一种在铜铝复合排上制作压线柱孔的工艺方法

王守辉 刘杰 兰占军

摘要：本文涉及在一种新型导体材料铜铝复合排上制作压线柱孔的工艺方法，属于铜铝复合材料的深加工领域。此种工艺方法不需在铜铝复合排上直接攻丝，而是用压铆“通孔螺柱”的办法解决母排压线连接的问题，本文不仅提出了在铜铝复合排上用压铆通孔螺柱代替直接攻丝的方案，而且通过一系列的实验数据证明了此种工艺方法无论在机械性能、电气性能上都能满足实际应用和客户需求，并且在综合考虑了其机械性能、电气性能、使用方便性和实际加工中的成本等因素下，此种方案是最为可取的一种工艺方法。

关键词：压线柱孔;铜铝复合排;导体; 轻量化;新能源电池

0  引言

铜铝复合排即铜包覆铝的双金属导电排，是一种“新型导体材料”，它既具有铜优良的导电性能，又兼具铝密度小的特点，是目前我国重点支持的“战略新兴产业”;电气性能相同的铜包铝排，其价格只有传统纯铜排的50%左右。在保证质量的前提下，可以为企业产生不俗的效益。以新能源汽车锂电池来说，过去一个使用纯铜排的新能源锂电池通常重达56公斤，而使用铜铝复合连接排不仅重量能减轻一半，成本也将减少30%，而新能源汽车关键就在于轻量化，这样一来将可以大大提高电池组的能重比，提升汽车的续航能力！在广泛应用铜铝复合排的同时必须要考虑铜铝复合排的机械连接性能，因为铜、铝两种金属的特定性能，以及复合材料的特殊性，其后续深加工较纯铜排能相对复杂一些，特别是在铜铝复合排上进行打孔攻丝时，因为铝较软，攻丝后的丝孔对螺钉的夹持力相对比纯铜排较弱一些。

基于上述情况，本司根据市场实际需求以及生产工艺方法，同时在对客户供货的过程中不断的摸索，总结出一种在铜铝复合排上制作压线柱孔的工艺方法。本工艺方法解决了在各种高、中低压交、直流设备上的铜铝复合排的压线孔的加工问题，要求在满足使用条件的前提下，制作工艺相对于纯铜排来说不论从实施难度、使用便捷性以及经济性等方面均无太大差别。

本文以新能源电池中所用到的3mm薄排导体为例，介绍在这种新型复合材料上制做压线住孔的相关工艺以及性能验证和应用效果。

1  工艺方法

①钻孔：铜铝复合排上钻孔不攻丝，采用压铆六角通孔压铆螺柱的方式在铜铝复合排上形成丝孔，孔径大小参照各规格对应的“尺寸+0.8”;需要表面处理的工件必须在钻孔后、压铆前进行;

②选择合适的标准件：根据排的厚度不同选用不同的压铆通孔螺柱，六角通孔压铆螺柱（见图4）属于钣金行业标准件，各种规格都有，选用通孔螺柱的长度和铜铝复合排的厚度值相等;

③压铆通孔螺柱：表面处理完毕后进行压铆，压铆时掌握适当的压力，以将六角头完全压进铜铝复合排内且螺柱的六角头平面保持和排的平面齐平为原则。

2  有益效果

在铜铝复合排上制作压线柱孔有好多方法，例如：攻丝、安装钢丝螺套（包括自攻型螺套）、安装压铆螺母、安装压铆螺柱，或者直接打孔用普通的螺栓螺母来接线。但这些方法相对与本工艺方法均有或多或少的各种缺点：

①本工艺方法解决了铜铝复合材料中铝软，硬度低，攻丝锁紧力弱的固有缺陷，因为六角压铆头经压铆后是镶嵌在铜层内，因此具有和纯铜排几乎一样的效果。

②本工艺方法与安装钢丝螺套（包括自攻型螺套）相比（图1），效果一样，但比钢丝螺套节约了2/3的加工周期，因为安装钢丝螺套需要打孔完成后需要再攻丝，最后还要借助专用工装进行钢丝螺套的安装，这种方法费时费力，而且加工周期长，经济性与加工便捷性与本工艺方法相比差距很大。

③本工艺方法与安装压铆螺母（图2）、压铆螺柱（图3）相比，极大节约了空间;本工艺方法安装前和安装后母排尺寸方面没有一丝一毫的差别，而不论压铆螺母，还是压铆螺钉都比本身铜铝复合排高出一部分，这在一些电气配电柜体及各种开关柜体中空间利用最大化原则相悖，特别是在一些窄、短、薄的系统内更需要合理利用空间，本工艺方法对此具有最大的优势。

④本工艺方法与（图4）在铜铝复合排上用普通螺栓螺母压线相比，安装简单便捷，电气安装人员只需将带螺纹的压线柱拧入即可，而普通螺栓需要插入安装孔后还需要螺母锁紧，如果螺母松动掉落，在布滿电线和母排的电气箱内容易造成安全隐患。

3  性能验证

①机械性能：用国标扭矩扳手和六角螺钉验证样件所承受的的扭矩大小。

根据《GB50254-2014电气装置安装工程低压电器施工及验收规范附条文》中附录A 螺纹型接线端子的拧紧力矩（表1） M3的推荐值0.25～0.5（N.m）来看，本工艺方法在2.5N.m的情况下反复拆装10次没有问题，已经远远超出标准推荐值。

②电气性能：将制作好的样件按标准《GB 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备 》串联在交直流电源设备上设置直流电流输出值为300A验证其最大温升值。

经试验后样件首次稳定后的最大温升仅为42.1K，从表2温升限值70K值来看远低于标准中规定值，且本工艺方法实验是针对客户要求的条件实施的，满足客户使用要求。

我司已将本工艺方法应用到实际生产，利用本工艺方法本公司已经在为北京某新能源科技有限公司进行持续稳定的供货。

4  结语

国家863计划里大力倡导厂家研发新型铜铝复合材料，以此来降低我国对于铜材的消耗，达到“以铝节铜”的战略目的，在进行新型复合材料应用的同时必须注意其替换材料制造的便捷性和可靠性。

参考文献：

[1]GB 7251.1-2005，低压成套开关设备和控制设备 第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备[S].

[2]GB50254-2014，电气装置安装工程低压电器施工及验收规范附条文[S].

[3]GB/T 30586-2014，连铸轧制铜包铝扁棒、扁线[S].