Comparação de soldagem ultrassônica e chicotes de arame de crimpagem em forma de U

Comparação abrangente de soldagem ultrassônica e chicote elétrico de crimpagem tipo U
EU. Princípio de funcionamento

Soldagem ultrassônica
Através de vibração mecânica de alta frequência (geralmente 20kHz ou 40kHz), a superfície de contato do metal é friccionada para gerar calor, e a fusão molecular é alcançada no estado sólido. Pertence à tecnologia de soldagem em fase sólida. Nenhuma fonte de calor atual ou de alta temperatura é necessária para evitar problemas de oxidação e respingos.

Terminais de cobre em formato de U, cabo de fio de crimpagem de barril aberto, kit de sortimento de conector de encaixe rápido

Conectores de chicote de fiação de carro tipo U em formato de U de alta qualidade Conectores de junção de crimpagem de latão de cobre para cabo 6-10mm2

Kit de sortimento de conectores elétricos de fio com anel, Pá, Bunda, Desconexão rápida, Chicotes de fios de crimpagem

Crimpagem tipo U
Estampagem a frio de vários fios usando terminais em forma de U, conexão mecânica através do atrito gerado pela deformação física. O processo é simples, mas pode haver pequenas cavidades no interior devido à deformação insuficiente.

Iii. Processo e custo

Investimento em equipamentos
O custo inicial da máquina de solda ultrassônica é alto (cabeça de soldagem especial e ajuste de parâmetros de alta precisão são necessários), mas o custo de manutenção a longo prazo é baixo; Equipamento de crimpagem tipo U tem baixo custo, mas terminais e moldes precisam ser substituídos com frequência.

Eficiência de produção
A soldagem ultrassônica tem uma velocidade rápida (<1 segundo/ponto), que é adequado para produção em massa; A crimpagem tipo U requer assistência manual para ajustar a posição do fio, e a eficiência é ligeiramente menor.
‌Requisitos de materiais‌
Cabeças de soldagem ultrassônica requerem ligas especiais com alta resistência ao desgaste (como ligas de titânio), e o processo de fabricação é complexo; Terminais em forma de U são principalmente ligas de cobre ou alumínio, com alto grau de padronização.

4. ‌Proteção e segurança ambiental‌
Soldagem ultrassônica não tem faíscas, não requer solda ou fluxo, e está alinhado com a tendência de fabricação verde‌;
A crimpagem em forma de U depende da deformação física, e embora não tenha emissões, requer o tratamento de resíduos metálicos.

V. ‌Cenários típicos de aplicação‌
‌Soldagem ultrassônica priorizada‌:
Chicotes elétricos de alta tensão para veículos de novas energias, linhas de comunicação a bordo (como barramento CAN), chicotes elétricos de sensores de precisão, e outros campos que possuem requisitos rigorosos de baixa resistência e alta confiabilidade. ‌Crimpagem em forma de U priorizada‌:
Chicotes elétricos comuns de baixa tensão, chicotes elétricos de veículos de baixo custo, e cenários de reparo temporário.

Resumo
A soldagem ultrassônica tem mais vantagens no desempenho, durabilidade, e proteção ambiental, mas o custo é maior; A crimpagem em forma de U é conhecida por sua economia e flexibilidade, e é adequado para cenários convencionais. A seleção real precisa ser avaliada de forma abrangente em combinação com requisitos específicos do processo, orçamentos de custos, e posicionamento do produto.

Conjunto de terminais isolados tipo U, garfo vermelho-azul, cabo de fio elétrico, crimpagem de anel de pá, variedade de conectores

Soldagem ultrassônica de terminais de metal com crimpagem de isolamento – máquina de solda terminal, Máquina de decapagem e crimpagem

O valor líquido do processo de soldagem ultrassônica de metal

Soldagem ultrassônica e crimpagem em forma de U são amplamente utilizadas na empresa como os dois métodos principais de conexão de fios de chicotes elétricos de automóveis. O engenheiro de chicote elétrico deste artigo apresenta principalmente os dois métodos de conexão entre os fios, soldagem ultrassônica e crimpagem em forma de U, na produção e fabricação de chicotes elétricos automotivos. Uma análise comparativa das vantagens e desvantagens desses dois métodos foi realizada, que pode fornecer uma referência para a seleção de métodos de conexão entre fios no processo de produção de chicotes elétricos de automóveis.

