Σύγκριση υπερηχητικών συγκόλλησης και σχήματος u καλωδίων

Comprehensive comparison of ultrasonic welding and U-type crimping wiring harness
εγώ. Working principle

Συγκόλληση με υπερήχους
Through high-frequency mechanical vibration (usually 20kHz or 40kHz), the metal contact surface is rubbed to generate heat, and molecular fusion is achieved in the solid state. It belongs to solid phase welding technology. No current or high-temperature heat source is required to avoid oxidation and spatter problems.

U Shape Copper Terminals Open Barrel Crimp Wire Cable Quick Wiring Butt Docking Connector Assortment Kit

High Quality U-Shape U Type Car Wiring Harness Connectors Copper Brass Crimp Joint Terminals for 6-10mm2 Cable

Wire Electrical Connectors Assortment Kit with Ring, Spade, Butt, Quick Disconnect, Crimp Wire Harnesses

U-type crimping
Cold stamping of multiple wires using U-shaped terminals, μηχανική σύνδεση μέσω τριβής που δημιουργείται από φυσική παραμόρφωση. Η διαδικασία είναι απλή, αλλά μπορεί να υπάρχουν μικροσκοπικές κοιλότητες στο εσωτερικό λόγω ανεπαρκούς παραμόρφωσης.

III. Διαδικασία και κόστος

Επένδυση σε εξοπλισμό
Το αρχικό κόστος της μηχανής συγκόλλησης υπερήχων είναι υψηλό (απαιτείται ειδική κεφαλή συγκόλλησης και ρύθμιση παραμέτρων υψηλής ακρίβειας), αλλά το κόστος μακροπρόθεσμης συντήρησης είναι χαμηλό; Ο εξοπλισμός πτύχωσης τύπου U έχει χαμηλό κόστος, αλλά οι ακροδέκτες και τα καλούπια πρέπει να αντικαθίστανται συχνά.

Αποτελεσματικότητα παραγωγής
Η συγκόλληση με υπερήχους έχει γρήγορη ταχύτητα (<1 δεύτερος/πόντος), που είναι κατάλληλο για μαζική παραγωγή; Η πτύχωση τύπου U απαιτεί χειροκίνητη βοήθεια για τη ρύθμιση της θέσης του σύρματος, και η απόδοση είναι ελαφρώς χαμηλότερη.
Απαιτήσεις υλικών
Οι κεφαλές συγκόλλησης με υπερήχους απαιτούν ειδικά κράματα με υψηλή αντοχή στη φθορά (όπως κράματα τιτανίου), και η διαδικασία παραγωγής είναι πολύπλοκη; U-shaped terminals are mostly copper or aluminum alloys, with a high degree of standardization.

IV. ‌Environmental protection and safety‌
Ultrasonic welding has no sparks, does not require solder or flux, and is in line with the trend of green manufacturing‌;
U-shaped crimping relies on physical deformation, and although it has no emissions, it requires the treatment of metal waste.

V. Τυπικά σενάρια εφαρμογής
‌Prioritized ultrasonic welding‌:
High-voltage wiring harnesses for new energy vehicles, on-board communication lines (όπως το λεωφορείο CAN), precision sensor wiring harnesses, and other fields that have strict requirements for low resistance and high reliability. ‌Prioritized U-shaped crimping‌:
Ordinary low-voltage wiring harnesses, low-cost vehicle wiring harnesses, and temporary repair scenarios.

Περίληψη
Η υπερηχητική συγκόλληση έχει περισσότερα πλεονεκτήματα στην απόδοση, αντοχή, και την προστασία του περιβάλλοντος, Αλλά το κόστος είναι υψηλότερο; Το C-shaped crimping είναι γνωστό για την οικονομία και την ευελιξία του, και είναι κατάλληλο για συμβατικά σενάρια. Η πραγματική επιλογή πρέπει να αξιολογηθεί διεξοδικά σε συνδυασμό με συγκεκριμένες απαιτήσεις διαδικασίας, προϋπολογισμός κόστους, και τοποθέτηση προϊόντων.

Μονωμένο u-type πιρούνι κόκκινο μπλε τερματικό σετ ηλεκτρικού καλωδίου καλωδίου παστήλι

Ultrasonic metal welding ofterminals with insulation crimp – erminal Welding Machine, Stripping and Crimping Machine

The Net Value of the Ultrasonic Metal Welding Process

Ultrasonic welding and U-shaped crimping are widely used in the company as the two main methods of connecting automobile wiring harness wires. This article’s wiring harness engineer mainly introduces the two connection methods between wires, ultrasonic welding and U-shaped crimping, in automotive wiring harness production and manufacturing. A comparative analysis of the advantages and disadvantages of these two methods was conducted, which can provide a reference for the selection of connection methods between wires in the production process of automobile wiring harnesses.

