Ultraskaņas metināšanas un U-veida presēšanas stiepļu instalāciju salīdzinājums

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

Ultraskaņas metināšana
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

Vadu elektrisko savienotāju sortimenta komplekts ar gredzenu, Lāpsta, Muca, Ātrā atvienošana, Gofrētās vadu siksnas

U veida gofrēšana
Vairāku vadu aukstā štancēšana, izmantojot U-veida spailes, mehānisks savienojums caur berzi, ko rada fiziskas deformācijas. Process ir vienkāršs, bet iekšpusē var būt sīki dobumi nepietiekamas deformācijas dēļ.

III. Process un izmaksas

Iekārtu investīcijas
Ultraskaņas metināšanas iekārtas sākotnējās izmaksas ir augstas (nepieciešama īpaša metināšanas galviņa un augstas precizitātes parametru regulēšana), bet ilgtermiņa uzturēšanas izmaksas ir zemas; U veida presēšanas iekārtai ir zemas izmaksas, bet spailes un veidnes ir bieži jāmaina.

Ražošanas efektivitāte
Ultraskaņas metināšanai ir ātrs ātrums (<1 otrais/punkts), kas ir piemērots masveida ražošanai; U veida gofrēšanai nepieciešama manuāla palīdzība, lai pielāgotu stieples pozīciju, and the efficiency is slightly lower.
‌Material requirements‌
Ultrasonic welding heads require special alloys with high wear resistance (such as titanium alloys), and the manufacturing process is complex; 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. ‌Typical application scenarios‌
‌Prioritized ultrasonic welding‌:
High-voltage wiring harnesses for new energy vehicles, on-board communication lines (piemēram, CAN kopne), precision sensor wiring harnesses, un citās jomās, kurās ir stingras prasības zemai pretestībai un augstai uzticamībai. Prioritāra U veida gofrēšana:
Parasta zemsprieguma vadu instalācija, zemu izmaksu transportlīdzekļu elektroinstalācijas, un pagaidu remonta scenāriji.

Kopsavilkums
Ultraskaņas metināšanai ir vairāk priekšrocību veiktspējā, izturību, un vides aizsardzība, bet izmaksas ir lielākas; U-veida gofrēšana ir pazīstama ar savu ekonomiju un elastību, un ir piemērots parastajiem scenārijiem. Faktiskā atlase ir vispusīgi jāizvērtē kopā ar specifiskām procesa prasībām, izmaksu budžeti, un produkta pozicionēšana.

Izolētas U veida dakšas sarkanzils spaiļu komplekts elektrisko vadu kabeļu gofrēšanas lāpstas gredzenu savienotāju sortiments

Ultraskaņas metāla metināšana spailēm ar izolācijas gofrēšanu – ermināla metināšanas iekārta, Noņemšanas un gofrēšanas mašīna

Ultraskaņas metāla metināšanas procesa neto vērtība

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.

As the functions of automotive electrical appliances become more and more complex, and there are more and more varieties, the wiring harness serves as the medium for signal transmission between various electrical appliances in the automobile. The loop relationships between wire harness wires are becoming more and more complex, and there are more and more check-in points between wires. Piemēram, there are hundreds of stuck points in the cab wiring harness of heavy-duty trucks.
Tāpēc, the punching process is a very important part of the wire harness crimping process. Issues such as the selection of punching methods and the selection of punching equipment must be considered by wire harness process designers and even company production.

