Ultrahangos hegesztés és ellenálláshegesztés elektromos érintkezőkhöz és gyűjtősínekhez

Az ultrahangos hegesztés nagy{0}}frekvenciás mechanikai rezgéssel köti össze a vezetőképes fémeket, korlátozott ömlesztett hegesztéssel, míg az ellenálláshegesztés helyi fúziós zónát hoz létre az elektromos áram és az érintkezési ellenállás révén. Elektromos érintkező szerelvények és gyűjtősínek esetében a kiválasztás függ az anyagkombinációtól, a szelvény vastagságától, a megengedett hőterheléstől, a szükséges nyírószilárdságtól és a kész csatlakozás elektromos ellenállásától.

 

A mérnöki döntés nem egyszerűen az, hogy "melyik hegesztési folyamat erősebb". A csatlakozásnak meg kell tartania az alacsony elektromos ellenállást, szabályozott mechanikai szilárdságot, stabil kohászati ​​kötést, méretpontosságot és megismételhető gyártási minőséget a bélyegzés és összeszerelés után.

 

 

 

Alacsony-hőmérsékletű ragasztás AgSnO₂-Cu érintkezőegységekhez

Az ultrahangos hegesztés különösen akkor alkalmazható, ha az elektromos érintkező ezüstötvözetet tartalmaz, és a hordozó réz. Az ultrahangos érintkező hegesztőszerelvény szilárd állapotú-kötést tud létrehozni anélkül, hogy a teljes csatlakozási felületnek el kellene érnie az alapanyagok olvadási hőmérsékletét.

 

Tipikus alkalmazások a következők:

AgSnO₂-Réz érintkezőegységek, amelyek korlátozott hőhatást igényelnek az ezüstötvözetnek.
Cu-Rézfonatú huzalcsatlakozások, ahol a szál alakváltozását ellenőrizni kell.
Vékony rézlemezek, fóliakötegek, kivezetések és rugalmas vezetékek.
Az akkumulátor és az elektromos{0}}elektronikai csatlakozások, ahol a túlzott hő károsíthatja a szomszédos szigetelést.
Elektromos érintkezőhidak, amelyek az összekapcsolás után állandó érintkezési ellenállást igényelnek.

A hegesztőmechanizmus egyesíti a szabályozott szorítónyomást az ultrahangos rezgéssel. A felületi oxidok és szennyeződések a határfelületen megszakadnak, míg a helyi képlékeny deformáció növeli a valódi fémes érintkezési felületet.

A gyártás minősítéséhez a kritikus változók nem korlátozódnak az ultrahang frekvenciájára. A hegesztési amplitúdót, a hegesztési erőt, az energiát, a ciklusidőt, az anyag keménységét, az átfedési területet és a felület állapotát folyamatablakként kell szabályozni.

 

AgSnO₂-Réz ízületi változók

Változó	Mérnöki szempont	Tipikus minőségi fókusz
AgSnO₂ érintkező anyag	Ezüst-ón-oxid elektromos érintkezőötvözet	Kerülje el a túlzott hőbomlást
Réz hordozó	C1100 / nagy-vezetőképességű réz	Fenntartja a vezetőképességet és a méretstabilitást
Fuga vastagsága	Vékony{0}}lap és réteges szerkezetek	Megakadályozza a túlzott deformációt
Hegesztési erő	Meghatározza az interfész nyomását	Stabil kötés zúzódás nélkül
Ultrahang amplitúdó	Szabályozza a felület súrlódását és deformációját	Kerülje a túl-hegesztést
Hegesztési energia	Összefügg a kötési konzisztenciával	Hozzon létre folyamatablakot a DOE-n keresztül
Elektromos ellenállás	Az aktuális{0}}útvonal minőségét jelzi	100%-os vagy mintavétel{1}}alapú ellenállás-ellenőrzés
Nyíróerő	Mechanikai integritást jelez	Korrelálja a roncsolásos vizsgálati adatokat a hegesztési paraméterekkel

 

 

 

Az ellenálláshegesztés a munkadarabokon áthaladó elektromos áramot használja fel, hogy helyi Joule-fűtést hozzon létre. A határfelületen keletkező hő hozzávetőlegesen összefügg:

 

Q=I²Rt

 

ahol I a hegesztőáram, R az elektromos ellenállás és t az áram időtartama.

Ez az elektróda erőt, áramerősséget, hegesztési időt, anyagellenállást és érintkezési geometriát közvetlenül befolyásolja a hegesztési varrat kialakítása szempontjából.

Vastagabb sajtolt alkatrészek esetén az ellenállás-ponthegesztés egy meghatározott fúziós zónát tud létrehozni, amely nagyobb behatolást biztosít, mint sok szilárdtest-illesztési folyamat. Ez alkalmassá teszi rézérintkezők, sajtolt elektromos hidak, sorkapcsok és többrétegű vezetőképes alkatrészek ellenállás-ponthegesztésére.

