續(xù)航能力！在廣泛應(yīng)用銅鋁復(fù)合排的同時必須要考慮銅鋁復(fù)合排的機械連接性能，因為銅、鋁兩種金屬的特定性能，以及復(fù)合材料的特殊性，其后續(xù)深加工較純銅排能相對復(fù)雜一些，特別是在銅鋁復(fù)合排上進行打孔攻絲時，因為鋁較軟，攻絲后的絲孔對螺釘?shù)膴A持力相對比純銅排較弱一些。

基于上述情況，本司根據(jù)市場實際需求以及生產(chǎn)工藝方法，同時在對客戶供貨的過程中不斷的摸索，總結(jié)出一種在銅鋁復(fù)合排上制作壓線柱孔的工藝方法。本工藝方法解決了在各種高、中低壓交、直流設(shè)備上的銅鋁復(fù)合排的壓線孔的加工問題，要求在滿足使用條件的前提下，制作工藝相對于純銅排來說不論從實施難度、使用便捷性以及經(jīng)濟性等方面均無太大差別。

本文以新能源電池中所用到的3mm薄排導(dǎo)體為例，介紹在這種新型復(fù)合材料上制做壓線住孔的相關(guān)工藝以及性能驗證和應(yīng)用效果。

1? 工藝方法

①鉆孔：銅鋁復(fù)合排上鉆孔不攻絲，采用壓鉚六角通孔壓鉚螺柱的方式在銅鋁復(fù)合排上形成絲孔，孔徑大小參照各規(guī)格對應(yīng)的“尺寸+0.8”;需要表面處理的工件必須在鉆孔后、壓鉚前進行;

②選擇合適的標準件：根據(jù)排的厚度不同選用不同的壓鉚通孔螺柱，六角通孔壓鉚螺柱（見圖4）屬于鈑金行業(yè)標準件，各種規(guī)格都有，選用通孔螺柱的長度和銅鋁復(fù)合排的厚度值相等;

③壓鉚通孔螺柱：表面處理完畢后進行壓鉚，壓鉚時掌握適當?shù)膲毫?，以將六角頭完全壓進銅鋁復(fù)合排內(nèi)且螺柱的六角頭平面保持和排的平面齊平為原則。

2? 有益效果

在銅鋁復(fù)合排上制作壓線柱孔有好多方法，例如：攻絲、安裝鋼絲螺套（包括自攻型螺套）、安裝壓鉚螺母、安裝壓鉚螺柱，或者直接打孔用普通的螺栓螺母來接線。但這些方法相對與本工藝方法均有或多或少的各種缺點：

①本工藝方法解決了銅鋁復(fù)合材料中鋁軟，硬度低，攻絲鎖緊力弱的固有缺陷，因為六角壓鉚頭經(jīng)壓鉚后是鑲嵌在銅層內(nèi)，因此具有和純銅排幾乎一樣的效果。

②本工藝方法與安裝鋼絲螺套（包括自攻型螺套）相比（圖1），效果一樣，但比鋼絲螺套節(jié)約了2/3的加工周期，因為安裝鋼絲螺套需要打孔完成后需要再攻絲，最后還要借助專用工裝進行鋼絲螺套的安裝，這種方法費時費力，而且加工周期長，經(jīng)濟性與加工便捷性與本工藝方法相比差距很大。

③本工藝方法與安裝壓鉚螺母（圖2）、壓鉚螺柱（圖3）相比，極大節(jié)約了空間;本工藝方法安裝前和安裝后母排尺寸方面沒有一絲一毫的差別，而不論壓鉚螺母，還是壓鉚螺釘都比本身銅鋁復(fù)合排高出一部分，這在一些電氣配電柜體及各種開關(guān)柜體中空間利用最大化原則相悖，特別是在一些窄、短、薄的系統(tǒng)內(nèi)更需要合理利用空間，本工藝方法對此具有最大的優(yōu)勢。

④本工藝方法與（圖4）在銅鋁復(fù)合排上用普通螺栓螺母壓線相比，安裝簡單便捷，電氣安裝人員只需將帶螺紋的壓線柱擰入即可，而普通螺栓需要插入安裝孔后還需要螺母鎖緊，如果螺母松動掉落，在布滿電線和母排的電氣箱內(nèi)容易造成安全隱患。

3? 性能驗證

①機械性能：用國標扭矩扳手和六角螺釘驗證樣件所承受的的扭矩大小。

根據(jù)《GB50254-2014電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規(guī)范附條文》中附錄A 螺紋型接線端子的擰緊力矩（表1） M3的推薦值0.25～0.5（N.m）來看，本工藝方法在2.5N.m的情況下反復(fù)拆裝10次沒有問題，已經(jīng)遠遠超出標準推薦值。

②電氣性能：將制作好的樣件按標準《GB 7251.1-2013 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 》串聯(lián)在交直流電源設(shè)備上設(shè)置直流電流輸出值為300A驗證其最大溫升值。

經(jīng)試驗后樣件首次穩(wěn)定后的最大溫升僅為42.1K，從表2溫升限值70K值來看遠低于標準中規(guī)定值，且本工藝方法實驗是針對客戶要求的條件實施的，滿足客戶使用要求。

我司已將本工藝方法應(yīng)用到實際生產(chǎn)，利用本工藝方法本公司已經(jīng)在為北京某新能源科技有限公司進行持續(xù)穩(wěn)定的供貨。

4? 結(jié)語

國家863計劃里大力倡導(dǎo)廠家研發(fā)新型銅鋁復(fù)合材料，以此來降低我國對于銅材的消耗，達到“以鋁節(jié)銅”的戰(zhàn)略目的，在進行新型復(fù)合材料應(yīng)用的同時必須注意其替換材料制造的便捷性和可靠性。

參考文獻：

[1]GB 7251.1-2005，低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：型式試驗和部分型式試驗成套設(shè)備[S].

[2]GB50254-2014，電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規(guī)范附條文[S].

[3]GB/T 30586-2014，連鑄軋制銅包鋁扁棒、扁線[S].