超音波溶接とU字型の圧着ワイヤーハーネスの比較

超音波溶着とU型圧着ワイヤーハーネスを徹底比較
私. 動作原理

超音波溶着
高周波の機械振動による (通常は20kHzまたは40kHz), 金属接触面が擦れて熱が発生します, 分子融合は固体状態で達成されます. 固相溶接技術に属します. 酸化やスパッタの問題を回避するために、電流や高温の熱源は必要ありません。.

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U型圧着
U 字型端子を使用した複数のワイヤのコールド スタンピング, 物理的変形によって生じる摩擦による機械的接続. プロセスは簡単です, ただし、変形が不十分なため、内部に小さな空洞が存在する場合があります。.

iii. プロセスとコスト

設備投資
超音波溶着機は初期費用が高い (特殊な溶接ヘッドと高精度のパラメータ調整が必要), しかし長期的な維持費は安い; U型圧着装置は低コストです, ただし端子や金型は頻繁に交換する必要がある.

生産効率
超音波溶着は速度が速い (<1 秒/ポイント), 量産に適している; U タイプの圧着では、ワイヤの位置を調整するために手動の支援が必要です, そして効率はわずかに低くなります.
‌材料要件‌
超音波溶接ヘッドには耐摩耗性の高い特殊合金が必要です (チタン合金など), そして製造工程も複雑です; U 字型端子の多くは銅またはアルミニウム合金です。, 高度な標準化が施された.

IV. ‌環境保護と安全‌
超音波溶接では火花が発生しません, はんだやフラックスは必要ありません, グリーン製造のトレンドと一致しています‌;
U字型圧着は物理的変形に依存します, 排出物はありませんが、, 金属廃棄物の処理が必要です.

V. ‌典型的なアプリケーションシナリオ‌
‌超音波溶接を優先‌:
新エネルギー車用高圧ワイヤーハーネス, 船内通信回線 (CANバスなど), 精密センサーワイヤーハーネス, 低抵抗、高信頼性の要求が厳しい分野など. ‌U字圧着優先‌:
一般低圧ワイヤーハーネス, 低コストの車両用ワイヤーハーネス, および一時的な修復シナリオ.

まとめ
超音波溶接には、パフォーマンスにおいてより多くの利点があります, 耐久性, 環境保護, しかし、コストは高くなっています; U字型の圧着は、その経済と柔軟性で知られています, 従来のシナリオに適しています. 実際の選択は、特定のプロセス要件と組み合わせて包括的に評価する必要があります, コスト予算, および製品のポジショニング.

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絶縁圧着による端子の超音波金属溶接 – 端子溶接機, ストリップおよび圧着機

超音波金属溶接プロセスの純価値

自動車用ワイヤーハーネスの電線の接続方法としては、超音波溶着とU字圧着が2大方式として当社で広く採用されています。. この記事ではワイヤーハーネスエンジニアが主に電線間の2つの接続方法を紹介します。, 超音波溶着とU字圧着, 自動車用ワイヤーハーネスの製造および製造における. これら 2 つの方法の長所と短所を比較分析しました。, 自動車用ワイヤーハーネスの製造工程における電線間の接続方法の選定の参考になります。.

自動車電装品の機能はますます複雑化しています。, そして種類もどんどん増えています, ワイヤーハーネスは、自動車内のさまざまな電化製品間の信号伝送の媒体として機能します。. ワイヤーハーネスのワイヤー間のループ関係はますます複雑になっています, 電線間にはチェックインポイントがますます増えています. 例えば, 大型トラックのキャブワイヤーハーネスには何百もの固着点がある.
したがって, パンチングプロセスはワイヤーハーネス圧着プロセスの非常に重要な部分です. 打ち抜き方法の選択や打ち抜き設備の選択などの問題は、ワイヤー ハーネスのプロセス設計者だけでなく、企業の生産担当者も考慮する必要があります。.

