TL;DR

Stiprinātu automašīnu kontaktu pārklāšana ir kritiski svarīgs solis, lai nodrošinātu elektrisko uzticamību, novērstu koroziju un saglabātu signāla integritāti nepiemērotos transportlīdzekļa apstākļos. Lai gan Metāls nodrošina izmaksu efektīvu risinājumu vispārējai lietošanai, Zelts un Silveris ir būtiski drošībai kritiskām un augstsprieguma EV lietojumprogrammām attiecīgi. Augsta apjoma ražošanai, Lentes (nepārtrauktā) pārklāšana ir nozares standarts, nodrošinot precīzu kontroli un iespēju izmantot Selektīvo pārklāšanu —precīzi uzklāj dārgmetālus tikai tajās vietās, kur kontakti savienojas—lai ievērojami samazinātu izmaksas. Inženieriem jāievēro kompromisa starp Pirmspārklāšanu (lētāka, bet atstāj neapstrādātus malas) un Pārklājuma pārklāšana (100% segums) atkarībā no komponenta pakļaušanas mitrumam un vibrācijai.

Pārklājumu kritiskās funkcijas automašīnu štampētos komponentos

Automašīnu vidē štampēts kontaktligzda nekad nav tikai metāla gabals; tā ir kritiska saskarne, kas spēj izturēt termisko triecienu, mitrumu un pastāvīgu mehānisko slodzi. Galvenā pārklājuma funkcija ir stabilizēt kontaktrezistenci visā transportlīdzekļa kalpošanas laikā. Bez pareiza virsmas pārklājuma bāzes metāli, piemēram, varš vai misiņš, strauji oksidētos, izraisot atvērtas ķēdes vai periodiskas atteices sistēmās — sākot no informātikas un beidzot ar autonomo bremzēšanu.

Viens no viltīgākajiem bojājumu veidiem ir trinumkorozija . Tas notiek tad, kad mikrokustības, ko izraisa dzinēja vibrācija vai termiskā izplešanās, liek kontaktvirsmām berzties vienu pret otru. Ja pārklājums ir pārāk mīksts vai slikti saķeroties, šī kustība nolieto aizsargslāni, radot netīrumus, kas palielina pretestību. Pārklājuma materiāli, piemēram, cietais zelts vai palādijs-niķelis bieži tiek norādīti augstas vibrācijas zonām, jo tie labāk iztur šo nodiluma mehānismu salīdzinājumā ar mīksto alvu.

Pārklājums kalpo ne tikai elektriskajiem parametriem, bet arī svarīgai barjeras funkcijai. Ģalvaniskā korozija ir liels risks, kad dažādas metālu (piemēram, alumīnija vada terminālis, kas savienojas ar vara kontaktu) atrodas elektrolīta klātbūtnē, piemēram, sāls smidzināšanā. Pamatīgi izvēlēts pārklājuma slānis, piemēram, niķelis, darbojas kā starpnieka barjera, lai novērstu galvaniskās elementa veidošanos, nodrošinot savienojuma strukturālo integritāti.

Materiālu izvēles matrica: Alva, Zelts, Sudrabs un Niķelis

Pareizā pārklājuma materiāla izvēle ir kompromiss starp veiktspējas prasībām (spriegums, cikla ilgums, temperatūra) un izmaksām. Zemāk ir salīdzinājums par standarta variantiem, ko izmanto automašīnu stempēšanā.

Zelts joprojām ir standarts augstas uzticamības signāliem, jo tas neveido izolējošus oksīdus. Tomēr tā izmaksas virza inženierus uz selektīvo pārklāšanu tehnoloģijām. Savukārt, Silveris piedzīvo atdzimšanu dēļ transportlīdzekļu elektrifikācijai; tā labākā elektrovadītspēja minimizē siltuma rašanos augsta strāvas EV savienotājos, lai gan tai piemīt tumšanas (sulfīdu veidošanās) risks, kuru nepieciešams kontrolēt. Vispārējiem kontaktiem, Cinka un cinka-svina sakausējumi (kur atļauts) nodrošina „pietiekami labu“ risinājumu statiskiem savienojumiem, kurus reti atvieno.

