EV 조립용 자기 펄스 용접

이 구리 및 알루미늄 버스 바는 자기 펄스 용접으로 조립되었습니다. 사진 제공: PSTproducts GmbH

자기 펄스 용접은 고압축, 고강도 및 저저항을 갖춘 두꺼운 케이블에 견고한 단자를 부착할 수 있습니다. 사진 제공: PSTproducts GmbH

일반적인 자기 펄스 용접 시스템에는 커패시터 뱅크, 고속 스위칭 시스템 및 코일이 포함된 전원 공급 장치가 포함됩니다. 사진 제공: PSTproducts GmbH

자기 펄스 용접에서는 커패시터가 조립용으로 맞춤 제작된 코일로 방전됩니다. 이는 강렬한 과도 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 근처의 전도성 물질에 1차 전류와 반대 방향으로 와전류를 유도합니다. 반대 필드는 높은 반발력을 발생시켜 코일에 가장 가까운 공작물을 고정된 공작물을 향해 고속으로 구동하여 두 금속 사이에 큰 충격을 줍니다. 사진 제공: PSTproducts GmbH

전기 자동차 혁명은 이종 금속을 결합하는 방법, 두꺼운 케이블에 대형 터미널을 부착하는 방법 등 엔지니어에게 수많은 조립 과제를 제기하고 있습니다. 아이러니하게도 100년 된 기술인 자기펄스용접(MPW)이 이러한 문제에 대한 해답이 될 수 있습니다.

비접촉 공정인 MPW는 전자기 압력을 사용하여 하나의 금속 부품을 가속하여 다른 금속 부품에 충격을 가합니다. 이 과정에서 생성된 원자 결합은 폭발 용접으로 생성된 결합과 유사합니다. 이 기술은 유사한 금속과 다른 금속을 결합하는 데 사용할 수 있습니다.

MPW는 원래 1800년대 후반에 판금 성형 방법으로 개발되었습니다. 1960년대에는 성형공정이 핵연료봉의 말단마개 용접공정에 적용됐다.

일반적인 자기 펄스 용접 시스템에는 커패시터 뱅크, 고속 스위칭 시스템 및 코일이 포함된 전원 공급 장치가 포함됩니다. 접합할 부품이 코일에 삽입되고 커패시터 뱅크가 충전되며 고속 스위치가 활성화됩니다. 코일에 전류가 가해지면 자기장이 생성되고 외부 구성 요소가 내부 구성 요소 위로 붕괴됩니다.

상당한 양의 에너지(5~200킬로줄)가 커패시터에 저장되어 고전압(3,000~30,000V)으로 충전됩니다. 그런 다음 커패시터는 인덕턴스가 낮고 전도성이 높은 버스 바를 통해 조립용으로 맞춤 제작된 코일로 방전됩니다. 결과 전류는 감쇠된 사인파의 형태를 취합니다. 이 프로세스 중 최대 전류 범위는 수만 암페어에서 수백만 암페어 사이이며 펄스 폭은 마이크로초 단위로 측정됩니다.

이는 코일 근처에 극도로 강한 과도 자기장을 생성합니다. 자기장은 1차 전류와 반대 방향으로 근처의 전도성 물질에 와전류를 유도합니다. 코일과 가공물의 반대 필드로 인해 높은 반발력이 발생합니다. 이 힘은 코일에 가장 가까운 공작물을 대상인 정지 공작물을 향해 고속으로 구동하여 두 금속 사이에 큰 충격을 줍니다.

충격 압력은 부품의 표면 오염 물질과 산화물을 제거하고 조인트 인터페이스 전체에 긴밀한 접촉을 제공하여 재료를 녹이지 않고 고체 결합을 생성합니다. 열 영향부가 없으며, 표면과 표면 아래에 있는 금속의 순도가 보존됩니다.

결과적으로, 이 공정은 금속간 화합물이 거의 또는 전혀 생성되지 않기 때문에 구리 및 알루미늄과 같은 이종 금속을 접합하는 데 특히 적합합니다. 조인트는 기밀성이 있고 모재보다 강합니다.

공작물 재료의 자기 특성은 관련이 없습니다. 전자기장은 어떤 전도성 금속이라도 작동할 만큼 강력합니다.

접합할 부품은 속도를 높일 수 있도록 서로 1~2mm 떨어져 있어야 합니다. 짧은 거리에도 불구하고 충격 시 부품의 속도는 초당 300미터를 훨씬 넘을 수 있습니다.