1 – 自動車ワイヤーハーネスチェックインの主な方法と導入
自動車用ワイヤーハーネス業界では, 打ち抜き加工とは、各線の絶縁体を溶接や圧着で剥ぎ取り、露出した銅線を接続してループ状にすることを指します。. 固着点とは、各ワイヤーハーネスが固着している位置を指します。. ワイヤー間の固着点の位置に応じて, パンチング方法はオープニングパンチングとドッキングパンチングに分けられます。.
オープンパンチングとは、主線が導体全体であり、クランプポイントが主線上にあり、主線の両端ではないことを意味します。. 主線の被覆を剥いだ位置に残りの電線を溶接, そのため、ミッドストリッピングパンチとも呼ばれます.
バットパンチングとは、クランプポイントがワイヤーの端にあることを意味します。, ワイヤの一端は、圧着または溶接によって穴を開ける必要がある他のワイヤの一端に接続されます。. 1 つの導体または複数の導体にすることができます, または 2 つ以上の導体と複数の導体. 両端がパンチングに関与しているワイヤーを渡りワイヤーと呼びます. 片面パンチは突合せパンチの特殊な方法です。, つまり, すべてのワイヤは同じ側で溶接または圧着されています. オープニングパンチインとドッキングパンチインを図に示します。 1.
形 1, ワイヤーのストリッピングとドッキングの概略図.
装置と原理に応じて, パンチングは2種類に分けられます: 超音波溶着とU字部品の圧着.
超音波溶接は、高周波の機械振動を利用して溶接材料の表面を再結合させる溶接方法です。. 冷間圧接と摩擦圧接の中間の工程です. 低周波の電気を高周波の電気に変換します。, 次に、高周波電気エネルギーを高周波機械振動エネルギーに変換します。, 次に、高周波の機械的振動エネルギーを溶接する必要がある 2 つの金属の表面に伝達します。. そして溶接面に垂直方向の圧力を加えます, 2 つの金属表面を互いにこすり合わせて熱エネルギーを発生させ、金属を溶かします。, そして短いプレッシャーの下で, 結合表面が固化すると、溶融物が分子層間に融合を形成します。.
超音波溶着の原理を図に示します。 2. U字部品の圧着用, コンタクトの総線径に基づいてU字部品と圧着機を選択します. 特殊な圧着ダイスとジョーが各タイプの U 字型ピースに合わせて開発されています。, その後、U 字型ピース圧着装置を使用して 2 本以上のワイヤを一緒にコールドスタンプします。. U 字型ピースの圧着は、金属片の U 字型部分を通してワイヤーの銅線を物理的に押し込むだけです。, 隣接する銅線間の表面摩擦を利用して、銅線と U 字型部分との接続を確実にします。.
形 2 超音波溶着原理の模式図

2 – 超音波溶着とU字部品の圧着の比較分析
2.1 導電特性の比較分析
電圧降下はワイヤの導電性能を示す重要な指標です. いわゆる電圧降下とは、電流が流れるときに抵抗器の両端に形成される電位差を指します。. オームの法則によると、U=RI, 回路の電流が一定の場合, 電圧は抵抗に比例します, つまり, 抵抗が大きいほど, 電圧降下が大きいほど, そして抵抗が小さいほど, 電圧降下が小さいほど. 絶縁導体の電圧降下 U は次のように計算されます。:
U=IPL/A
(1) 式では, U—電圧降下; P - 抵抗率; L - ワイヤの長さ; A - ワイヤ断面積.
U 字型圧着は、導体の銅線を単純に押し出し、銅線を物理的に変形させ、摩擦によって接続を確立します。. ワイヤ内の隣接する銅線は依然として独立した金属実体であり、完全に接触して穴を形成することはできません。. これらの空隙の存在は避けられない, これにより、圧着部の抵抗率 P が増加します。, 増加する電圧降下 U, そして導電率は低下します, それにより電気信号の伝送品質が低下します. 電気および電子機器の通常の動作に影響を与える. 超音波溶着後, 隣接する金属が融合して全体が形成されます, その結果、U 字型部品の溶接部分よりも優れた密度が得られます。. 空白は存在しません, 抵抗率は低く、ゼロに近い, 同じ条件下では超音波溶接の方が電圧降下が低い, 導電性と信号伝送品質が向上します. 加えて, 超音波溶着部はU字部圧着より抵抗が低い, 接触抵抗による熱の蓄積を軽減します。. ある程度まで, ワイヤーハーネスの局所的な温度上昇によるワイヤーハーネスの焼損の品質上の危険を回避します。.

2.2 利用範囲の比較分析
超音波溶着は、ワイヤの信号伝達品質と電流伝達能力の向上に非常に効果的です。, 自動車の電気システムの安定性も向上します. 例えば, の断面積を持つワイヤ 10 mm2以上およびコントローラエリアネットワーク (できる) ワイヤーは通常超音波溶接が必要です. しかし, 超音波振動はコーティングを破壊します. 銀メッキなどの銅表面コーティング, 亜鉛メッキ, 錫メッキ, 等. 酸化を防ぎ、導電性を向上させることができます. 銅線の錫メッキは超音波溶接に大きな影響を与えます. 錫と銅の融点は大きく異なります. 溶接中, 錫層は急速に溶融状態になります, したがって、銅原子の結合がブロックされ、溶接品質に影響を与えます。. 被覆電線用, 通常はU字圧着が必要です.