À medida que as funções dos aparelhos elétricos automotivos se tornam cada vez mais complexas, e há cada vez mais variedades, o chicote elétrico serve como meio para transmissão de sinal entre vários aparelhos elétricos no automóvel. As relações de loop entre os fios do chicote estão se tornando cada vez mais complexas, e há cada vez mais pontos de check-in entre fios. Por exemplo, existem centenas de pontos presos no chicote elétrico da cabine de caminhões pesados.
Portanto, o processo de puncionamento é uma parte muito importante do processo de crimpagem do chicote de fios. Questões como a seleção de métodos de puncionamento e a seleção de equipamentos de puncionamento devem ser consideradas pelos projetistas de processos de chicotes de fios e até mesmo pela produção da empresa.

1 – Os principais métodos e introdução do check-in do chicote elétrico do carro
Na indústria de chicotes elétricos automotivos, perfuração refere-se à conexão dos fios de cobre expostos após a remoção do isolamento de cada fio por soldagem ou crimpagem para formar um laço. O ponto preso refere-se à posição onde cada chicote de fios está preso. De acordo com a posição do ponto preso entre os fios, o método de puncionamento pode ser dividido em puncionamento de abertura e puncionamento de encaixe.
Perfuração aberta significa que a linha principal é um condutor completo e o ponto de fixação está na linha principal, mas não em ambas as extremidades da linha principal. Os fios restantes são soldados na posição onde o isolamento do fio principal é removido, então também é chamado de punção intermediária.
Puncionamento de topo significa que o ponto de fixação está na extremidade do fio, e uma extremidade do fio é conectada a uma extremidade de outros fios que precisam ser perfurados por meio de crimpagem ou soldagem. Pode ser um condutor e vários condutores, ou dois ou mais condutores e múltiplos condutores. Os fios em que ambas as extremidades estão envolvidas na perfuração são chamados de fios de transição. O soco unilateral é uma forma especial de socar o traseiro, aquilo é, todos os fios são soldados ou crimpados do mesmo lado. O punch-in de abertura e o punch-in de encaixe são mostrados na Figura 1.
Figura 1, Diagrama esquemático de decapagem e acoplamento de fios.
Dependendo do equipamento e princípios, a perfuração pode ser dividida em dois tipos: soldagem ultrassônica e crimpagem de peças em forma de U.
A soldagem ultrassônica é um método de soldagem que utiliza vibração mecânica de alta frequência para recombinar a superfície do material de soldagem.. É um processo entre soldagem por pressão fria e soldagem por fricção. Ele converte eletricidade de baixa frequência em eletricidade de alta frequência, em seguida, converte energia elétrica de alta frequência em energia de vibração mecânica de alta frequência, e então transmite a energia de vibração mecânica de alta frequência para as superfícies dos dois metais que precisam ser soldados. E aplique uma pressão vertical na superfície de soldagem, fazendo com que as duas superfícies metálicas esfreguem uma contra a outra para gerar energia térmica para derreter o metal, e sob a curta pressão, o fundido formará uma fusão entre as camadas moleculares quando a superfície de ligação solidificar.
O princípio da soldagem ultrassônica é mostrado na Figura 2. Para crimpagem de peças em formato de U, as peças em forma de U e a máquina de crimpagem são selecionadas com base no diâmetro total do fio dos contatos. Uma matriz de crimpagem e mandíbulas especiais são desenvolvidas para cada tipo de peça em forma de U, e então dois ou mais fios são estampados a frio com a ajuda de equipamento de crimpagem de peças em forma de U. A crimpagem de peças em forma de U é um simples aperto físico do fio de cobre do fio através da parte em forma de U da peça de metal, e o atrito superficial entre fios de cobre adjacentes é usado para garantir a conexão entre o fio e a peça em forma de U.
Figura 2 Diagrama esquemático do princípio da soldagem ultrassônica