1 – The main methods and introduction of car wiring harness check-in
In the automotive wiring harness industry, punching refers to connecting the exposed copper wires after stripping off the insulation of each wire by welding or crimping to form a loop. The stuck point refers to the position where each wire harness is stuck. According to the position of the stuck point between the wires, the punching method can be divided into opening punching and docking punching.
Open punching means that the main line is a whole conductor and the clamping point is on the main line but not at both ends of the main line. The remaining wires are welded at the position where the main wire’s insulation is stripped off, so it is also called mid-stripping punch.
Butt punching means that the clamping point is at the end of the wire, and one end of the wire is connected to one end of other wires that need to be punched through crimping or welding. It can be one conductor and multiple conductors, or two or more conductors and multiple conductors. The wires in which both ends are involved in punching are called transition wires. Single-side punching is a special way of butt punching, tas ir, all wires are welded or crimped on the same side. The opening punch-in and docking punch-in are shown in Figure 1.
Figūra 1, Schematic diagram of wire stripping and docking.
Depending on the equipment and principles, punching can be divided into two types: ultrasonic welding and U-shaped parts crimping.
Ultrasonic welding is a welding method that uses high-frequency mechanical vibration to recombine the surface of the welding material. Tas ir process starp aukstā spiediena metināšanu un berzes metināšanu. Tas pārvērš zemfrekvences elektroenerģiju augstfrekvences elektroenerģijā, tad pārvērš augstfrekvences elektrisko enerģiju augstfrekvences mehāniskās vibrācijas enerģijā, un pēc tam pārraida augstfrekvences mehāniskās vibrācijas enerģiju uz divu metālu virsmām, kuras nepieciešams metināt. Un pielieciet vertikālu spiedienu uz metināšanas virsmu, liekot abām metāla virsmām berzēties viena pret otru, radot siltumenerģiju metāla kausēšanai, un zem īsa spiediena, kausējums veidos saplūšanu starp molekulārajiem slāņiem, kad savienojošā virsma sacietēs.
Ultraskaņas metināšanas princips ir parādīts attēlā 2. U-veida detaļu gofrēšanai, 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.
Figūra 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. Tā sauktais sprieguma kritums attiecas uz potenciālu starpību, kas veidojas pāri rezistoram, kad strāva plūst. Saskaņā ar Oma likumu U=RI, kad ķēdes strāva ir nemainīga, spriegums ir proporcionāls pretestībai, tas ir, jo lielāka pretestība, jo lielāks sprieguma kritums, un jo mazāka pretestība, jo mazāks sprieguma kritums. Izolēta vadītāja sprieguma kritumu U aprēķina kā:
U=IPL/A
(1) Formulā, U - sprieguma kritums; P — pretestība; L — stieples garums; A — stieples šķērsgriezuma laukums.
U-veida gofrēšana ir vienkārša vadītāja vara stieples ekstrūzija, lai izraisītu vara stieples fizisku deformāciju, lai izveidotu savienojumu ar berzi. Blakus esošie vara vadi stieplē joprojām ir neatkarīgi metāla elementi, un tie nevar pilnībā saskarties, veidojot caurumus. Šo tukšumu esamība ir neizbēgama, kas izraisīs presēšanas daļas pretestības P palielināšanos, sprieguma kritums U palielināsies, un vadītspēja samazināsies, tādējādi samazinot elektrisko signālu pārraides kvalitāti. Ietekmē elektrisko un elektronisko iekārtu normālu darbību. Pēc ultraskaņas metināšanas, blakus esošie metāli ir sapludināti veselumā, kas rada labāku blīvumu nekā U veida detaļu metināšanas daļa. Tukšumu nebūs, pretestība ir zema un tuvu nullei, ultraskaņas metināšanas sprieguma kritums tādos pašos apstākļos ir mazāks, un vadītspēja un signāla pārraides kvalitāte ir labāka. Papildus, ultraskaņas metināšanas daļai ir mazāka pretestība nekā U-veida daļas gofrēšanai, kas samazina kontakta pretestības radīto siltuma uzkrāšanos. To a certain extent, the quality hazard of wire harness burning caused by the local temperature increase of the wire harness is avoided.

2.2 Comparative analysis of usage scope
Ultrasonic welding is very effective in improving the signal transmission quality and current transmission capacity of wires, and can also improve the stability of automobile electrical systems. Piemēram, wires with a cross-sectional area of 10 mm2 or more and Controller Area Network (Bēgt) wires generally require ultrasonic welding. Tomēr, ultrasonic vibration will destroy the coating. Copper surface coatings such as silver plating, zinc plating, skārda pārklāšana, utt.. can prevent oxidation and improve conductivity. Tin plating of copper wire has a great impact on ultrasonic welding. The melting points of tin and copper are very different. During welding, alvas slānis ātri nonāk kausētā stāvoklī, tādējādi bloķējot vara atomu kombināciju un ietekmējot metināšanas kvalitāti. Pārklātiem vadiem, Parasti ir nepieciešama U-veida gofrēšana.

2.3 Metināšanas kvalitātes salīdzinošā analīze
Ultraskaņas metināšanas materiāliem ir metāla īpašības, kas nav kušanas un nav trauslas, un tos minimāli ietekmē ārējais mitrums, putekļi, nafta un gāze. Nav viegli izraisīt koroziju, oksidēšanās un citi nevēlami apstākļi vara stieplē, tādējādi izvairoties no vadu instalācijas vadītspējas un signāla pārraides veiktspējas pasliktināšanās, un iestrēgušā savienojuma uzticamība ir augsta. Stieples serdenī U-veida detaļu gofrēšanas daļā ir atlikušie spriegumi, un pastāv metāla štancēšanas atsitiena risks, un skarbos darba apstākļos pastāv oksidēšanās un rūsas risks. Nav tik uzticama kā ultraskaņas metināšana. Ultraskaņas metināšanai metināšanas punktā ir taisnstūra forma, bez vaļīgiem serdes vadiem, salauzti gali vai saplaisājuši serdes vadi, un vadi nav saliekti un izved tieši no saplūšanas punkta. Ultraskaņas metināšana var izraisīt pārmērīgu metināšanas uzliesmojumu un caurdurt aizsargājošo termosarūkošo cauruli; stieples serdes gals stiepjas, lai pārklātu stieples izolācijas slāni; vads nenāk ārā taisnā līnijā no saplūšanas punkta; stieples serde izlido un caurdur aizsargājošo termiski saraušanās cauruli. Bojāts izstrādājums, ko izraisījis viens vai vairāki vadi, kas salauzti metināšanas procesa dēļ (vispār, it is required that the number of missing core wires for each wire does not exceed 10%). When U-shaped parts are crimped, the wire core may fly out and pierce the protective heat shrink tube; the end of the wire core stretches to overlap the wire insulation layer; the wire sheath is pressed by the punching piece; the total diameter of the punching wire does not match the punching piece, utt..

