השוואה בין ריתוך אולטרסאונד ורתמות חוטי קרימפינג בצורת U

השוואה מקיפה של ריתוך קולי ורתמת חיווט לחיצה מסוג U
אֲנִי. עקרון עבודה

ריתוך אולטראסוני
באמצעות רטט מכני בתדר גבוה (בדרך כלל 20kHz או 40kHz), משטח מגע המתכת משופשף ליצירת חום, והיתוך מולקולרי מושג במצב מוצק. זה שייך לטכנולוגיית ריתוך שלב מוצק. אין צורך במקור חום זרם או בטמפרטורה גבוהה כדי למנוע בעיות חמצון והתזות.

מסופי נחושת בצורת U פתוח חבית כבל חוט חיווט מהיר חיווט מהיר קת מחבר עגינה ערכת מבחר

מחברי רתמת חיווט לרכב באיכות גבוהה בצורת U בצורת U מחברים נחושת פליז כיווץ מפרקים עבור כבל 6-10 מ"מ

ערכת מבחר מחברים חשמליים עם טבעת, ספייד, קַת, ניתוק מהיר, רתמות חוטי קרימפ

כיווץ מסוג U
הטבעה קרה של מספר חוטים באמצעות טרמינלים בצורת U, חיבור מכני באמצעות חיכוך שנוצר על ידי דפורמציה פיזית. התהליך פשוט, אבל ייתכנו חללים זעירים בפנים עקב דפורמציה לא מספקת.

III. תהליך ועלות

השקעה בציוד
העלות הראשונית של מכונת ריתוך קולי היא גבוהה (נדרשים ראש ריתוך מיוחד והתאמת פרמטרים ברמת דיוק גבוהה), אבל עלות התחזוקה לטווח ארוך נמוכה; לציוד לחיצה מסוג U יש עלות נמוכה, אבל יש להחליף מסופים ותבניות לעתים קרובות.

יעילות ייצור
לריתוך אולטרסאונד יש מהירות מהירה (<1 שנייה/נקודה), שמתאים לייצור המוני; כיווץ מסוג U דורש סיוע ידני כדי להתאים את מיקום החוט, והיעילות מעט נמוכה יותר.
דרישות חומר
ראשי ריתוך אולטרסאונד דורשים סגסוגות מיוחדות עם עמידות בפני שחיקה גבוהה (כגון סגסוגות טיטניום), ותהליך הייצור מורכב; מסופים בצורת U הם בעיקר סגסוגות נחושת או אלומיניום, עם רמה גבוהה של סטנדרטיזציה.

Iv. ‌הגנה על הסביבה ובטיחות
לריתוך אולטראסוני אין ניצוצות, אינו דורש הלחמה או שטף, והוא עולה בקנה אחד עם מגמת הייצור הירוק‌;
כיווץ בצורת U מסתמך על דפורמציה פיזית, ולמרות שאין לו פליטות, זה דורש טיפול בפסולת מתכת.

V. תרחישי יישום אופייניים
ריתוך קולי עם עדיפות:
רתמות חיווט במתח גבוה לרכבי אנרגיה חדשים, קווי תקשורת על הסיפון (כמו אוטובוס CAN), רתמות חיווט חיישן מדויק, ותחומים נוספים שיש להם דרישות מחמירות להתנגדות נמוכה ואמינות גבוהה. ‌כיווץ בצורת U עם עדיפות:
רתמות חיווט רגילות במתח נמוך, רתמות חיווט לרכב בעלות נמוכה, ותרחישי תיקון זמניים.

תַקצִיר
לריתוך קולי יש יותר יתרונות בביצועים, עֲמִידוּת, והגנת הסביבה, אבל העלות גבוהה יותר; כיווץ בצורת U ידוע בחסכון ובגמישותו, ומתאים לתרחישים קונבנציונליים. הבחירה בפועל צריכה להיות מוערכת באופן מקיף בשילוב עם דרישות תהליך ספציפי, תקציבי עלויות, ומיצוב המוצר.