 

C1100 réz alkatrészek ellenálláshegesztése

A réz különleges ellenállási{0}}hegesztési kihívást jelent, mivel elektromos ellenállása alacsony, hővezető képessége pedig magas. Ezért nagy áramerősségre lehet szükség az elegendő helyi hő előállításához.

 

A gyártástechnológia általában a következőkre összpontosít:

Elektróda geometriája és érintkezési területe.
Elektróda erőstabilitás.
A hegesztési-áram ismételhetősége.
Az áram emelkedésének és esésének jellemzői.
Lapvastagság és halmozás-.
Felületi oxidáció és szennyeződés.
Elektróda kopás.
A rög átmérője és behatolása.
Hegesztési-elektromos ellenállás.
Romboló nyírási vagy leválasztási vizsgálat.

 

Az ellenállás--hegesztett érintkezőhidat nem szabad csak szemrevételezéssel minősíteni. A rögképződést, a mechanikai szilárdságot, az elektromos ellenállást és a meghibásodási módot össze kell kapcsolni a hegesztési folyamat ablakával.

 

Kérjen ingyenes DFM értékelést és árajánlatot

 

 

C1100 réz kontra AgSnO₂ érintkezőanyagok

Az anyagkombináció határozza meg, hogy a hőterhelés vagy a mechanikai alakváltozás a domináns mérnöki korlát.

 

Paraméter	Ultrahangos hegesztés	Ellenállási hegesztés
Elsődleges kötési mechanizmus	Szilárdtest{0}}mechanikai kötés	Ellenállás{0}}generált helyi fűtés
Ömlesztett anyag olvadás	Általában elkerülik	Általában kialakult fúziós zóna
Hő{0}}hatás által érintett terület	Viszonylag korlátozott	Helyesebb, de magasabb csúcshőmérséklet
Vékony rézlemezek	Nagyon alkalmas	Optimalizált paraméterekkel alkalmas
Rézfonat	Nagyon alkalmas	Nehezebb finom{0}}szálszerkezeteknél
Vastag préselt réz	Alkalmazás-függő	Jól alkalmas
AgSnO₂ érintkező	Alkalmas ott, ahol korlátozni kell a hőterhelést	Szabályozott hőbevitellel lehetséges
Hegesztési rög	Nem az elsődleges minősítési jellemző	Elsődleges hegesztési-minőségi jellemzők
Elektróda igény	Kürt/üllő rendszer	Elektródák szükségesek
Elektróda kopás	A szerszám kopása az anyagtól és az amplitúdótól függ	Jelentős termelési változó
Tipikus érvényesítés	Nyírás + elektromos ellenállás + metallográfia	Nugget + nyírás/lehúzás + elektromos ellenállás
Folyamat optimalizálás	Erő + amplitúdó + energia + idő	Áram + erő + idő + elektróda geometriája

 

Réz-–-rézfonott huzal

A rézfonat más csatlakozási problémát jelent, mint a sajtolt fémlemez. Az egyes szálak kis keresztmetszetű- és oxidrétegekkel rendelkeznek, míg a túlzott hőterhelés helyi lágyulást vagy nem kívánt deformációt okozhat.

Az ultrahangos hegesztés több rézszálat erősíthet egy rézkivezetéshez, miközben megtartja a viszonylag kompakt hőhatásnak{0}}ható területet.

 

A mérnöki cél a következők elérése:

Alacsony elektromos ellenállás + elegendő húzó/nyíró szilárdság + szabályozott szálszilárdítás.

A gyártási specifikációnak ezért meg kell határoznia az elfogadható elektromos ellenállást és a mechanikai hibamódot, ahelyett, hogy kizárólag a hegesztési varrat megjelenésére hagyatkozna.

 

 

A hegesztett elektromos csatlakozásnak két független funkciója van:

Vezesse az áramot szabályozott elektromos veszteséggel.
Túlélje a mechanikai terhelést az összeszerelés és a szervizelés során.

Egy kötés elfogadható mechanikai szilárdságú lehet, miközben túlzott elektromos ellenállást mutat. Ezzel szemben az alacsony ellenállású kötések mechanikai szilárdsága nem elegendő.

 

Elektromos ellenállás mérése

A négy-vezetékes Kelvin mérést részesítjük előnyben, ha a célellenállás elég alacsony ahhoz, hogy az ólom- és érintkezési ellenállás egyébként befolyásolja a mérést.

A tesztrendszernek ellenőriznie kell:

Tesztáram.
A szonda helyzete.
Mérési irány.
Érintkezési nyomás.
Hőmérséklet.
Stabilizációs idő.
Mintavételi gyakoriság.

