Traitement de câbles épais

Environ 2 millions de véhicules électriques ont été vendus dans le monde en 2018, soit une augmentation considérable de 57 % par rapport à 2017, selon le cabinet de conseil Research and Markets. Environ 69 % d'entre eux étaient des véhicules électriques à batterie (BEV) et 31 % étaient des véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV).

Les ventes de véhicules électriques devraient augmenter cette année et pour de nombreuses années à venir. Plus de 2,8 millions de véhicules électriques devraient être vendus dans le monde en 2019, et les équipementiers introduiront 45 nouveaux modèles de véhicules électriques : 37 BEV et huit PHEV.

Bien que les gouvernements réduisent les incitations fiscales à l'achat de véhicules électriques, les ventes mondiales de véhicules électriques devraient néanmoins croître à un taux annuel cumulé de 32 % au cours des six prochaines années, pour atteindre près de 10,8 millions de véhicules en 2025. Meilleure infrastructure de recharge, augmentation de l'autonomie des véhicules , et la baisse du coût de la batterie stimulera la croissance des ventes.

La croissance des ventes de véhicules électriques amène les assembleurs de faisceaux à s'approvisionner en équipements spécifiques pour couper, dénuder et sertir les fils et câbles de gros diamètre nécessaires à la connexion des moteurs et des batteries.

Les véhicules électriques ne sont pas non plus la seule application à stimuler les investissements dans les équipements de traitement de fils à usage intensif. Les centres de données, les stations de recharge de véhicules et les sites de stockage d'énergie renouvelable créent également un besoin d'assemblages de harnais contenant des fils et des câbles de grand diamètre.

"Tout ce qui dépasse 4 AWG entre dans la catégorie des" gros fils et câbles "", déclare Peter Doyon, vice-président de la gestion des produits chez Schleuniger Inc. "De nombreuses machines de coupe et de dénudage de milieu de gamme sur le marché peuvent traiter des fils 4 AWG, mais traiter des fils 2 AWG le fil et plus nécessite un équipement plus résistant."

Les fils et câbles de grand diamètre nécessitent des machines puissantes, à commencer par un pré-alimentateur. Le principal défi lors de l'alimentation de fils et de câbles épais est de les maintenir droits. Le fil ou le câble épais est rigide et souvent tordu, ce qui rend difficile l'obtention de la rectitude, ce qui est essentiel pour une mesure et une coupe précises. Les pré-alimenteurs surmontent ce problème en limitant les contraintes de traction, en assurant un flux constant de fil dans la machine de traitement et en empêchant ou en supprimant les plis ou les courbures.

Les pré-alimenteurs doivent être capables de manipuler de grosses bobines lourdes - généralement de 24 à 42 pouces de diamètre - et fournir une alimentation constante et à basse tension de fil à la machine de coupe et de dénudage, explique Doyon. Une bobine de 1 000 pieds de fil 2 AWG peut peser plus de 260 livres. Un millier de pieds de fil 4/0 peut peser plus de trois fois cela.

La machine à couper et à dénuder doit être capable d'alimenter le fil à la bonne longueur et avoir suffisamment de puissance pour couper le câble et dénuder les extrémités.

L'une de ces machines est la MegaStrip 9650 de Schleuniger. Cette machine modulaire coupe et dénude automatiquement une large gamme de gros câbles jusqu'à 35 millimètres de diamètre. La machine se décline en deux modèles. Le 9650 M est doté d'une tête de coupe multipositions pour les opérations en plusieurs étapes. Le modèle 9650 MR ajoute une unité d'incision rotative avec un système de centrage automatique pour dénuder le câble blindé. Les deux modèles sont livrés en standard avec le système de cartouche SmartBlade de Schleuniger pour des changements de lame rapides.

La machine peut fonctionner avec jusqu'à deux systèmes de marquage à jet d'encre. Les positions de la tête d'impression sont situées après la tête de coupe pour minimiser les déchets. Tous les modèles disposent d'une interface utilisateur à écran tactile couleur de 10 pouces avec des icônes intuitives et une navigation simple. Une large gamme d'interfaces pour périphériques est disponible.

La machine peut produire des longueurs de fil allant de 150 à 999 999 millimètres. La longueur de la bande peut être réglée sur n'importe quelle distance inférieure à 999 999 millimètres et la longueur d'arrachement peut être réglée sur un maximum de 220 millimètres. La vitesse d'alimentation est de 3 mètres par seconde.