2.4 Comparative analysis of costs
Ultrasonic welding requires metal materials with good toughness (small mechanical loss during sound wave transmission). Tāpēc, the most commonly used materials are aluminum alloy and titanium alloy. Tomēr, ultrasonic metal welding requires the welding head to be wear-resistant (higher hardness is required), which makes the selection of materials more difficult, because hardness and toughness are inherently opposed, kas prasa ļoti augstas kvalitātes tērauda materiālu izvēli. Lai maksimāli palielinātu metināšanas galviņas kalpošanas laiku, izmaksas ir ļoti augstas. Ultraskaņas metināšanas iekārtu cena parasti ir augstāka nekā presēšanas iekārtu cena, un sākotnējie ieguldījumi ir lielāki. Izmantojot U-veida gofrēšanu, katram siksnas stiprinājuma punktam ir nepieciešams U-veida gabals. Stiepļu instalācijas izstrādājumos ar daudziem iestrēgušiem punktiem un lielām partijām tiek izmantots liels skaits U formas detaļu, kā rezultātā rodas lielas kumulatīvās izmaksas. Piemēram, U veida detaļu cena ir 0.05 RMB/gab, un kabīnes vadu instalācijas stiprinājuma punktu skaits ir 100 gabali/karināms, tad kopējās ražošanas izmaksas 1,000 kabīnes elektroinstalācijas U-veida daļas ir 5,000 RMB.

2.5 Darbspējas salīdzinošā analīze
Pirms ultraskaņas metināšanas un U-veida detaļu presēšanas, ir nepieciešams sakārtot metināto vadu atdalītos vara vadus, lai izvairītos no tādām problēmām kā deformēti vara vadi, urbumi, izkaisīti vara vadi, un piesārņojums ar svešķermeņiem.
Ultraskaņas metināšanas procesā, vadi jānovieto vertikāli, pārklājoties, un liela šķērsgriezuma laukuma vadiem jāatrodas tuvu metināšanas instrumenta galvai zemāk, lai nodrošinātu pietiekamu metināšanu. Vadi jānovieto pret laktas virsmu, cieši viens pret otru, nodrošināt pietiekamu cietību pēc metināšanas. Vadītāju pārklāšanās garumam parasti jābūt starp 5 mm un 7 mm. Ja pārklāšanās garums ir pārāk īss, ir grūti nodrošināt metināšanas izturību. Ja pārklāšanās garums ir pārāk garš, metināšanas gals viegli deformēsies, padarot to neērtu nākamajam procesam. Oksidācija, Salauzti vadi, defects and melting of the insulation layer are generally not allowed on the surface of the welding joint. The schematic diagram of ultrasonic welding operation is shown in Figure 3.

Figūra 3, Schematic diagram of ultrasonic welding operation
U-shaped parts crimping production is fast and the equipment is simple. In principle, the number of crimped wires for U-shaped parts should not exceed 5. The recommended stacking order of wires is from thick to thin and from top to bottom. The conductor should be fully pressed into the crimped portion of the punch piece. The wire ends should be visible on both sides of the U-shaped piece and the length (C) from the insulation to the punching piece should not be greater than 3 mm, un stieples serdes garumam, kas stiepjas no caurumošanas daļas, jābūt 0≤B≤1 mm. U-veida detaļu presēšanas darbības shematiskā diagramma ir parādīta attēlā 4.

Figūra 4, U-veida detaļu presēšanas darbības shematiskā diagramma

3 – Kopsavilkums
Ultraskaņas metināšanai ir zemāka pretestība, mazāks sprieguma kritums, labāka elektrovadītspēja un lielāka uzticamība nekā U formas detaļu gofrēšana, bet tas prasa lielus ieguldījumus aprīkojumā, metināšanas galva ir dārgāka, un tas nevar metināt pārklātus metālus. U-veida detaļu presēšanai ir plašāks pielietojuma klāsts nekā ultraskaņas metināšanai, un aprīkojums ir vienkāršs un viegli lietojams. Tomēr, U-veida daļām tiek izmantots daudz palīgmateriālu. Salīdzinājumā ar ultraskaņas metināšanu, U veida daļām ir lielāka pretestība, lielāks sprieguma kritums, sliktāka vadītspēja, un sliktāka uzticamība. . Automobiļu vadu instalācijas ražotājiem ir jāveic šo divu vadu savienojuma metožu visaptverošs novērtējums un jāveic saprātīgas konfigurācijas. Tomēr, ultraskaņas metināšana, kā jauna progresīva metināšanas tehnoloģija, ir acīmredzamas priekšrocības, piemēram, izcila vadītspēja un vides aizsardzība, un ir automobiļu vadu instalācijas ražošanas attīstības virziens.