מזלג מבודד מסוג U אדום-כחול סט טרמינל כבל חוט חשמלי מבחר מחברי טבעת

ריתוך מתכת אולטרסאונד של מסופים עם קרימפ בידוד – מכונת ריתוך ארמינל, מכונת הפשטה וכיווץ

הערך הנקי של תהליך ריתוך מתכת אולטרסאונד

ריתוך אולטראסוני וקרימפ בצורת U נמצאים בשימוש נרחב בחברה כשתי השיטות העיקריות לחיבור חוטי רתמת חיווט לרכב. מהנדס רתמות החיווט של מאמר זה מציג בעיקר את שתי שיטות החיבור בין החוטים, ריתוך אולטראסוני וכיווץ בצורת U, בייצור וייצור רתמות חיווט לרכב. נערך ניתוח השוואתי של היתרונות והחסרונות של שתי השיטות הללו, שיכול לספק התייחסות לבחירת שיטות חיבור בין חוטים בתהליך הייצור של רתמות חיווט לרכב.

ככל שהפונקציות של מכשירי חשמל לרכב הופכים מורכבים יותר ויותר, ויש עוד ועוד זנים, רתמת החיווט משמשת כאמצעי להעברת אותות בין מכשירים חשמליים שונים ברכב. יחסי הלולאה בין חוטי רתמת החוטים הופכים מורכבים יותר ויותר, ויש יותר ויותר נקודות צ'ק-אין בין חוטים. לְדוּגמָה, יש מאות נקודות תקועות ברתמת החיווט של משאיות כבדות.
לָכֵן, תהליך האגרוף הוא חלק חשוב מאוד בתהליך כיווץ רתמת החוטים. נושאים כמו בחירת שיטות ניקוב ובחירת ציוד ניקוב חייבים להילקח בחשבון על ידי מתכנני תהליך רתמות החוטים ואפילו ייצור החברה.

1 – השיטות העיקריות והקדמה של צ'ק-אין לרכב חיווט
בתעשיית רתמות החיווט לרכב, ניקוב מתייחס לחיבור חוטי הנחושת החשופים לאחר הפשטת הבידוד של כל חוט על ידי ריתוך או כיווץ ליצירת לולאה. הנקודה התקועה מתייחסת למיקום שבו כל רתמת תיל תקועה. לפי מיקום הנקודה התקועה בין החוטים, ניתן לחלק את שיטת האגרוף לניקוב פתיחה ואגרוף עגינה.
ניקוב פתוח פירושו שהקו הראשי הוא מוליך שלם ונקודת ההידוק נמצאת על הקו הראשי אך לא בשני הקצוות של הקו הראשי. החוטים הנותרים מרותכים במיקום שבו מורידים את הבידוד של החוט הראשי, אז זה נקרא גם אגרוף באמצע סטריפינג.
אגרוף קת פירושה שנקודת ההידוק נמצאת בקצה החוט, וקצה אחד של החוט מחובר לקצה אחד של חוטים אחרים שצריך לנקב בהם באמצעות כיווץ או ריתוך. זה יכול להיות מנצח אחד ומנצחים מרובים, או שני מוליכים או יותר ומנצחים מרובים. החוטים שבהם שני הקצוות מעורבים באגרוף נקראים חוטי מעבר. ניקוב צד אחד הוא דרך מיוחדת לחבטת תחת, כלומר, כל החוטים מרותכים או מכווצים באותו צד. אגרוף הפתיחה והמעגן מוצגים באיור 1.
דְמוּת 1, תרשים סכמטי של הפשטת חוטים ועגינה.
תלוי בציוד ובעקרונות, אגרוף ניתן לחלק לשני סוגים: ריתוך אולטראסוני וכיווץ חלקים בצורת U.
ריתוך אולטראסוני היא שיטת ריתוך המשתמשת ברטט מכני בתדר גבוה כדי לשלב מחדש את פני השטח של חומר הריתוך. זהו תהליך בין ריתוך בלחץ קר לריתוך חיכוך. הוא ממיר חשמל בתדר נמוך לחשמל בתדר גבוה, לאחר מכן ממירה אנרגיה חשמלית בתדר גבוה לאנרגיית רטט מכנית בתדר גבוה, ולאחר מכן מעביר את אנרגיית הרטט המכאנית בתדר גבוה אל המשטחים של שתי המתכות שצריך לרתך. ולהפעיל לחץ אנכי על משטח הריתוך, גורם לשני משטחי המתכת להתחכך זה בזה כדי ליצור אנרגיית חום כדי להמיס את המתכת, ותחת הלחץ הקצר, ההיתוך יהווה מיזוג בין השכבות המולקולריות כאשר משטח החיבור יתמצק.
העיקרון של ריתוך קולי מוצג באיור 2. לכיווץ חלקים בצורת U, החלקים בצורת U ומכונת הכיווץ נבחרים על סמך קוטר החוט הכולל של המגעים. תבנית כיווץ ולסתות מיוחדות פותחו עבור כל סוג של חתיכה בצורת U, ואז שניים או יותר חוטים מוטבעים יחד בעזרת ציוד לכיווץ חתיכות בצורת U. כיווץ חתיכה בצורת U היא לחיצה פיזית פשוטה של ​​חוט הנחושת של החוט דרך החלק בצורת U של חתיכת המתכת, וחיכוך פני השטח בין חוטי נחושת סמוכים משמש כדי להבטיח את החיבור בין החוט ליצירה בצורת U.
דְמוּת 2 תרשים סכמטי של עקרון ריתוך קולי

