Porównanie ultradźwiękowego spawania i obrusz w kształcie litery U

Kompleksowe porównanie zgrzewania ultradźwiękowego i wiązek przewodów do zaciskania typu U
I. Zasada działania

Spawanie ultradźwiękowe
Poprzez wibracje mechaniczne o wysokiej częstotliwości (zwykle 20 kHz lub 40 kHz), metalowa powierzchnia styku jest pocierana w celu wytworzenia ciepła, a fuzję molekularną osiąga się w stanie stałym. Należy do technologii spawania w fazie stałej. Nie jest wymagane żadne źródło prądu ani źródła ciepła o wysokiej temperaturze, aby uniknąć problemów z utlenianiem i odpryskami.

Zaciski miedziane w kształcie litery U. Otwarty kabel zaciskany. Zestaw asortymentowy do szybkiego okablowania

Wysokiej jakości złącza w wiązce przewodów samochodowych w kształcie litery U. Miedziane mosiężne zaciskane złącza do kabla 6-10 mm2

Zestaw asortymentowy złączy elektrycznych z pierścieniem, Łopata, Krupon, Szybkie rozłączenie, Wiązki przewodów zaciskanych

Zaciskanie typu U
Tłoczenie na zimno wielu przewodów za pomocą zacisków w kształcie litery U, połączenie mechaniczne poprzez tarcie powstające w wyniku odkształcenia fizycznego. Proces jest prosty, ale wewnątrz mogą znajdować się małe wgłębienia z powodu niewystarczającego odkształcenia.

Iii. Proces i koszt

Inwestycja sprzętowa
Początkowy koszt zgrzewarki ultradźwiękowej jest wysoki (wymagana jest specjalna głowica spawalnicza i bardzo precyzyjna regulacja parametrów), ale długoterminowe koszty utrzymania są niskie; Sprzęt do zaciskania typu U ma niski koszt, ale zaciski i formy wymagają częstej wymiany.

Efektywność produkcji
Zgrzewanie ultradźwiękowe ma dużą prędkość (<1 sekunda/punkt), który nadaje się do masowej produkcji; Zaciskanie typu U wymaga ręcznej pomocy w celu dostosowania położenia drutu, i wydajność jest nieco niższa.
„Wymagania materiałowe”.
Głowice do zgrzewania ultradźwiękowego wymagają specjalnych stopów o dużej odporności na zużycie (takich jak stopy tytanu), a proces produkcyjny jest złożony; Zaciski w kształcie litery U wykonane są głównie ze stopów miedzi lub aluminium, z wysokim stopniem standaryzacji.

Iv. „Ochrona środowiska i bezpieczeństwo”.
Spawanie ultradźwiękowe nie powoduje powstawania iskier, nie wymaga lutowania ani topnika, i jest zgodne z trendem zielonej produkcji;
Zagniatanie w kształcie litery U opiera się na odkształceniu fizycznym, i chociaż nie powoduje emisji, wymaga przetwarzania odpadów metalowych.

V. „Typowe scenariusze zastosowań”.
„Priorytetowe spawanie ultradźwiękowe”.:
Wiązki przewodów wysokiego napięcia do pojazdów nowych źródeł energii, pokładowe linie komunikacyjne (takie jak magistrala CAN), precyzyjne wiązki przewodów czujników, i inne dziedziny, które mają rygorystyczne wymagania dotyczące niskiej rezystancji i wysokiej niezawodności. „Priorytetowe zaciskanie w kształcie litery U”.:
Zwykłe wiązki przewodów niskiego napięcia, tanie wiązki przewodów do pojazdów, i scenariusze napraw tymczasowych.

Streszczenie
Spawanie ultradźwiękowe ma więcej zalet wydajności, trwałość, i ochrona środowiska, Ale koszt jest wyższy; Zaciśnięcie w kształcie litery U jest znane z ekonomii i elastyczności, i nadaje się do konwencjonalnych scenariuszy. Rzeczywisty wybór należy kompleksowo ocenić w połączeniu z konkretnymi wymaganiami procesu, budżety kosztów, i pozycjonowanie produktu.