Καθώς οι λειτουργίες των ηλεκτρικών συσκευών αυτοκινήτων γίνονται όλο και πιο περίπλοκες, και υπάρχουν όλο και περισσότερες ποικιλίες, η πλεξούδα καλωδίωσης χρησιμεύει ως μέσο για τη μετάδοση σήματος μεταξύ διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών στο αυτοκίνητο. Οι σχέσεις βρόχου μεταξύ των καλωδίων πλεξούδας καλωδίων γίνονται όλο και πιο περίπλοκες, και υπάρχουν όλο και περισσότερα σημεία check-in μεταξύ των καλωδίων. Για παράδειγμα, υπάρχουν εκατοντάδες κολλημένα σημεία στην πλεξούδα καλωδίωσης της καμπίνας των βαρέων φορτηγών.
Επομένως, η διαδικασία διάτρησης είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος της διαδικασίας πτύχωσης της καλωδίωσης. Ζητήματα όπως η επιλογή των μεθόδων διάτρησης και η επιλογή του εξοπλισμού διάτρησης πρέπει να ληφθούν υπόψη από τους σχεδιαστές της διαδικασίας καλωδίωσης και ακόμη και την παραγωγή της εταιρείας.

1 – Οι κύριες μέθοδοι και η εισαγωγή του check-in της πλεξούδας καλωδίωσης αυτοκινήτου
Στη βιομηχανία καλωδίωσης αυτοκινήτων, Η διάτρηση αναφέρεται στη σύνδεση των εκτεθειμένων συρμάτων χαλκού μετά την απογύμνωση της μόνωσης κάθε σύρματος με συγκόλληση ή πτύχωση για να σχηματιστεί ένας βρόχος. Το σημείο κολλήματος αναφέρεται στη θέση όπου έχει κολλήσει κάθε καλωδίωση. Σύμφωνα με τη θέση του κολλημένου σημείου μεταξύ των συρμάτων, η μέθοδος διάτρησης μπορεί να χωριστεί σε διάτρηση ανοίγματος και διάτρηση με προσάρτηση.
Η ανοιχτή διάτρηση σημαίνει ότι η κύρια γραμμή είναι ένας ολόκληρος αγωγός και το σημείο σύσφιξης βρίσκεται στην κύρια γραμμή αλλά όχι και στα δύο άκρα της κύριας γραμμής. Τα υπόλοιπα καλώδια συγκολλούνται στη θέση όπου απογυμνώνεται η μόνωση του κύριου σύρματος, γι' αυτό λέγεται και mid-stripping punch.
Η διάτρηση με πισινό σημαίνει ότι το σημείο σύσφιξης βρίσκεται στην άκρη του σύρματος, και το ένα άκρο του σύρματος συνδέεται με το ένα άκρο άλλων συρμάτων που πρέπει να τρυπηθούν μέσω πτύχωσης ή συγκόλλησης. Μπορεί να είναι ένας αγωγός και πολλαπλοί αγωγοί, ή δύο ή περισσότερους αγωγούς και πολλαπλούς αγωγούς. Τα σύρματα στα οποία εμπλέκονται και τα δύο άκρα στη διάτρηση ονομάζονται σύρματα μετάβασης. Το μονόπλευρο punching είναι ένας ειδικός τρόπος γροθιάς πισινό, ήτοι, όλα τα καλώδια είναι συγκολλημένα ή πτυχωμένα στην ίδια πλευρά. Η διάτρηση ανοίγματος και η διάτρηση σύνδεσης φαίνονται στο σχήμα 1.
Εικόνα 1, Σχηματικό διάγραμμα απογύμνωσης και σύνδεσης σύρματος.
Ανάλογα με τον εξοπλισμό και τις αρχές, Η διάτρηση μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: συγκόλληση με υπερήχους και πτύχωση εξαρτημάτων σχήματος U.
Η συγκόλληση με υπερήχους είναι μια μέθοδος συγκόλλησης που χρησιμοποιεί μηχανικούς κραδασμούς υψηλής συχνότητας για να ανασυνδυάσει την επιφάνεια του υλικού συγκόλλησης. It is a process between cold pressure welding and friction welding. It converts low-frequency electricity into high-frequency electricity, then converts high-frequency electrical energy into high-frequency mechanical vibration energy, and then transmits the high-frequency mechanical vibration energy to the surfaces of the two metals that need to be welded. And apply a vertical pressure on the welding surface, causing the two metal surfaces to rub against each other to generate heat energy to melt the metal, and under the short pressure, the melt will form a fusion between the molecular layers when the bonding surface solidifies.
The principle of ultrasonic welding is shown in Figure 2. For U-shaped parts crimping, the U-shaped parts and crimping machine are selected based on the total wire diameter of the contacts. A special crimping die and jaws are developed for each type of U-shaped piece, and then two or more wires are cold-stamped together with the help of U-shaped piece crimping equipment. U-shaped piece crimping is a simple physical squeeze of the copper wire of the wire through the U-shaped part of the metal piece, and the surface friction between adjacent copper wires is used to ensure the connection between the wire and the U-shaped piece.
Εικόνα 2 Schematic diagram of ultrasonic welding principle