2 - ניתוח השוואתי של ריתוך אולטראסוני ולחיצת חלקים בצורת U
2.1 ניתוח השוואתי של תכונות מוליכות
נפילת מתח היא אינדיקטור חשוב לביצועים המוליכים של חוט. מה שנקרא מפל המתח מתייחס להבדל הפוטנציאל הנוצר על פני הנגד כאשר זורם הזרם. לפי חוק אוהם U=RI, כאשר זרם המעגל קבוע, המתח פרופורציונלי להתנגדות, כלומר, ככל שההתנגדות גדולה יותר, ככל שנפילת המתח גדולה יותר, וככל שההתנגדות קטנה יותר, ככל שמפל המתח קטן יותר. מפל המתח U של מוליך מבודד מחושב כ:
U=IPL/A
(1) בנוסחה, U—נפילת מתח; P — התנגדות; L-אורך חוט; A-שטח חתך חוט.
כיווץ בצורת U הוא שחול פשוט של חוט הנחושת של המוליך כדי לגרום לעיוות פיזי של חוט הנחושת ליצירת חיבור באמצעות חיכוך. חוטי נחושת סמוכים בחוט הם עדיין ישויות מתכת עצמאיות ואינם יכולים להיות במגע מלא כדי ליצור חורים. קיומם של החללים הללו הוא בלתי נמנע, מה שיגרום להגדלת ההתנגדות P של החלק המתכווץ, מפל המתח U לעלות, והמוליכות לרדת, ובכך להפחית את איכות השידור של אותות חשמליים. להשפיע על הפעולה הרגילה של ציוד חשמלי ואלקטרוני. לאחר ריתוך קולי, המתכות הסמוכות מתמזגות לכדי שלם, מה שמביא לצפיפות טובה יותר מאשר חלק הריתוך של חלקים בצורת U. לא יהיו חללים, ההתנגדות נמוכה וקרובה לאפס, מפל המתח של ריתוך קולי נמוך יותר באותם תנאים, והמוליכות ואיכות העברת האות טובים יותר. בנוסף, לחלק הריתוך האולטראסוני התנגדות נמוכה יותר מאשר לכיווץ החלק בצורת U, מה שמפחית את הצטברות החום הנגרמת מהתנגדות למגע. במידה מסוימת, נמנעת הסכנה האיכותית של שריפת רתמת התיל הנגרמת על ידי עליית הטמפרטורה המקומית של רתמת התיל.