Procesu salīdzinājums: ruļļa pa ruļļa pret barjeru pret rāmi

Ražošanas metode nosaka gan izmaksas, gan galaprodukta kvalitāti. Lentes (nepārtrauktā) pārklāšana ir dominējošais process automašīnu kontaktu stampēšanai. Šajā metodē stampētā lente tiek padota caur virkni pārklājuma vannām, pirms tiek sagriezta atsevišķos komponentos. Tas ļauj Selektīvo pārklāšanu (vai punktu pārklāšanu), kad dārgmetāli, piemēram, zelts, tiek nogulsnēti tikai kontaktvietā, kamēr pārējā daļa saņem lētāku mirkļa pārklājumu vai vispār nesaņem pārklājumu.

Gadījuma pētījumu veica CEP Technologies uzsver šīs pieejas vērtību: pārprojektējot savienoto kontaktu par stampētu daļu ar selektīvu zelta pārklājumu, tika novērsta dārga sekundārā metināšanas operācija un samazināta dārgmetālu patēriņš, uzlabojot gan ražošanas vieglumu, gan izmaksu efektivitāti. Šādu precizitāti nevar sasniegt ar Bungu pārklāšana , kur vaļējas daļas tiek virpinātas bungās. Lai gan cilindrveida pārklājums ir ekonomisks visu daļu (piemēram, skrūvju vai vienkāršu stiprinājumu) pārklāšanai ar cinku vai alvu, tas rada risks sarežģīt delikātas izspiestas formas rokas un nevar piemērot selektīvas zonas.

Rāmja pārklājums ir rezervēts sarežģītām, trauslām vai smagām ģeometrijām, kuras nevar ritināt ruļļos. Daļas tiek uzmontētas uz stiprinājumiem, lai novērstu bojājumus. Lai gan tā nodrošina lielisku kvalitātes kontroli, parasti tas ir pārāk lēns un darbietilpīgs lielapjomu automašīnu kontaktligzdu vairumraksturojošajiem raksturlielumiem.

Pirmspārklājums pret pēcpārklājumu: atklāto malu dilemma

Pamatlēmējs apstrādes plūsmā ir izlemt, vai pārklāt neapstrādātu sloksni pirms izspiešanas procesā (pirmspārklājums) vai pārklāt gatavās daļas pēc izspiešanas procesā (pēcpārklājums). Pirmspārklāšanu parasti ir izdevīgāks un ātrāks, jo izejviela nonāk presē jau gatava apstrādei. Tomēr izspiešanas process — metāla griešana un perforēšana — atklāj nepārklāto pamatmetālu (parasti varu vai tēraudu) pie griezuma malām.

Šis "atklātais maliņš" var būt ievainojams korozīvās vidē, potenciāli izraisot rūsu vai oksidāciju, kas izplatās zem pārklājuma. Kabīnes lietojumprogrammām tas reti ir problēma. Tomēr motora pārsega vai ārējiem sensoriem Pārklājuma pārklāšana bieži ir nepieciešams noslēgt visu komponentu. Kenmode norāda ka pēc pārklājuma veikts ruļļveida stempelējums piedāvā kompromisa risinājumu: tas nodrošina pilnu stempelēto malu pārklājumu, saglabājot nepārtrauktas apstrādes efektivitāti, kaut arī tam ir nepieciešams rūpīgs dizains, lai nodrošinātu, ka nesējruļļa josla neaizsedz kritiskās zonas.

Dizains pārklājumam (DFM) stempelētiem kontaktiem

Veiksmīgs pārklājums sākas zīmēšanas dēlī. Inženieri ir jāizstrādā nēsājējjosla —metāla skelets, kas tur daļas laikā, kad tās tiek stempelētas,—pietiekami izturīgu, lai izturētu pārklājuma līnijas spriegumu, bet pietiekami elastīgu, lai vadītu cauri vannām. Vadcaurumi jābūt precīzi izvietotiem, lai sakārtotu svītru ar selektīvās pārklāšanas maskām. Ja detaļa ir paredzēta cilindriskai pārklāšanai, tajā jābūt elementiem, kas novērš "iestigušanas" (savienoto daļu bloķēšanos), kas izraisa nepārklātas vietas.

Pāreja no prototipa dizaina uz lielapjomu štampēšanas realitāti bieži prasa partneri, kurš saprot šos nianses. Piemēram, Shaoyi Metal Technology nodrošina visaptverošus štampēšanas risinājumus, kas aizpilda šo plaisu, piedāvājot precīzu izgatavošanu no ātras prototipēšanas līdz masveida ražošanai, ievērojot IATF 16949 standartus. Sadarbība ar kompetentu ražotāju jau projektēšanas fāzes sākumā nodrošina tādu elementu optimizēšanu izvēlētajai pārklāšanas metodei kā notekas caurumi (lai novērstu ķīmisko vielu aiztures) un kontaktu ģeometriju.