2 – Comparative analysis of ultrasonic welding and U-shaped parts crimping
2.1 Comparative analysis of conductive properties
Voltage drop is an important indicator of the conductive performance of a wire. The so-called voltage drop refers to the potential difference formed across the resistor when current flows. According to Ohm’s law U=RI, when the current of the circuit is constant, the voltage is proportional to the resistance, ήτοι, the larger the resistance, the greater the voltage drop, and the smaller the resistance, the smaller the voltage drop. The voltage drop U of an insulated conductor is calculated as:
U=IPL/A
(1) Στη φόρμουλα, U—voltage drop; P—resistivity; L—wire length; A—wire cross-sectional area.
U-shaped crimping is a simple extrusion of the copper wire of the conductor to cause physical deformation of the copper wire to create a connection through friction. Adjacent copper wires in the wire are still independent metal entities and cannot be in complete contact to form holes. The existence of these voids is inevitable, which will cause the resistivity P of the crimping part to increase, the voltage drop U to increase, and the conductivity to decrease, thereby reducing the transmission quality of electrical signals. Affect the normal operation of electrical and electronic equipment. After ultrasonic welding, the adjacent metals are fused into a whole, which results in a better density than the welding part of U-shaped parts. There will be no voids, the resistivity is low and close to zero, the voltage drop of ultrasonic welding is lower under the same conditions, and the conductivity and signal transmission quality are better. Εξάλλου, the ultrasonic welding part has a lower resistance than the U-shaped part crimping, which reduces the heat accumulation caused by contact resistance. Σε κάποιο βαθμό, αποφεύγεται ο ποιοτικός κίνδυνος της καύσης της πλεξούδας καλωδίων που προκαλείται από την τοπική αύξηση της θερμοκρασίας της καλωδίωσης.

2.2 Συγκριτική ανάλυση εύρους χρήσης
Η συγκόλληση με υπερήχους είναι πολύ αποτελεσματική στη βελτίωση της ποιότητας μετάδοσης σήματος και της ικανότητας μετάδοσης ρεύματος των καλωδίων, και μπορεί επίσης να βελτιώσει τη σταθερότητα των ηλεκτρικών συστημάτων αυτοκινήτων. Για παράδειγμα, σύρματα με εμβαδόν διατομής του 10 mm2 ή περισσότερο και Δίκτυο Περιοχής Ελεγκτή (ΚΟΥΤΙ) Τα καλώδια γενικά απαιτούν συγκόλληση με υπερήχους. Ωστόσο, Η δόνηση με υπερήχους θα καταστρέψει την επίστρωση. Επιστρώσεις επιφανειών χαλκού όπως επάργυρες, επίστρωση ψευδαργύρου, επίστρωση κασσίτερου, και τα λοιπά. μπορεί να αποτρέψει την οξείδωση και να βελτιώσει την αγωγιμότητα. Η επικασσιτεροποίηση του σύρματος χαλκού έχει μεγάλη επίδραση στη συγκόλληση με υπερήχους. Τα σημεία τήξης του κασσίτερου και του χαλκού είναι πολύ διαφορετικά. Κατά τη συγκόλληση, the tin layer is quickly in a molten state, thus blocking the combination of copper atoms and affecting the welding quality. For coated wires, U-shaped crimping is generally required.