2.2 ניתוח השוואתי של היקף השימוש
ריתוך אולטראסוני יעיל מאוד בשיפור איכות העברת האות ויכולת העברת הזרם של חוטים, ויכול גם לשפר את היציבות של מערכות חשמל לרכב. לְדוּגמָה, חוטים עם שטח חתך של 10 mm2 או יותר ו- Controller Area Network (פַּחִית) חוטים דורשים בדרך כלל ריתוך קולי. אוּלָם, רטט קולי יהרוס את הציפוי. ציפוי משטח נחושת כגון ציפוי כסף, ציפוי אבץ, ציפוי פח, וכו. יכול למנוע חמצון ולשפר מוליכות. לציפוי פח של חוטי נחושת יש השפעה רבה על ריתוך קולי. נקודות ההיתוך של בדיל ונחושת שונות מאוד. במהלך הריתוך, שכבת הפח נמצאת במהירות במצב מותך, ובכך חוסמים את השילוב של אטומי הנחושת ומשפיעים על איכות הריתוך. עבור חוטים מצופים, בדרך כלל נדרשת כיווץ בצורת U.

2.3 ניתוח השוואתי של איכות הריתוך
לחומרי ריתוך אולטרסאונד יש תכונות מתכת שאינן נמסות ואינן שבירות, ומושפעים מינימלית מלחות חיצונית, אָבָק, נפט וגז. לא קל לגרום לקורוזיה, חמצון ותנאים לא רצויים אחרים בחוט הנחושת, ובכך להימנע מהשפלה של מוליכות רתמת התיל וביצועי שידור האות, והאמינות של חיבור תקוע גבוהה. ישנם מתחים שיוריים בליבת החוט בחלק המתכווץ של החלקים בצורת U, וקיים סיכון של החתמת מתכת חזרה, וקיים סיכון של חמצון וחלודה בתנאי עבודה קשים. לא אמין כמו ריתוך קולי. לריתוך אולטרסאונד יש צורה מלבנית בנקודת הריתוך, ללא חוטי ליבה רופפים, קצוות שבורים או חוטי ליבה סדוקים, והחוטים אינם מכופפים ומובילים החוצה ישר מנקודת ההיתוך. ריתוך אולטראסוני עלול לגרום לבזק ריתוך מוגזם ולחורר את הצינור המגן המתכווץ בחום; הקצה של ליבת החוט משתרע כדי לחפוף את שכבת בידוד החוט; החוט אינו יוצא בקו ישר מנקודת ההיתוך; ליבת החוט עפה החוצה וחודרת את הצינור המגן המתכווץ בחום. מוצר פגום הנגרם מחוטי ליבה שבורים אחד או יותר עקב תהליך הריתוך (בְּדֶרֶך כְּלַל, נדרש שמספר חוטי הליבה החסרים עבור כל חוט לא יחרוג 10%). כאשר חלקים בצורת U מכווצים, ליבת החוט עלולה לעוף החוצה ולחורר את צינור כיווץ החום המגן; קצה ליבת החוט נמתח כדי לחפוף את שכבת בידוד החוט; נדן התיל נלחץ על ידי חתיכת האגרוף; הקוטר הכולל של חוט האגרוף אינו תואם את חתיכת האגרוף, וכו.

2.4 ניתוח השוואתי של עלויות
ריתוך אולטראסוני דורש חומרי מתכת בעלי קשיחות טובה (אובדן מכני קטן במהלך שידור גלי קול). לָכֵן, החומרים הנפוצים ביותר הם סגסוגת אלומיניום וסגסוגת טיטניום. אוּלָם, ריתוך מתכת קולי דורש שראש הריתוך יהיה עמיד בפני שחיקה (נדרשת קשיות גבוהה יותר), מה שמקשה על בחירת החומרים, כי קשיות וקשיחות מנוגדות מטבען, מה שמצריך בחירה של חומרי פלדה איכותיים מאוד. כדי למקסם את החיים האפקטיביים של ראש הריתוך, העלות גבוהה מאוד. המחיר של מכונות ריתוך קולי גבוה בדרך כלל מזה של מכונות לחיצה, וההשקעה הראשונית גבוהה יותר. בעת שימוש בכיווץ בצורת U, נדרשת חתיכה בצורת U עבור כל נקודת הידוק ברתמה. מוצרי רתמת תיל עם הרבה נקודות תקועים וקבוצות גדולות משתמשים במספר רב של חלקים בצורת U, מה שגורם לעלויות מצטברות גבוהות. לְדוּגמָה, המחיר של חלקים בצורת U הוא 0.05 יואן ליחידה, ומספר נקודות ההידוק של רתמת חיווט המונית הוא 100 חלקים/תלייה, ואז העלות הכוללת של הייצור 1,000 רתמת חיווט מונית חלקים בצורת U הוא 5,000 יואן.

