Ултразвучно заваривање у односу на заваривање отпором за електричне контактне склопове и сабирнице

Ултразвучно заваривање спаја проводљиве метале помоћу механичких вибрација високе{0}}е фреквенције са ограниченим загревањем, док отпорно заваривање генерише локализовану зону фузије кроз електричну струју и контактну отпорност. За склопове електричних контаката и сабирница, избор зависи од комбинације материјала, дебљине пресека, дозвољеног топлотног излагања, потребне чврстоће на смицање и електричног отпора готовог споја.

 

Инжењерска одлука није једноставно „који је процес заваривања јачи“. Спој мора одржавати низак електрични отпор, контролисану механичку чврстоћу, стабилно металуршко везивање, тачност димензија и поновљив квалитет производње након штанцања и монтаже.

 

 

 

Ниско-Везивање за АгСнО₂-Цу контактне склопове

Ултразвучно заваривање је посебно применљиво када електрични контакт садржи легуру сребра, а подлога је бакар. Склоп за ултразвучно контактно заваривање може да створи чврсту-везу без потребе да цео спој споја достигне температуру топљења основних материјала.

 

Типичне апликације укључују:

АгСнО₂-Цу контактни склопови који захтевају ограничено топлотно излагање легури сребра.
Цу{0}}Цу плетене жичане везе где деформација жице мора остати контролисана.
Танки бакарни лимови, фолије, терминали и флексибилни проводници.
Прикључци за батерије и{0}}електронике где прекомерна топлота може да оштети суседну изолацију.
Електрични контактни мостови који захтевају константан контактни отпор након спајања.

Механизам за заваривање комбинује контролисани притисак стезања са ултразвучним вибрацијама. Површински оксиди и загађивачи су поремећени на интерфејсу, док локализована пластична деформација повећава стварну металну контактну површину.

За квалификацију производње, критичне варијабле нису ограничене на ултразвучну фреквенцију. Амплитуда заваривања, сила заваривања, енергија, време циклуса, тврдоћа материјала, површина преклапања и стање површине морају се контролисати као процесни прозор.

 

АгСнО₂-Бакарне спојне варијабле

Променљива	Инжењерско разматрање	Типичан фокус на квалитет
АгСнО₂ контактни материјал	Легура електричног контакта са сребрним-калајем{1}}оксидом	Избегавајте прекомерну термичку деградацију
Бакарна подлога	Ц1100 / бакар високе{1}}проводљивости	Одржавајте проводљивост и стабилност димензија
Дебљина споја	Танке{0}}слојевите структуре	Спречите прекомерну деформацију
Сила заваривања	Одређује притисак на интерфејсу	Стабилно везивање без гњечења
Ултразвучна амплитуда	Контролише трење и деформацију интерфејса	Избегавајте претерано{0}заваривање
Енергија заваривања	Корелира са конзистенцијом везивања	Успоставите прозор процеса кроз ДОЕ
Електрични отпор	Означава тренутни{0}}квалитет путање	100% или на узорковању{1}}провера отпорности
Сила смицања	Указује на механички интегритет	Повезати податке деструктивног испитивања са параметрима заваривања

 

 

 

Отпорно заваривање користи електричну струју која пролази кроз обрадак да би се створило локализовано џуле загревање. Топлота која се ствара на интерфејсу је приближно повезана са:

 

К=И²Рт

 

где је И струја заваривања, Р је електрични отпор, а т је трајање струје.

Ово чини силу електроде, струју, време заваривања, отпор материјала и геометрију контакта директно релевантним за формирање завара.

За дебље жигосане компоненте, отпорно тачкасто заваривање може да генерише дефинисану зону фузије са већом пенетрацијом од многих процеса спајања у чврстом стању. Ово га чини погодним за отпорно тачкасто заваривање бакарних контаката, утиснутих електричних мостова, терминала и вишеслојних проводних компоненти.

 

Отпорно заваривање бакарних компоненти Ц1100

Бакар представља специфичан изазов{0}}заваривања отпора јер је његова електрична отпорност ниска, а топлотна проводљивост висока. Због тога може бити потребна велика струја за генерисање довољно локализоване топлоте.

 

Производни инжењеринг се обично фокусира на:

Геометрија електроде и контактна површина.
Стабилност силе електроде.
Поновљивост{0}}струје заваривања.
Карактеристике тренутног успона и пада.
Дебљина листова и слагање{0}}.
Површинска оксидација и контаминација.
Истрошеност електроде.
Пречник грумена и пенетрација.
Електрични отпор{0}}заваривања.
Испитивање деструктивног смицања или љуштења.

 

Отпорни{0}}заварени контактни мост не треба да буде квалификован само визуелном инспекцијом. Формирање грумена, механичка чврстоћа, електрични отпор и начин квара морају бити у корелацији са прозором процеса заваривања.

 

Затражите бесплатну ДФМ процену и понуду

 

 

Ц1100 Бакар наспрам АгСнО₂ Контактни материјали

Комбинација материјала одређује да ли је топлотни унос или механичка деформација доминантно инжењерско ограничење.