Nagy{0}}áramú rézcsatlakozások esetén az ellenállásértéket a vezető geometriájával és az effektív áram{1}}hordozó területtel kell korrelálni, nem pedig elszigetelt számként értelmezni.

 

Nyírási és húzási vizsgálat

A mechanikai ellenőrzés a következőket tartalmazhatja:

Kör-nyírási teszt.
Húzza ki-a tesztelést.
Leválasztási vizsgálat réteges szerkezetekre.
Kapcsok szakítóvizsgálata.
Pusztító keresztmetszet{0}}elemzés.

A hibaüzemmód további információkat nyújt. Az alapanyagon keresztüli törés a határfelületi elválasztástól eltérő folyamatállapotot jelez.

 

 

 

IATF 16949 folyamatvezérlők hegesztett érintkezőkhöz

Az autóipari elektromos érintkező alkatrészek esetében a hegesztést ellenőrzött speciális folyamatként kell kezelni, nem pedig elszigetelt összeszerelési műveletként.

A termelésirányítási terv a következőket tartalmazhatja:

Beérkező anyagok ellenőrzése.
CMM méretellenőrzés.
Bélyegzés{0}}folyamatfigyelés.
Hegesztési paraméterek figyelése.
Az elektródák vagy a kürt állapotának ellenőrzése.
Elektromos ellenállás vizsgálat.
Nyíróerő{0}}ellenőrzés.
Metallográfiai vizsgálat.
Nyomon követhetőség tételenként vagy gyártási tételenként.
MSA és szelvény R&R.
SPC a kritikus méretekhez és hegesztési jellemzőkhöz.

A PPAP 3. szintű benyújtásához előfordulhat, hogy a szállítónak dokumentált kapcsolatot kell létrehoznia a DFMEA → PFMEA → Ellenőrzési terv → Munkautasítások → ellenőrzési jegyzőkönyvek → képességvizsgálatok → validálási eredmények között.

 

CMM-ellenőrzés és ±0,01 mm-es méretellenőrzés

A hegesztett szerelvénynek meg kell őriznie méretbeli kompatibilitását az alsó kontaktorral, relével, biztosítékkal, kapcsolóberendezéssel vagy gyűjtősín-szerelvénnyel.

A termék geometriájától függően a kritikus méretek a következők lehetnek:

Vegye fel a kapcsolatot-a középső pozícióval.
Lyuk átmérője.
Terminál síkosság.
Hegesztés helye.
Érintkezési magasság.
Hajlítási szög.
Teljes hossz.
Rézlemez vastagság.

A precíziós bélyegzett alkatrészeknél a kiválasztott méretek ±0,01 mm-re szabályozhatók, a tényleges termékrajztól és a funkcionális tűréshatártól függően.

 

 

A hegesztett érintkezőhíd szállítóját a teljes gyártási láncra kell értékelni, nem pedig önmagában a hegesztési képesség alapján.

 

Minősítési tétel	Ajánlott ellenőrzés
Nyersanyag	Anyagbizonyítvány és összetétel igazolás
Bélyegzés	Méretellenőrzés és szerszám{0}}folyamatok nyilvántartása
Hegesztés	Paraméterablak és folyamatellenőrzés
Elektromos teljesítmény	Alacsony{0}}ellenállásmérés
Mechanikai teljesítmény	Nyírási / szakító / lehúzási vizsgálat
Kohászat	Keresztmetszet-és mikroszkópos vizsgálat
Méretpontosság	CMM ellenőrzés
Nyomon követhetőség	Tétel{0}}szintű termelési rekordok
Autóipari minőség	IATF 16949 rendszer
Beküldési csomag	PPAP Level 3 képesség
Környezetvédelmi megfelelés	RoHS / REACH dokumentáció
Folyamatképesség	SPC / Cp / Cpk, ahol meg van adva

 

A bélyegzésre képes, de a hegesztési paramétereket az ellenállással és a mechanikai eredményekkel összefüggésbe hozni nem képes szállító további minősítési munkát végez a vevő számára. Az előnyben részesített beszerzési modell az, ahol a bélyegzést, az összeillesztést, az ellenőrzést, a nyomon követhetőséget és a PPAP-dokumentációt egyetlen ellenőrzött gyártási rendszerben kezelik.

 

 

Ultrahangos hegesztés: vékony réz, fonat és alacsony hőterhelés

Válassza az ultrahangos hegesztést, ha a tervezés megköveteli:

Rézfonat konszolidáció.
Vékony vezetőképes lapok.
Korlátozott tömeges fűtés.
Szilárdtest{0}}csatlakozás.
AgSnO₂-–-réz érintkezők összekapcsolása.
Kompakt elektromos csatlakozási zónák.
Vékony vezető anyagok szabályozott deformációja.