2.5 ניתוח השוואתי של תפעול
לפני ריתוך קולי ולחיצת חלקים בצורת U, יש צורך למיין את חוטי הנחושת המופשטים של החוטים המרותכים כדי למנוע בעיות כגון חוטי נחושת מעוותים, קוצים, חוטי נחושת מפוזרים, וזיהום בחומרים זרים.
במהלך תהליך ריתוך קולי, החוטים צריכים להיות מסודרים אנכית חופפים, וחוטי שטח החתך הגדול צריכים להיות קרובים לראש כלי הריתוך למטה כדי להבטיח ריתוך מספיק. יש להניח את המוליכים כנגד משטח הסדן, בחוזקה אחד נגד השני, לספק מוצקות מספקת לאחר הריתוך. אורך חפיפת המוליכים צריך להיות בדרך כלל בין 5 מ"מ ו 7 מ.מ.. אם אורך החפיפה קצר מדי, קשה להבטיח את חוזק הריתוך. אם אורך החפיפה ארוך מדי, קצה הריתוך יתעוות בקלות, מה שהופך אותו לא נוח לתהליך הבא. חִמצוּן, חוטים שבורים, פגמים והתכה של שכבת הבידוד אינם מותרים בדרך כלל על פני השטח של מפרק הריתוך. התרשים הסכמטי של פעולת ריתוך קולי מוצג באיור 3.

דְמוּת 3, תרשים סכמטי של פעולת ריתוך קולי
ייצור כיווץ חלקים בצורת U מהיר והציוד פשוט. עֶקרוֹנִית, מספר החוטים המכווצים עבור חלקים בצורת U לא יעלה 5. סדר הערימה המומלץ של החוטים הוא מעבה לדק ומלמעלה למטה. יש ללחוץ את המוליך במלואו לתוך החלק המכווץ של חתיכת האגרוף. קצוות החוט צריכים להיות גלויים משני צידי החתיכה בצורת U ובאורך (ג) מהבידוד לחתכת האגרוף לא צריך להיות גדול מ 3 מ.מ., ואורך ליבת החוט היוצאת מתוך חתיכת האגרוף צריך להיות 0≤B≤1 מ"מ. התרשים הסכמטי של פעולת כיווץ הרכיבים בצורת U מוצג באיור 4.

דְמוּת 4, תרשים סכמטי של פעולת כיווץ חלקים בצורת U

3 – סיכום
לריתוך אולטרסאונד יש התנגדות נמוכה יותר, ירידת מתח קטנה יותר, מוליכות חשמלית טובה יותר ואמינות גבוהה יותר מאשר כיווץ חלקים בצורת U, אבל זה דורש השקעה גדולה בציוד, ראש הריתוך יקר יותר, והוא לא יכול לרתך מתכות מצופה. לכיווץ חלקים בצורת U יש מגוון רחב יותר של יישומים מאשר ריתוך קולי, והציוד פשוט וקל לתפעול. אוּלָם, חלקים בצורת U משתמשים בהרבה חומרים מתכלים. בהשוואה לריתוך קולי, לחלקים בצורת U יש התנגדות גבוהה יותר, נפילת מתח גדולה יותר, מוליכות גרועה יותר, ואמינות ירודה יותר. . יצרני רתמות חיווט לרכב צריכים לערוך הערכה מקיפה של שתי שיטות חיבור החוטים הללו ולבצע תצורות סבירות. אוּלָם, ריתוך קולי, כטכנולוגיית ריתוך מתקדמת חדשה, יש יתרונות ברורים כגון מוליכות מעולה והגנה על הסביבה, והוא כיוון הפיתוח של ייצור רתמות תיל לרכב.