 

Параметар	Ултразвучно заваривање	Ресистанце Велдинг
Примарни механизам везивања	Чврсто{0}}механичко везивање	Локално загревање{0}}генерисано отпором
Топљење расутог материјала	Обично се избегава	Зона фузије се обично формира
Подручје{0}}захваћено топлотом	Релативно ограничен	Локализованије, али виша вршна температура
Танки бакарни лимови	Веома погодан	Погодно са оптимизованим параметрима
Бакарна плетеница	Веома погодан	Теже за фине{0}}структуре
Дебели штанцани бакар	Зависно од апликације{0}	Велл суитед
АгСнО₂ контакт	Погодно тамо где топлотна изложеност мора бити ограничена	Могуће са контролисаним уносом топлоте
Велд нуггет	Није примарна квалификациона карактеристика	Примарна карактеристика{0}}квалитета завара
Захтеви за електродом	Систем рог/наковањ	Потребне су електроде
Истрошеност електроде	Хабање алата зависи од материјала и амплитуде	Значајна варијабла производње
Типична валидација	Смицање + електрични отпор + металографија	Нуггет + смицање/љуштење + електрични отпор
Оптимизација процеса	Сила + амплитуда + енергија + време	Струја + сила + време + геометрија електроде

 

Бакарна-на-бакарна жица

Бакарна плетеница представља другачији проблем спајања од штанцаног лима. Појединачне нити имају мале попречне-пресеке и оксидне слојеве, док прекомерно топлотно уношење може да изазове локално жарење или нежељену деформацију.

Ултразвучно заваривање може да консолидује више бакарних нити на бакарном терминалу уз задржавање релативно компактног региона{0}}захваћеног топлотом.

 

Инжењерски циљ је да се постигне:

Низак електрични отпор + довољна чврстоћа на повлачење/смицање + контролисана консолидација нити.

Производна спецификација би стога требало да дефинише прихватљив електрични отпор и начин механичког квара, а не да се ослања само на изглед завара.

 

 

Заварени електрични прикључак има две независне функције:

Носите струју са контролисаним електричним губитком.
Издржи механичко оптерећење током монтаже и сервисирања.

Спој може имати прихватљиву механичку чврстоћу док показује превелики електрични отпор. Насупрот томе, спој са малим-отпором може имати недовољну механичку чврстоћу.

 

Мерење електричног отпора

Четворожично мерење Келвина је пожељно када је циљни отпор довољно низак да би отпор електроде и контакта у супротном утицао на мерење.

Тест систем треба да контролише:

Тест струја.
Положај сонде.
Правац мерења.
Контактни притисак.
Температура.
Време стабилизације.
Фреквенција узорковања.

За јаке{0}}бакрене везе, вредност отпора треба да буде у корелацији са геометријом проводника и ефективном струјом{1}}носеће површине, а не да се тумачи као изоловани број.

 

Испитивање на смицање и повлачење

Механичка валидација може укључивати:

Тест{0}}на смицање у кругу.
Прекините{0}}тестирање.
Испитивање љуштења слојевитих структура.
Испитивање затезања терминала.
Деструктивна{0}}анализа попречног пресека.

Режим грешке пружа додатне информације. Прелом кроз основни материјал указује на другачије стање процеса од међуфазног раздвајања.

 

 

 

ИАТФ 16949 Контроле процеса за заварене контакте

За компоненте са електричним контактом у аутомобилу, заваривање треба третирати као контролисани специјални процес, а не као изоловану операцију склапања.

План контроле производње може укључивати:

Верификација улазног материјала.
ЦММ димензионална инспекција.
Праћење{0}}процеса штанцања.
Праћење параметара заваривања.
Провера стања електрода или рогова.
Испитивање електричног отпора.
Потврда{0}}смичне силе.
Металографска инспекција.
Следљивост по серији или производној серији.
МСА и мерач Р&Р.
СПЦ за критичне димензије и карактеристике завара.

За подношење ППАП нивоа 3, добављач ће можда морати да успостави документовани однос између ДФМЕА → ПФМЕА → Плана контроле → Упутстава за рад → евиденције инспекције → студија способности → резултата валидације.

 

ЦММ инспекција и ±0,01 мм контрола димензија

Заварени склоп мора задржати компатибилност димензија са низводним склопом контактора, релеја, осигурача, склопног уређаја или сабирнице.

У зависности од геометрије производа, критичне димензије могу укључивати:

Контакт{0}}центар позиција.
Пречник рупе.
Терминална равност.
Локација заваривања.
Висина контакта.
Угао савијања.
Укупна дужина.
Дебљина бакарног лима.

За прецизне жигосане компоненте, изабране димензије се могу контролисати на ±0,01 мм, у зависности од стварног цртежа производа и нагомилавања функционалних толеранција{1}}.

 

 

Добављач завареног контактног моста треба да се процени у односу на комплетан производни ланац, а не само способност заваривања.