Izolowany widelca typu U czerwony niebieski zaciska

Ultradźwiękowe spawanie metali końcówek z zaciskaniem izolacji – erminalna maszyna spawalnicza, Maszyna do ściągania izolacji i zaciskania

Wartość netto procesu ultradźwiękowego spawania metali

Zgrzewanie ultradźwiękowe i zaciskanie w kształcie litery U są szeroko stosowane w firmie jako dwie główne metody łączenia przewodów wiązek przewodów samochodowych. Inżynier zajmujący się wiązkami przewodów w tym artykule przedstawia głównie dwie metody łączenia przewodów, zgrzewanie ultradźwiękowe i zaciskanie w kształcie litery U, w produkcji i produkcji wiązek przewodów samochodowych. Przeprowadzono analizę porównawczą zalet i wad obu metod, które mogą stanowić punkt odniesienia przy doborze sposobów łączenia przewodów w procesie produkcji wiązek elektrycznych samochodów.

Ponieważ funkcje samochodowych urządzeń elektrycznych stają się coraz bardziej złożone, i jest coraz więcej odmian, wiązka przewodów służy jako medium do transmisji sygnału pomiędzy różnymi urządzeniami elektrycznymi w samochodzie. Zależności pętlowe pomiędzy przewodami wiązek przewodów stają się coraz bardziej złożone, a punktów kontrolnych między przewodami jest coraz więcej. Na przykład, w wiązce przewodów kabiny ciężkich samochodów ciężarowych znajdują się setki zaciętych punktów.
Dlatego, proces wykrawania jest bardzo ważną częścią procesu zagniatania wiązek przewodów. Kwestie takie jak wybór metod wykrawania i dobór sprzętu do wykrawania muszą być brane pod uwagę przez projektantów procesów wiązek przewodów, a nawet przez produkcję firmy.

1 – Główne metody i wprowadzenie sprawdzania wiązek samochodowych
W branży wiązek przewodów samochodowych, dziurkowanie oznacza łączenie odsłoniętych drutów miedzianych po zdjęciu izolacji z każdego drutu poprzez spawanie lub zagniatanie w celu utworzenia pętli. Punkt zablokowania odnosi się do pozycji, w której zablokowana jest każda wiązka przewodów. W zależności od położenia zablokowanego punktu pomiędzy drutami, metodę wykrawania można podzielić na dziurkowanie otwierające i dziurkowanie dokujące.
Otwarte dziurkowanie oznacza, że ​​linia główna to cały przewodnik, a punkt mocowania znajduje się na linii głównej, ale nie na obu jej końcach. Pozostałe przewody są przyspawane w miejscu zdjęcia izolacji z przewodu głównego, dlatego nazywa się to również uderzeniem środkowym.
Dziurkowanie doczołowe oznacza, że ​​punkt mocowania znajduje się na końcu drutu, a jeden koniec drutu jest podłączony do jednego końca innych drutów, które należy przebić przez zaciśnięcie lub spawanie. Może to być jeden przewodnik i wiele przewodników, lub dwa lub więcej przewodów i wiele przewodów. Druty, w których oba końce biorą udział w wykrawaniu, nazywane są drutami przejściowymi. Wykrawanie jednostronne to specjalny sposób dziurkowania doczołowego, to jest, wszystkie przewody są spawane lub zaciskane po tej samej stronie. Dziurkowanie otwierające i dziurkowanie dokujące pokazano na rysunku 1.
Postać 1, Schemat ideowy usuwania izolacji i dokowania przewodów.
W zależności od wyposażenia i zasad, wykrawanie można podzielić na dwa rodzaje: zgrzewanie ultradźwiękowe i zaciskanie części w kształcie litery U.
Spawanie ultradźwiękowe to metoda spawania wykorzystująca wibracje mechaniczne o wysokiej częstotliwości w celu ponownego połączenia powierzchni materiału spawalniczego. Jest to proces pomiędzy zgrzewaniem na zimno a zgrzewaniem tarciowym. Przekształca energię elektryczną o niskiej częstotliwości w energię elektryczną o wysokiej częstotliwości, następnie przekształca energię elektryczną o wysokiej częstotliwości w energię wibracji mechanicznych o wysokiej częstotliwości, a następnie przekazuje energię wibracji mechanicznych o wysokiej częstotliwości na powierzchnie dwóch metali, które należy zespawać. I zastosuj pionowy nacisk na powierzchnię spawania, powodując tarcie dwóch metalowych powierzchni o siebie w celu wygenerowania energii cieplnej potrzebnej do stopienia metalu, i pod krótkim ciśnieniem, stop utworzy stopienie pomiędzy warstwami molekularnymi, gdy powierzchnia wiążąca zestali się.
Zasadę zgrzewania ultradźwiękowego pokazano na rysunku 2. Do zaciskania części w kształcie litery U, części w kształcie litery U i zaciskarkę dobiera się na podstawie całkowitej średnicy drutu styków. Dla każdego typu elementu w kształcie litery U opracowano specjalną matrycę do zaciskania i szczęki, a następnie dwa lub więcej drutów jest tłoczonych na zimno za pomocą sprzętu do zaciskania elementów w kształcie litery U. Zaciskanie elementu w kształcie litery U polega na prostym fizycznym przeciśnięciu miedzianego drutu przez część metalową w kształcie litery U., a tarcie powierzchniowe pomiędzy sąsiednimi drutami miedzianymi służy do zapewnienia połączenia pomiędzy drutem a elementem w kształcie litery U.
Postać 2 Schemat ideowy zasady zgrzewania ultradźwiękowego