2.3 Comparative analysis of welding quality
Ultrasonic welding materials have metal properties that are non-melting and non-brittle, and are minimally affected by external moisture, σκόνη, oil and gas. It is not easy to cause corrosion, oxidation and other undesirable conditions in the copper wire, thereby avoiding the degradation of wire harness conductivity and signal transmission performance, and the reliability of stuck connection is high. There are residual stresses in the wire core at the crimping part of the U-shaped parts, and there is a risk of metal stamping rebound, και υπάρχει κίνδυνος οξείδωσης και σκουριάς υπό σκληρές συνθήκες εργασίας. Όχι τόσο αξιόπιστη όσο η συγκόλληση με υπερήχους. Η συγκόλληση με υπερήχους έχει ορθογώνιο σχήμα στο σημείο συγκόλλησης, χωρίς χαλαρά καλώδια πυρήνα, σπασμένα άκρα ή ραγισμένα σύρματα πυρήνα, και τα καλώδια δεν είναι λυγισμένα και βγαίνουν κατευθείαν από το σημείο σύντηξης. Η συγκόλληση με υπερήχους μπορεί να προκαλέσει υπερβολικό φλας συγκόλλησης και να τρυπήσει τον προστατευτικό θερμοσυστελλόμενο σωλήνα; το άκρο του πυρήνα του σύρματος εκτείνεται για να επικαλύπτει το στρώμα μόνωσης του σύρματος; το σύρμα δεν βγαίνει σε ευθεία γραμμή από το σημείο σύντηξης; ο πυρήνας του σύρματος πετά προς τα έξω και τρυπάει τον προστατευτικό θερμοσυστελλόμενο σωλήνα. Ελαττωματικό προϊόν που προκαλείται από ένα ή περισσότερα σπασμένα σύρματα πυρήνα λόγω της διαδικασίας συγκόλλησης (γενικά, Απαιτείται ο αριθμός των συρμάτων πυρήνα που λείπουν για κάθε καλώδιο να μην υπερβαίνει 10%). Όταν τα εξαρτήματα σχήματος U είναι πτυχωμένα, ο πυρήνας του σύρματος μπορεί να πετάξει προς τα έξω και να τρυπήσει τον προστατευτικό σωλήνα θερμικής συρρίκνωσης; το άκρο του πυρήνα του σύρματος τεντώνεται για να επικαλύπτει το στρώμα μόνωσης του σύρματος; το συρμάτινο περίβλημα πιέζεται από το κομμάτι διάτρησης; η συνολική διάμετρος του σύρματος διάτρησης δεν ταιριάζει με το κομμάτι διάτρησης, και τα λοιπά.

2.4 Συγκριτική ανάλυση κόστους
Η συγκόλληση με υπερήχους απαιτεί μεταλλικά υλικά με καλή σκληρότητα (μικρή μηχανική απώλεια κατά τη μετάδοση ηχητικών κυμάτων). Επομένως, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά είναι το κράμα αλουμινίου και το κράμα τιτανίου. Ωστόσο, Η συγκόλληση μετάλλων με υπερήχους απαιτεί η κεφαλή συγκόλλησης να είναι ανθεκτική στη φθορά (απαιτείται μεγαλύτερη σκληρότητα), γεγονός που κάνει την επιλογή των υλικών πιο δύσκολη, γιατί η σκληρότητα και η σκληρότητα είναι εγγενώς αντίθετες, που απαιτεί την επιλογή υλικών από χάλυβα πολύ υψηλής ποιότητας. Για να μεγιστοποιήσετε την αποτελεσματική διάρκεια ζωής της κεφαλής συγκόλλησης, το κόστος είναι πολύ υψηλό. Η τιμή των μηχανών συγκόλλησης με υπερήχους είναι γενικά υψηλότερη από αυτή των μηχανών πτύχωσης, και η αρχική επένδυση είναι υψηλότερη. Όταν χρησιμοποιείτε πτύχωση σε σχήμα U, απαιτείται ένα κομμάτι σχήματος U για κάθε σημείο σύσφιξης στην πλεξούδα. Τα προϊόντα καλωδίων με πολλά κολλημένα σημεία και μεγάλες παρτίδες χρησιμοποιούν μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων σε σχήμα U, με αποτέλεσμα υψηλό σωρευτικό κόστος. Για παράδειγμα, η τιμή των εξαρτημάτων σχήματος U είναι 0.05 RMB/τεμάχιο, και ο αριθμός των σημείων σύσφιξης της πλεξούδας καλωδίωσης καμπίνας είναι 100 κομμάτια/κρέμασμα, τότε το συνολικό κόστος παραγωγής 1,000 Τα εξαρτήματα της πλεξούδας καλωδίωσης καμπίνας σχήματος U είναι 5,000 RMB.