 

Квалификациона ставка	Препоручена верификација
Сировина	Сертификат материјала и провера састава
Штанцање	Евиденција о контроли димензија и{0}}процесу алата
Заваривање	Прозор параметара и валидација процеса
Електричне перформансе	Мерење ниског{0}}отпора
Механичке перформансе	Испитивање смицања / затезања / љуштења
металургија	Попречни пресек{0}}и микроскопски преглед
Тачност димензија	ЦММ инспекција
Следљивост	Записи о производњи{0}}на нивоу серије
Квалитет аутомобила	ИАТФ 16949 систем
Пакет за подношење	Могућност ППАП нивоа 3
Усклађеност са животном средином	РоХС / РЕАЦХ документација
Способност процеса	СПЦ / Цп / Цпк где је наведено

 

Добављач који је способан да штампа, али не може да повеже параметре заваривања са отпорношћу и механичким резултатима, ствара додатни квалификациони рад за купца. Пожељни модел набавке је онај где се жигосање, спајање, инспекција, следљивост и ППАП документација управљају у оквиру једног контролисаног производног система.

 

 

Ултразвучно заваривање: танак бакар, плетеница и ниска топлотна изложеност

Изаберите ултразвучно заваривање када дизајн захтева:

Консолидација бакарне плетенице.
Танке проводне плоче.
Ограничено масовно грејање.
Спајање{0}}у чврстом стању.
Спајање контакта АгСнО₂-за-бакар.
Компактне електричне прикључне зоне.
Контролисана деформација танких проводних материјала.

Отпорно заваривање: Дебеле жигосане компоненте и дефинисани зрна за заваривање

Изаберите отпорно заваривање када дизајн захтева:

Компоненте од дебелог штанцаног бакра.
Висок локализован унос топлоте.
Дефинисани фузиони груменчићи.
Висока пропусност производње.
Поновљиво позиционирање електрода.
Конструктивно спајање жигосаних контактних мостова.

Коначна одлука о процесу треба да се заснива на наслагању материјала{0}}, дебљини, геометрији споја, циљу електричног отпора, механичком-захтеву за оптерећење, топлотној осетљивости и обима производње.

 

Преузмите спецификацију дизајна склопа за контакт

 

 

Квалификовани електрични контактни склоп треба да има три комплементарна облика доказа.

 

Елецтрицал Валидатион

Измерите завршену струјну путању и успоставите прихватљив опсег отпора под дефинисаним условима испитивања.

За спојеве од бакра ниске{0}}отпорности, сама метода мерења постаје део спецификације.

 

Механичка валидација

Испитивање на смицање или затезање утврђује да ли спој може да издржи монтажне силе, вибрације, термичке циклусе и радна оптерећења.

Критеријум прихватања треба да специфицира и минималну силу и прихватљив начин отказа.

 

Металографска валидација

Анализа{0}}попречног пресека може да идентификује:

Непотпуно везивање.
Воидс.
Пукотине.
Прекомерна деформација.
Недовољна пенетрација завара.
Региони захваћени претераном топлотом{0}.
Неправилна геометрија грумена.

 

 

 

Пре пуштања завареног контактног склопа за масовну производњу, инжењерски цртеж и спецификација добављача треба да дефинишу:

 

Материјал: Ц1100, Ц2680, АгСнО₂ или одређена легура сребра.
Дебљина материјала: стварна дебљина лима или проводника.
Конфигурација зглоба: преклоп, задњица, преклапање, плетеница-до-терминала или контакт-са-носачем.
Процес заваривања: Ултразвучно или отпорно заваривање.
Електрични захтеви: Максимални дозвољени отпор споја.
Механички захтеви: Минимална сила смицања или затезања.
Захтеви за димензије: Критичне димензије и толеранција, као што је ±0,01 мм где је применљиво.
Стање површине: Захтеви за облагање, оксидацију, контаминацију и чишћење.
Метода инспекције: мерење отпора Келвина, ЦММ, металографија и испитивање разарања.
Систем квалитета: ИАТФ 16949 где се примењују захтеви за снабдевање аутомобила.
Подношење: ППАП ниво 3 где је одредио купац.
Усклађеност са животном средином: РоХС и РЕАЦХ захтеви.

 

 

За шта је потребна типична ППАП документација нивоа 3заварени контактни склопови?

ППАП ниво 3 обично захтева применљиву документацију о дизајну, ток процеса, ПФМЕА, контролни план, резултате димензија, резултате испитивања материјала и перформанси, МСА доказе, податке о могућностима процеса, делове узорака и ПСВ, у складу са специфичним захтевима купца за подношење.

 

Како да изаберем ултразвучно заваривање за бакарну плетеницу уместо отпорног заваривања?

Ултразвучно заваривање се генерално разматра када бакарна плетеница захтева консолидацију праменова са ограниченим загревањем. Отпорно заваривање је погодније када спој захтева дефинисану зону фузије у дебљим штанцаним компонентама.

 

Како се испитује електрични отпор на завареном бакарном контакту?

Метода мерења Келвина са четири{0} жице се обично користи за спојеве са малим{1}}отпором. Спецификација испитивања треба да дефинише струју, локацију сонде, температуру, услове стабилизације, учесталост узорковања и максималну дозвољену отпорност споја.