Ellenállásos hegesztés: Vastag sajtolt alkatrészek és meghatározott hegesztési rögök

Válassza az ellenállás-hegesztést, ha a tervezés megköveteli:

Vastag préselt réz alkatrészek.
Magas helyi hőbevitel.
Meghatározott fúziós rögök.
Magas termelési teljesítmény.
Ismételhető elektróda pozicionálás.
Bélyeges érintkező hidak szerkezeti illesztése.

A végső folyamatra vonatkozó döntésnek az anyagfelhalmozáson-, a vastagságon, a hézaggeometrián, a cél elektromos ellenállásán, a mechanikai-terhelési követelményen, a hőérzékenységen és a gyártási mennyiségen kell alapulnia.

 

Töltse le a kapcsolattartó összeállítás tervezési specifikációját

 

 

A minősített elektromos érintkező-szerelvénynek három, egymást kiegészítő bizonyítékkal kell rendelkeznie.

 

Elektromos érvényesítés

Mérje meg a teljes áramutat, és határozza meg az elfogadható ellenállás-tartományt meghatározott vizsgálati körülmények között.

Az alacsony-ellenállású rézkötéseknél maga a mérési módszer is a specifikáció részévé válik.

 

Mechanikai érvényesítés

Nyírási vagy szakítóvizsgálattal megállapítható, hogy a kötés ellenáll-e az összeszerelési erőknek, a vibrációnak, a hőciklusnak és az üzemi terheléseknek.

Az elfogadási kritériumnak meg kell határoznia a minimális erőt és az elfogadható meghibásodási módot is.

 

Metallográfiai érvényesítés

A keresztmetszeti elemzés{0}}a következőket tudja azonosítani:

Hiányos kötés.
Ürességek.
Repedések.
Túlzott deformáció.
Nem megfelelő hegesztési behatolás.
A túlzott hőség által{0}}érintett régiók.
Szabálytalan röggeometria.

 

 

 

A hegesztett érintkező-szerelvény tömeggyártásra történő kiadása előtt a műszaki rajznak és a szállítói specifikációnak meg kell határoznia:

 

Anyaga: C1100, C2680, AgSnO₂ vagy meghatározott ezüstötvözet.
Anyagvastagság: A lap vagy a vezeték tényleges vastagsága.
Közös konfiguráció: átölés, fenék, átfedés, fonás-a-terminálhoz, vagy érintkezés-a-szolgáltatóval.
Hegesztési eljárás: Ultrahangos vagy ellenálláshegesztés.
Elektromos követelmény: Maximális megengedett csatlakozási ellenállás.
Mechanikai követelmény: Minimális nyíró- vagy húzóerő.
Méretkövetelmény: Kritikus méretek és tűrés, például ±0,01 mm, ahol alkalmazható.
Felület állapota: bevonat, oxidáció, szennyeződés és tisztítási követelmények.
Ellenőrzési módszer: Kelvin ellenállásmérés, CMM, metallográfia és roncsolásos vizsgálat.
Minőségügyi rendszer: IATF 16949, ahol az autóipari szállítási követelmények érvényesek.
Benyújtás: PPAP 3. szint, ahol az ügyfél megjelöli.
Környezetvédelmi megfelelés: RoHS és REACH követelmények.

 

 

Mire van szükség a tipikus PPAP 3. szintű dokumentációra?hegesztett érintkező szerelvények?

A PPAP 3. szintje általában megköveteli a vonatkozó tervezési feljegyzéseket, folyamatfolyamatot, PFMEA-t, vezérlési tervet, méreteredményeket, anyag- és teljesítményvizsgálati eredményeket, MSA-bizonyítékokat, folyamatképességi adatokat, mintadarabokat és PSW-t, az ügyfél konkrét benyújtási követelményei szerint.

 

Hogyan válasszam az ultrahangos hegesztést rézfonathoz ellenálláshegesztés helyett?

Az ultrahangos hegesztést általában akkor veszik figyelembe, ha a rézfonat szálszilárdítást igényel korlátozott ömlesztett fűtéssel. Az ellenálláshegesztés megfelelőbb, ha a kötéshez meghatározott fúziós zóna szükséges a vastagabb sajtolt alkatrészekben.

 

Hogyan vizsgálják az elektromos ellenállást egy hegesztett rézérintkezőn?

A négy-vezetékes Kelvin mérési módszert általában az alacsony-ellenállású kötéseknél alkalmazzák. A vizsgálati specifikációnak meg kell határoznia az áramerősséget, a szonda elhelyezkedését, a hőmérsékletet, a stabilizálási feltételeket, a mintavételi gyakoriságot és a maximálisan megengedhető csatlakozási ellenállást.