2 – Analiza porównawcza zgrzewania ultradźwiękowego i zagniatania części w kształcie litery U
2.1 Analiza porównawcza właściwości przewodzących
Spadek napięcia jest ważnym wskaźnikiem właściwości przewodzących drutu. Tak zwany spadek napięcia odnosi się do różnicy potencjałów powstającej na rezystorze podczas przepływu prądu. Zgodnie z prawem Ohma U=RI, gdy prąd w obwodzie jest stały, napięcie jest proporcjonalne do rezystancji, to jest, tym większy opór, tym większy spadek napięcia, i tym mniejszy opór, im mniejszy spadek napięcia. Spadek napięcia U izolowanego przewodu oblicza się ze wzoru:
U=IPL/A
(1) W formule, U – spadek napięcia; P – rezystywność; L – długość drutu; A — pole przekroju poprzecznego drutu.
Zaciskanie w kształcie litery U to proste wytłaczanie drutu miedzianego przewodnika w celu spowodowania fizycznego odkształcenia drutu miedzianego i utworzenia połączenia poprzez tarcie. Sąsiednie druty miedziane w drucie są nadal niezależnymi elementami metalowymi i nie mogą stykać się całkowicie, tworząc dziury. Istnienie tych pustek jest nieuniknione, co spowoduje wzrost rezystywności P części zaciskanej, spadek napięcia U wzrasta, i przewodność maleje, zmniejszając w ten sposób jakość transmisji sygnałów elektrycznych. Wpływają na normalne działanie sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Po zgrzewaniu ultradźwiękowym, sąsiednie metale są stopione w całość, co skutkuje lepszą gęstością niż część spawana części w kształcie litery U. Nie będzie żadnych pustych przestrzeni, oporność jest niska i bliska zeru, spadek napięcia spawania ultradźwiękowego jest niższy w tych samych warunkach, a przewodność i jakość transmisji sygnału są lepsze. Ponadto, część zgrzewana ultradźwiękowo ma niższy opór niż zagniatanie części w kształcie litery U, co zmniejsza akumulację ciepła spowodowaną rezystancją styku. W pewnym stopniu, unika się ryzyka jakościowego spalenia wiązek przewodów, spowodowanego miejscowym wzrostem temperatury wiązek przewodów.