2 – Análise comparativa de soldagem ultrassônica e crimpagem de peças em formato de U
2.1 Análise comparativa de propriedades condutoras
A queda de tensão é um indicador importante do desempenho condutivo de um fio. A chamada queda de tensão refere-se à diferença de potencial formada através do resistor quando a corrente flui. De acordo com a lei de Ohm U = RI, quando a corrente do circuito é constante, a tensão é proporcional à resistência, aquilo é, quanto maior a resistência, quanto maior for a queda de tensão, e quanto menor a resistência, quanto menor for a queda de tensão. A queda de tensão U de um condutor isolado é calculada como:
U=IPL/A
(1) Na fórmula, U – queda de tensão; P—resistividade; L—comprimento do fio; A – área da seção transversal do fio.
A crimpagem em forma de U é uma simples extrusão do fio de cobre do condutor para causar deformação física do fio de cobre para criar uma conexão por fricção. Os fios de cobre adjacentes no fio ainda são entidades metálicas independentes e não podem estar em contato completo para formar furos. A existência desses vazios é inevitável, o que fará com que a resistividade P da peça de crimpagem aumente, a queda de tensão U aumenta, e a condutividade diminuir, reduzindo assim a qualidade de transmissão de sinais elétricos. Afetar o funcionamento normal de equipamentos elétricos e eletrônicos. Após soldagem ultrassônica, os metais adjacentes são fundidos em um todo, o que resulta em uma densidade melhor do que a parte de soldagem de peças em forma de U. Não haverá vazios, a resistividade é baixa e próxima de zero, a queda de tensão da soldagem ultrassônica é menor nas mesmas condições, e a condutividade e a qualidade de transmissão do sinal são melhores. Além disso, a peça de soldagem ultrassônica tem uma resistência menor do que a crimpagem da peça em forma de U, o que reduz o acúmulo de calor causado pela resistência de contato. Até certo ponto, o risco de queima do chicote de fios causado pelo aumento da temperatura local do chicote de fios é evitado.

2.2 Análise comparativa do escopo de uso
A soldagem ultrassônica é muito eficaz para melhorar a qualidade da transmissão do sinal e a capacidade de transmissão de corrente dos fios, e também pode melhorar a estabilidade dos sistemas elétricos automotivos. Por exemplo, fios com área de seção transversal de 10 mm2 ou mais e rede de área do controlador (PODE) fios geralmente requerem soldagem ultrassônica. No entanto, vibração ultrassônica destruirá o revestimento. Revestimentos de superfície de cobre, como chapeamento de prata, zincagem, chapeamento de estanho, etc.. pode prevenir a oxidação e melhorar a condutividade. O estanhamento do fio de cobre tem um grande impacto na soldagem ultrassônica. Os pontos de fusão do estanho e do cobre são muito diferentes. Durante a soldagem, a camada de estanho rapidamente funde, bloqueando assim a combinação de átomos de cobre e afetando a qualidade da soldagem. Para fios revestidos, Geralmente é necessária crimpagem em forma de U.

2.3 Análise comparativa da qualidade da soldagem
Os materiais de soldagem ultrassônica têm propriedades metálicas que não derretem e não são quebradiças, e são minimamente afetados pela umidade externa, pó, petróleo e gás. Não é fácil causar corrosão, oxidação e outras condições indesejáveis ​​no fio de cobre, evitando assim a degradação da condutividade do chicote de fios e do desempenho de transmissão de sinal, e a confiabilidade da conexão travada é alta. Existem tensões residuais no núcleo do fio na parte de crimpagem das peças em forma de U, e há risco de recuperação de estampagem de metal, e há risco de oxidação e ferrugem sob condições de trabalho adversas. Não é tão confiável quanto a soldagem ultrassônica. A soldagem ultrassônica tem formato retangular no ponto de soldagem, sem fios soltos, pontas quebradas ou fios centrais rachados, e os fios não estão dobrados e saem direto do ponto de fusão. A soldagem ultrassônica pode causar flash excessivo de soldagem e perfurar o tubo termorretrátil de proteção; a extremidade do núcleo do fio se estende para se sobrepor à camada de isolamento do fio; o fio não sai em linha reta do ponto de fusão; o núcleo do fio voa para fora e perfura o tubo termorretrátil de proteção. Um produto defeituoso causado por um ou mais fios de núcleo quebrados devido ao processo de soldagem (geralmente, é necessário que o número de fios centrais ausentes para cada fio não exceda 10%). Quando peças em forma de U são cravadas, o núcleo do fio pode voar e perfurar o tubo termorretrátil de proteção; a extremidade do núcleo do fio se estende para se sobrepor à camada de isolamento do fio; a bainha do fio é pressionada pela peça de perfuração; o diâmetro total do fio de puncionamento não corresponde à peça de puncionamento, etc..