2.5 Συγκριτική ανάλυση λειτουργικότητας
Πριν από τη συγκόλληση με υπερήχους και τη πτύχωση εξαρτημάτων σχήματος U, είναι απαραίτητο να τακτοποιήσετε τα απογυμνωμένα χάλκινα σύρματα των συγκολλημένων συρμάτων για να αποφύγετε προβλήματα όπως στρεβλά χάλκινα σύρματα, γρέζια, διάσπαρτα χάλκινα σύρματα, και μόλυνση με ξένα σώματα.
Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης με υπερήχους, τα καλώδια πρέπει να είναι διατεταγμένα κάθετα επικαλυπτόμενα, και τα καλώδια μεγάλης διατομής θα πρέπει να είναι κοντά στην κεφαλή του εργαλείου συγκόλλησης κάτω για να εξασφαλιστεί επαρκής συγκόλληση. Οι αγωγοί πρέπει να τοποθετούνται στην επιφάνεια του άκμονα, σφιχτά το ένα πάνω στο άλλο, για να παρέχει επαρκή στερεότητα μετά τη συγκόλληση. Το μήκος της επικάλυψης του αγωγού πρέπει γενικά να είναι μεταξύ 5 mm και 7 mm. Εάν το επικαλυπτόμενο μήκος είναι πολύ μικρό, είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η αντοχή συγκόλλησης. Εάν το επικαλυπτόμενο μήκος είναι πολύ μεγάλο, το άκρο της συγκόλλησης θα παραμορφωθεί εύκολα, καθιστώντας το άβολο για την επόμενη διαδικασία. Οξείδωση, σπασμένα καλώδια, ελαττώματα και τήξη του μονωτικού στρώματος γενικά δεν επιτρέπονται στην επιφάνεια του αρμού συγκόλλησης. Το σχηματικό διάγραμμα της λειτουργίας συγκόλλησης με υπερήχους φαίνεται στο σχήμα 3.

Εικόνα 3, Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας συγκόλλησης με υπερήχους
Η παραγωγή πτύχωσης εξαρτημάτων σχήματος U είναι γρήγορη και ο εξοπλισμός είναι απλός. Κατ' αρχήν, ο αριθμός των πτυχωμένων συρμάτων για εξαρτήματα σχήματος U δεν πρέπει να υπερβαίνει 5. Η συνιστώμενη σειρά στοίβαξης των συρμάτων είναι από παχιά έως λεπτά και από πάνω προς τα κάτω. Ο αγωγός πρέπει να πιέζεται πλήρως στο πτυχωμένο τμήμα του τεμαχίου διάτρησης. Τα άκρα του σύρματος πρέπει να είναι ορατά και στις δύο πλευρές του τεμαχίου σχήματος U και στο μήκος (ντο) από τη μόνωση μέχρι το κομμάτι διάτρησης δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 3 mm, και το μήκος του πυρήνα του σύρματος που εκτείνεται έξω από το τεμάχιο διάτρησης πρέπει να είναι 0≤B≤1 mm. Το σχηματικό διάγραμμα της λειτουργίας σύσφιξης εξαρτημάτων σε σχήμα U φαίνεται στο σχήμα 4.

Εικόνα 4, Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας πτύχωσης εξαρτημάτων σχήματος U

3 – Περίληψη
Η συγκόλληση με υπερήχους έχει χαμηλότερη ειδική αντίσταση, μικρότερη πτώση τάσης, καλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα και υψηλότερη αξιοπιστία από την πτύχωση εξαρτημάτων σχήματος U, αλλά απαιτεί μεγάλη επένδυση σε εξοπλισμό, η κεφαλή συγκόλλησης είναι πιο ακριβή, και δεν μπορεί να συγκολλήσει επιμεταλλωμένα μέταλλα. Η πτύχωση εξαρτημάτων σε σχήμα U έχει ευρύτερο φάσμα εφαρμογών από τη συγκόλληση με υπερήχους, και ο εξοπλισμός είναι απλός και εύκολος στη χρήση. Ωστόσο, Τα εξαρτήματα σχήματος U χρησιμοποιούν πολλά αναλώσιμα. Σε σύγκριση με τη συγκόλληση με υπερήχους, Τα εξαρτήματα σχήματος U έχουν υψηλότερη ειδική αντίσταση, μεγαλύτερη πτώση τάσης, φτωχότερη αγωγιμότητα, και μικρότερη αξιοπιστία. . Οι κατασκευαστές της πλεξούδας καλωδίωσης αυτοκινήτων θα πρέπει να διεξάγουν μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση αυτών των δύο μεθόδων σύνδεσης καλωδίων και να κάνουν λογικές διαμορφώσεις. Ωστόσο, συγκόλληση με υπερήχους, ως νέα προηγμένη τεχνολογία συγκόλλησης, έχει προφανή πλεονεκτήματα όπως ανώτερη αγωγιμότητα και προστασία του περιβάλλοντος, και είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης της κατασκευής καλωδίων αυτοκινήτων.