2.2 Analiza porównawcza zakresu zastosowań
Zgrzewanie ultradźwiękowe jest bardzo skuteczne w poprawie jakości transmisji sygnału i przepustowości przewodów, i może również poprawić stabilność samochodowych układów elektrycznych. Na przykład, przewody o przekroju poprzecznym 10 mm2 lub więcej i sieć kontrolera (MÓC) przewody zazwyczaj wymagają spawania ultradźwiękowego. Jednakże, wibracje ultradźwiękowe zniszczą powłokę. Powłoki powierzchniowe miedzi, takie jak srebrzenie, cynkowanie, cynowanie, itp. może zapobiegać utlenianiu i poprawiać przewodność. Cynowanie drutu miedzianego ma ogromny wpływ na spawanie ultradźwiękowe. Temperatury topnienia cyny i miedzi są bardzo różne. Podczas spawania, warstwa cyny szybko przechodzi w stan stopiony, blokując w ten sposób połączenie atomów miedzi i wpływając na jakość spawania. Do drutów powlekanych, Zwykle wymagane jest zaciskanie w kształcie litery U.

2.3 Analiza porównawcza jakości spawania
Materiały do ​​spawania ultradźwiękowego mają właściwości metalu, które nie topią się i nie są kruche, i są w minimalnym stopniu podatne na wilgoć zewnętrzną, pył, ropę i gaz. Nie jest łatwo spowodować korozję, utlenianie i inne niepożądane warunki w drucie miedzianym, unikając w ten sposób pogorszenia przewodności wiązki przewodów i wydajności transmisji sygnału, a niezawodność zablokowanego połączenia jest wysoka. W rdzeniu drutu w części zaciskającej części w kształcie litery U występują naprężenia szczątkowe, i istnieje ryzyko odbicia metalu, i istnieje ryzyko utleniania i rdzy w trudnych warunkach pracy. Nie tak niezawodne jak zgrzewanie ultradźwiękowe. Zgrzewanie ultradźwiękowe ma w miejscu zgrzewania kształt prostokątny, bez luźnych przewodów rdzenia, połamane końcówki lub pęknięte przewody rdzenia, a przewody nie są zagięte i wychodzą prosto z miejsca zgrzewania. Zgrzewanie ultradźwiękowe może spowodować nadmierne wypływki spawalnicze i przebić rurkę termokurczliwą; koniec rdzenia drutu sięga tak, aby zachodzić na warstwę izolacyjną drutu; drut nie wychodzi w linii prostej od punktu wtopienia; rdzeń drutu wylatuje i przebija rurkę termokurczliwą. Wadliwy produkt spowodowany uszkodzeniem jednego lub większej liczby drutów rdzeniowych w wyniku procesu spawania (ogólnie, wymagane jest, aby liczba brakujących żył dla każdego przewodu nie przekraczała 10%). Kiedy części w kształcie litery U są zaciśnięte, rdzeń drutu może wyskoczyć i przebić ochronną rurkę termokurczliwą; koniec rdzenia drutu rozciąga się, zachodząc na warstwę izolacyjną drutu; osłona drutu jest dociskana przez element wykrawający; całkowita średnica drutu wykrawającego nie pasuje do elementu wykrawającego, itp.

2.4 Analiza porównawcza kosztów
Spawanie ultradźwiękowe wymaga materiałów metalowych o dobrej wytrzymałości (małe straty mechaniczne podczas transmisji fali dźwiękowej). Dlatego, najczęściej stosowanymi materiałami są stop aluminium i stop tytanu. Jednakże, ultradźwiękowe spawanie metali wymaga, aby głowica spawalnicza była odporna na zużycie (wymagana jest większa twardość), co utrudnia dobór materiałów, ponieważ twardość i wytrzymałość są z natury przeciwne, co wymaga doboru bardzo wysokiej jakości materiałów stalowych. Aby zmaksymalizować efektywną żywotność głowicy spawalniczej, koszt jest bardzo wysoki. Cena zgrzewarek ultradźwiękowych jest na ogół wyższa niż zgrzewarek, a początkowa inwestycja jest wyższa. Podczas stosowania zaciskania w kształcie litery U, dla każdego punktu mocowania uprzęży wymagany jest element w kształcie litery U. Produkty wiązek przewodów z wieloma zablokowanymi punktami i dużymi partiami wykorzystują dużą liczbę części w kształcie litery U, co skutkuje wysokimi skumulowanymi kosztami. Na przykład, cena części w kształcie litery U wynosi 0.05 RMB/sztuka, a liczba punktów mocowania wiązki przewodów kabiny wynosi 100 kawałki/wiszące, następnie całkowity koszt produkcji 1,000 Wiązka przewodów kabiny to części w kształcie litery U 5,000 RMB.