Le sertissage de fils et de câbles de grand diamètre nécessite également un équipement robuste. Les bornes, ou "cosses", pour les fils de grand diamètre sont généralement fournies sous forme de pièces détachées, plutôt que connectées en guirlande sur une bobine.

"Le type de matériau et l'épaisseur de paroi de la cosse elle-même, le type de géométrie de sertissage, ainsi que la taille et le toronnage du câble déterminent la force nécessaire pour obtenir un sertissage étanche au gaz", explique Doyon. "Les forces typiques sont de l'ordre de 5 à 15 tonnes, bien que de très gros câbles avec des cosses à usage intensif puissent nécessiter 25 tonnes de force pour un sertissage correct."

La presse à sertir électrique semi-automatique EPS 15000 du groupe Schaefer a été conçue pour le sertissage de cosses individuelles sur des fils de grandes sections. L'opérateur insère les bornes dans l'outil de sertissage et insère les fils. Le processus de sertissage démarre automatiquement lorsque le capteur de l'outil est touché ou lorsque la pédale est actionnée.

La machine peut appliquer une force de pression maximale de 150 kilonewtons et peut accepter des fils avec des sections aussi grandes que 100 millimètres carrés. La longueur de course maximale est de 50 millimètres et la hauteur de fermeture maximale est de 204,8 millimètres.

La presse est équipée d'un volant pour le test manuel après un réoutillage ou des travaux de maintenance. Les paramètres sont définis via une interface intuitive à écran tactile et la machine peut être reliée à un réseau d'atelier.

La sécurité de l'opérateur est assurée par un couvercle coulissant fermé et verrouillé. Un interrupteur de sécurité intégré arrête le processus de sertissage lorsque le circuit de sécurité est interrompu, et la protection anti-pincement intégrée réduit le risque d'écrasement des doigts de l'opérateur.

Le soudage par ultrasons est une autre option pour terminer les fils de gros diamètre, explique Saeed Mogadam, président de Telsonic Ultrasonics Inc. Le processus est rapide. Selon la taille des pièces, une soudure peut être réalisée en 1 à 3 secondes.

Par rapport à d'autres procédés de soudage, les pièces assemblées sont moins chauffées afin qu'elles n'atteignent pas leur point de fusion. En conséquence, les matériaux directement adjacents à la soudure, tels que l'isolant, ne sont pas endommagés. De plus, le matériau jointé ne devient pas cassant lors de la transition vers le matériau solide. La résistance de la soudure est créée par le processus de relaxation des deux premières couches atomiques des pièces à souder.

Telsonic propose trois types de systèmes de soudage des métaux par ultrasons : longitudinal, torsionnel et PowerWheel.

Dans un système longitudinal, le système de soudage est disposé horizontalement. Les vibrations à haute fréquence sont transférées tangentiellement dans la partie supérieure, qui se déplace horizontalement contre la partie inférieure. Le frottement qui en résulte crée une connexion atomique entre les deux parties.

Dans un système de torsion, le système de soudage est disposé verticalement. Au lieu de se déplacer d'avant en arrière, la sonotrode se déplace avec une action de torsion contre les pièces. Ce procédé est avantageux en ce que seule une petite partie des vibrations est transférée dans la zone entourant le cordon de soudure. Ceci est plus doux pour les pièces tout en obtenant une plus grande densité d'énergie dans la zone de la soudure.

Le système PowerWheel est également un procédé de soudage par torsion. Il a été développé à l'origine pour une production à haute énergie comprise entre 6,5 et 10 kilowatts, mais devient également populaire pour les applications à plus faible puissance. L'action de soudage est effectuée dans un mouvement de bascule ou de roulement directement au niveau de la soudure. Cela signifie que l'amplitude maximale est toujours au centre de la zone de soudure et que la puissance de sortie peut être focalisée avec précision.

En conséquence, les soudures peuvent être jusqu'à 30 % plus étroites que celles produites par un système linéaire. Des connexions terminales plus épaisses peuvent être soudées avec une grande résistance. Et, des fils de cuivre ou d'aluminium avec des sections de 70 à 160 millimètres peuvent être soudés.