2.3 溶接品質の比較分析
超音波溶接材料は、非溶融および非脆性の金属特性を備えています。, 外部湿気の影響を最小限に抑えます, ほこり, 石油とガス. 腐食を起こしにくい, 銅線の酸化やその他の望ましくない状態, これにより、ワイヤーハーネスの導電性と信号伝送性能の低下を回避します。, 接続固着の信頼性が高い. U字部品の圧着部の芯線に残留応力が発生している, 金属スタンピングのリバウンドの危険性があります, 過酷な使用条件下では酸化や錆びの危険性があります。. 超音波溶接ほど信頼性はありません. 超音波溶着は溶着点が長方形になります, 芯線の緩みがないこと, 端が折れたり、芯線に亀裂が入ったり, ワイヤーは曲がらず、融着点からまっすぐに引き出されます。. 超音波溶接を行うと過度の溶接バリが発生し、保護用の熱収縮チューブに穴が開く可能性があります。; ワイヤーコアの端がワイヤー絶縁層に重なるように伸びています; 融着点からワイヤーが真っ直ぐに出ない; ワイヤーの芯が飛び出て保護用の熱収縮チューブを突き破る. 溶接工程による芯線の断線による不良品 (一般的に, 各ワイヤの欠落芯線の数が以下を超えないようにする必要があります。 10%). U字部分をかしめた場合, ワイヤーコアが飛び出し、保護用の熱収縮チューブを突き破る可能性があります。; ワイヤーコアの端が伸びてワイヤー絶縁層に重なる; ワイヤーシースがパンチングピースで押される; パンチングワイヤーの合計直径がパンチングピースと一致しません, 等.

2.4 コストの比較分析
超音波溶接には靭性の高い金属材料が必要です (音波伝達時の機械的損失が少ない). したがって, 最も一般的に使用される材料はアルミニウム合金とチタン合金です. しかし, 超音波金属溶接には、溶接ヘッドが耐摩耗性であることが必要です (より高い硬度が必要です), 材料の選択がさらに難しくなる, 硬度と靱性は本質的に相反するものであるため、, 非常に高品質の鋼材を選択する必要があります. 溶接ヘッドの有効寿命を最大化するには, コストが非常に高い. 超音波溶着機の価格は一般的に圧着機よりも高価です, そして初期投資も高くなる. U字圧着の場合, ハーネスの各クランプポイントに U 字型の部品が必要です. 固着箇所が多くロット数の多いワイヤーハーネス製品には、U字部品が多く使用されています, 累積コストが高くなる. 例えば, U字部分の価格は 0.05 人民元/個, キャブ ワイヤリング ハーネスのクランプ ポイントの数は 100 ピース/吊り下げ, 次に、総生産コスト 1,000 キャブワイヤーハーネスのU字パーツは 5,000 人民元.

2.5 操作性の比較分析
超音波溶着・U字部品圧着前, 銅線の曲がりなどのトラブルを避けるために、溶接線の剥げた銅線を選別する必要があります。, バリ, 散乱した銅線, 異物混入や.
超音波溶着プロセス中, ワイヤーは垂直に重なって配置する必要があります, 十分な溶接を確保するには、断面積の大きいワイヤを下の溶接ツール ヘッドの近くに配置する必要があります。. 導体はアンビル表面に接して配置する必要があります, ぴったりとお互いに, 溶接後に十分な堅牢性を得るために. 導体の重なり部分の長さは通常、次の範囲内である必要があります。 5 mmと 7 んん. 重ね合わせ長さが短すぎる場合, 溶接強度の確保が難しい. 重ね合わせ長さが長すぎる場合, 溶接端が歪みやすくなります, 次の工程に不都合が生じる. 酸化, 壊れたワイヤー, 溶接接合部の表面に欠陥や絶縁層の溶融は通常認められません。. 超音波溶着作業の概略図を図に示します。 3.

形 3, 超音波溶着作業の模式図
U字部品の圧着生産が早く、設備もシンプル. 原則として, U 字型部品の圧着ワイヤの数は以下を超えてはなりません 5. 推奨されるワイヤの積み重ね順序は、太いものから細いもの、上から下の順です。. 導体はパンチピースの圧着部分に完全に押し込まれる必要があります. ワイヤーの端は U 字型部分の両側に見えるようにし、長さは (c) 断熱材からパンチングピースまでの長さは以下を超えてはなりません 3 んん, パンチングピースから出るワイヤーコアの長さは0≦B≦1 mmである必要があります。. U字部品の圧着作業の概略図を図に示します。 4.

形 4, U字部品圧着作業模式図

3 - まとめ
超音波溶接は抵抗率が低い, 電圧降下が小さい, U字部品圧着よりも導電性が高く信頼性が高い, しかし、それには多額の設備投資が必要です, 溶接ヘッドは高価です, メッキ金属は溶接できません. U字部品の圧着は超音波溶着よりも応用範囲が広い, 設備もシンプルで操作も簡単です. しかし, U字部分は消耗品が多い. 超音波溶着との比較, U字型部品は抵抗率が高い, 電圧降下が大きくなる, 導電性が低い, そして信頼性も低い. . 自動車用ワイヤーハーネスメーカーは、これら 2 つの電線接続方法を総合的に評価し、合理的な構成を行う必要があります。. しかし, 超音波溶接, 新たな先進溶接技術として, 優れた導電性や環境保護などの明らかな利点があります, 自動車用ワイヤーハーネス製造の発展方向です.