2.5 Analiza porównawcza operatywności
Przed zgrzewaniem ultradźwiękowym i zaciskaniem części w kształcie litery U, konieczne jest uporządkowanie pozbawionych izolacji drutów miedzianych ze spawanych drutów, aby uniknąć problemów, takich jak wypaczone druty miedziane, zadziory, rozproszone przewody miedziane, i zanieczyszczenie ciałami obcymi.
Podczas procesu zgrzewania ultradźwiękowego, przewody należy ułożyć pionowo na zakładkę, a druty o dużym przekroju poprzecznym powinny znajdować się blisko głowicy narzędzia spawalniczego poniżej, aby zapewnić wystarczające spawanie. Przewodniki należy przyłożyć do powierzchni kowadła, ściśle przylegające do siebie, aby zapewnić wystarczającą trwałość po spawaniu. Długość zakładki przewodów powinna zasadniczo mieścić się w przedziale pomiędzy 5 mm i 7 mm. Jeśli długość zakładki jest za krótka, trudno jest zapewnić wytrzymałość spawania. Jeśli długość zakładki jest zbyt długa, końcówka spawalnicza łatwo ulegnie wypaczeniu, co jest niewygodne dla następnego procesu. Utlenianie, przerwane przewody, Na powierzchni złącza spawanego z reguły nie są dopuszczalne defekty i stopienie warstwy izolacyjnej. Schemat ideowy operacji zgrzewania ultradźwiękowego pokazano na rysunku 3.

Postać 3, Schemat ideowy operacji zgrzewania ultradźwiękowego
Produkcja zagniatania części w kształcie litery U jest szybka, a sprzęt prosty. W zasadzie, liczba zaciśniętych drutów dla części w kształcie litery U nie powinna przekraczać 5. Zalecana kolejność układania drutów to od grubego do cienkiego i od góry do dołu. Przewód powinien być całkowicie wciśnięty w zaciśniętą część stempla. Końce drutu powinny być widoczne po obu stronach elementu w kształcie litery U i na długości (C) od izolacji do elementu przebijającego nie powinna być większa niż 3 mm, a długość rdzenia drutu wystającego z elementu wykrawającego powinna wynosić 0≤B≤1 mm. Schemat ideowy operacji zagniatania elementu w kształcie litery U pokazano na rysunku 4.

Postać 4, Schemat ideowy operacji zaciskania części w kształcie litery U

3 - Streszczenie
Zgrzewanie ultradźwiękowe ma niższą rezystancję, mniejszy spadek napięcia, lepsza przewodność elektryczna i wyższa niezawodność niż zaciskanie części w kształcie litery U, ale wymaga to dużych inwestycji w sprzęt, głowica spawalnicza jest droższa, i nie może spawać metali platerowanych. Zagniatanie części w kształcie litery U ma szerszy zakres zastosowań niż zgrzewanie ultradźwiękowe, a sprzęt jest prosty i łatwy w obsłudze. Jednakże, Części w kształcie litery U zużywają dużo materiałów eksploatacyjnych. W porównaniu ze spawaniem ultradźwiękowym, Części w kształcie litery U mają wyższą rezystancję, większy spadek napięcia, gorsza przewodność, i gorszą niezawodność. . Producenci wiązek przewodów samochodowych powinni przeprowadzić wszechstronną ocenę tych dwóch metod łączenia przewodów i dokonać rozsądnych konfiguracji. Jednakże, zgrzewanie ultradźwiękowe, jako nowa zaawansowana technologia spawania, ma oczywiste zalety, takie jak doskonała przewodność i ochrona środowiska, i jest kierunkiem rozwoju produkcji wiązek przewodów samochodowych.