Turklāt materiālu izvēle ietekmē pārklājuma saistīšanos. Bāzes metāli, piemēram, fosfora bronzas vai berilija varš, ir lieliski atsperes īpašībām, taču var prasīt vara apakškārtu, lai nodrošinātu, ka galējais niķeļa vai zelta slānis pareizi pieķeras, neveidojoties pūslīšiem.

Automobiļu rūpniecības standarti un testēšana

Validācija automobiļu nozarē ir stingra. Pārklājumu specifikācijas regulē tādi standarti kā USCAR-2 (Veiktspējas specifikācija automašīnu elektriskajiem savienotājiem) un ASTM B488 (Standarta specifikācija elektrolītiski nogulsnētiem zelta pārklājumiem). Šie standarti nosaka ne tikai pārklājuma biezumu, bet arī tā porozitāti, saistīšanos un cietību.

Bieži lietoti validācijas testi ietver:

• Sāls aerosola tests (ASTM B117): Detaļas tiek pakļautas sāļam miglai, lai pārbaudītu korozijizturību. Svarīgs, lai pārliecinātos, ka atklātie malas vai poras neizraisa izgāšanos.
• Jaukta gāzu plūsma (MFG): Imitē sarežģītus atmosfēras piesārņotājus (hloru, sēru, slāpekļa dioksīdu), lai pārbaudītu darbību rūpnieciskos vai piesārņotos apstākļos.
• Dreifes korozijas tests: Cikliski kustina kontaktu mehāniski, kontrolējot pretestības pieaugumu, nodrošinot, ka pārklājums iztur dzinēja vibrāciju.
• Pielošanas testēšana: Pārbauda, vai cinka pārklātie gali pareizi uzvilksies montāžas laikā uz PCB, pat pēc "tvaika novecošanas", kas imitē uzglabāšanu.

Ražotāji kā TE Connectivity rūpīgi testē savus DEUTSCH kontaktus atbilstoši šiem standartiem, nodrošinot uzticamu darbību temperatūrās no -55°C līdz 150°C. Inženierzinātniskajā rasējumā norādīt atbilstību šiem standartiem ir vienīgais veids, kā garantēt, ka gala produkts sasniedz mūsdienu transportlīdzekļu augstos uzticamības mērķus.

BUJ: Automobiļu kontaktu pārklājumi

1. Kāda ir atšķirība starp "flash" zeltu un "hard" zeltu?

"Flash" zelts ir ļoti plāns slānis (parasti 3–5 mikropalga collas), ko galvenokārt izmanto, lai novērstu oksidāciju detaļās, kuras tiks lodētas vai kuras paredzētas ļoti mazam savienošanas ciklu skaitam. "Hard" zelts ir biezāks pārklājums (30–50 mikropalga collas), kas sakausēts ar nelielām kobalta vai niķeļa daļām, lai palielinātu izturību. Cietais zelts nepieciešams slīdošajiem kontaktiem vai konektoriem, kurus bieži pievieno un atvieno, jo „flash” zelts nodilis gandrīz uzreiz.

2. Kāpēc parasti nepieciešams apakšpārklājums?

Apakšpārklājums, visbiežāk Niķelis, pilda divas būtiskas funkcijas. Pirmkārt, tas darbojas kā „difūzijas barjera”, kas novērš pamatmetāla atomu (piemēram, vara vai cinka) pārvietošanos caur zelta slāni un to oksidēšanos virsmā, kas sabojātu vadītspēju. Otrkārt, tas nodrošina cietu, izlīdzinošu bāzi, kas uzlabo pārklājuma nodilumizturību un spīdumu.

3. Vai varu izmantot sudraba pārklājumu visiem automašīnu konektoriem?

Kaut arī sudrabs ir labākais vadītājs, tas nav universāls risinājums. Tas ir ievainojams „pārkarsēšanai“ (veido sudraba sulfīdu), nonākot saskarē ar sēru gaisā vai no gumijas blīvslazdiem. Kaut arī šī pārkarsēšanās ir pietiekami vadīga augstsprieguma (liela spiediena) lietojumprogrammām, piemēram, EV uzlādei, tā var izraisīt pretestības problēmas zemsprieguma, zema spiediena signāla shēmās. Sudrabs ir arī jutīgs pret elektromigrāciju mitrās vides apstākļos, kas var izraisīt īssavienojumus.