2.4 Análise comparativa de custos
A soldagem ultrassônica requer materiais metálicos com boa tenacidade (pequena perda mecânica durante a transmissão da onda sonora). Portanto, os materiais mais comumente usados ​​são liga de alumínio e liga de titânio. No entanto, soldagem ultrassônica de metal exige que a cabeça de soldagem seja resistente ao desgaste (maior dureza é necessária), o que torna a seleção de materiais mais difícil, porque dureza e tenacidade são inerentemente opostas, que requer a seleção de materiais de aço de altíssima qualidade. Para maximizar a vida útil da cabeça de soldagem, o custo é muito alto. O preço das máquinas de solda ultrassônica é geralmente mais alto do que o das máquinas de crimpagem, e o investimento inicial é maior. Ao usar crimpagem em forma de U, é necessária uma peça em forma de U para cada ponto de fixação do chicote. Produtos de chicote de fios com muitos pontos presos e lotes grandes usam um grande número de peças em forma de U, resultando em altos custos cumulativos. Por exemplo, o preço das peças em forma de U é 0.05 RMB/peça, e o número de pontos de fixação do chicote elétrico da cabine é 100 peças/penduradas, então o custo total de produção 1,000 As peças em forma de U do chicote elétrico da cabine são 5,000 RMB.

2.5 Análise comparativa de operabilidade
Antes da soldagem ultrassônica e crimpagem de peças em forma de U, é necessário separar os fios de cobre desencapados dos fios soldados para evitar problemas como fios de cobre empenados, rebarbas, fios de cobre espalhados, e contaminação com matéria estranha.
Durante o processo de soldagem ultrassônica, os fios devem ser dispostos verticalmente sobrepostos, e os fios de grande área de seção transversal devem estar próximos à cabeça da ferramenta de soldagem abaixo para garantir soldagem suficiente. Os condutores devem ser colocados contra a superfície da bigorna, confortavelmente um contra o outro, para fornecer solidez suficiente após a soldagem. O comprimento da sobreposição do condutor deve geralmente estar entre 5 mm e 7 milímetros. Se o comprimento sobreposto for muito curto, é difícil garantir a resistência da soldagem. Se o comprimento sobreposto for muito longo, a extremidade da soldagem ficará facilmente deformada, tornando-o inconveniente para o próximo processo. Oxidação, fios quebrados, defeitos e derretimento da camada de isolamento geralmente não são permitidos na superfície da junta de soldagem. O diagrama esquemático da operação de soldagem ultrassônica é mostrado na Figura 3.

Figura 3, Diagrama esquemático da operação de soldagem ultrassônica
A produção de crimpagem de peças em forma de U é rápida e o equipamento é simples. Em princípio, o número de fios crimpados para peças em forma de U não deve exceder 5. A ordem recomendada de empilhamento dos fios é do grosso para o fino e de cima para baixo. O condutor deve ser totalmente pressionado na parte crimpada da peça perfurada. As extremidades do fio devem estar visíveis em ambos os lados da peça em forma de U e o comprimento (C) do isolamento à peça de punção não deve ser maior que 3 milímetros, e o comprimento do núcleo do fio que se estende para fora da peça de puncionamento deve ser 0≤B≤1 mm. O diagrama esquemático da operação de crimpagem do componente em forma de U é mostrado na Figura 4.

Figura 4, Diagrama esquemático da operação de crimpagem de peças em forma de U

3 - Resumo
Soldagem ultrassônica tem menor resistividade, queda de tensão menor, melhor condutividade elétrica e maior confiabilidade do que a crimpagem de peças em forma de U, mas requer um grande investimento em equipamentos, a cabeça de soldagem é mais cara, e não pode soldar metais chapeados. A crimpagem de peças em forma de U tem uma gama mais ampla de aplicações do que a soldagem ultrassônica, e o equipamento é simples e fácil de operar. No entanto, Peças em forma de U usam muitos consumíveis. Comparado com soldagem ultrassônica, Peças em forma de U têm maior resistividade, maior queda de tensão, pior condutividade, e menor confiabilidade. . Os fabricantes de chicotes elétricos automotivos devem realizar uma avaliação abrangente desses métodos de conexão de dois fios e fazer configurações razoáveis. No entanto, soldagem ultrassônica, como uma nova tecnologia avançada de soldagem, tem vantagens óbvias, como condutividade superior e proteção ambiental, e é a direção de desenvolvimento da fabricação de chicotes de fios automotivos.