Cunoașteți sudarea cu ultrasunete a cablajului de sârmă metalică?

Analiza cuprinzătoare a sudării cu ultrasunete a cablajului de sârmă metalică

Sudarea cu ultrasunete a cablajului de sârmă metalică este o tehnologie de îmbinare în stare solidă extrem de eficientă, utilizată pe scară largă în industriile auto, electronice și electrocasnice. Este folosit pentru a suda permanent mai multe fire metalice (cablaje) sau table metalice împreună cu conductorii.

 Ce este sudarea cu ultrasunete a cablajului de sârmă metalică?

Este o metodă de sudare care utilizează energie de vibrație ultrasonică de înaltă frecvență (de obicei 20 kHz, 35 kHz sau 40 kHz) sub presiune pentru a realiza legături atomice între două sau mai multe straturi de materiale metalice în stare solidă.

1.Principiul de bază:

①Sudare în stare solidă: metalul nu se topește pe parcursul întregului proces. Aceasta este diferența fundamentală dintre acesta și metodele de sudare prin fuziune, cum ar fi lipirea și sudarea cu arc.

②Forma de energie: utilizează energia de vibrație mecanică, nu energia termică.

③Mecanism de acțiune: Vibrația ultrasonică generează forță de forfecare și frecare la interfața de sudare, descompunând stratul de oxid și contaminanții de pe suprafața metalului, permițând atomilor de metal pur să intre în contact strâns, formând o legătură metalurgică puternică sub presiune și forțe interatomice.

 Principiul și procesul de lucru

Procesul de sudare este de obicei finalizat în decurs de o zecime până la câteva secunde și poate fi împărțit în trei etape:

1. Etapa inițială de presurizare:

①Cablajul de sârmă care urmează să fie sudat este fixat între o matriță de sudare dedicată (molă superioară/cap de sudare și matriță inferioară/nicovală).

②Mașina de sudură aplică o presiune statică constantă (forță de strângere) pentru a comprima cablajul de sârmă.

2. Etapa de vibrație cu ultrasunete:

①Un generator de ultrasunete convertește electricitatea cu frecvența de putere de 50/60Hz într-un semnal electric de înaltă frecvență.

②Un traductor (piezoelectric ceramic sau magnetostrictiv) convertește semnalul electric de înaltă frecvență în vibrații mecanice de aceeași frecvență.

③Un modulator de amplitudine amplifică amplitudinea vibrației mecanice la nivelul necesar (de obicei 5 - 50µm).

④Capul de sudură transmite vibrația amplificată de înaltă frecvență la interfața cablajului de sârmă metalică care urmează să fie sudată.

⑤Sub acțiunea combinată a presiunii și vibrațiilor, interfața suferă:

a) Îndepărtarea stratului de oxid: Vibrațiile și frecarea răzuiesc pelicula de oxid și materia organică de pe suprafața metalului.

b) Fluxul de plastic: metalul suferă o deformare plastică microscopică la interfață.

c) Difuziunea atc)mică: Suprafețele metalice pure difuzează unele în altele sub influența forțelor interatomice, formând o legătură.

3. Etapa de menținere a presiunii și de întărire:

Vibrația ultrasonică se oprește, dar presiunea continuă pentru o perioadă de timp.

Această etapă permite interfeței de sudură să se răcească și să se solidifice sub presiune, asigurând o structură stabilă a îmbinării de sudură și formând o sudură densă și puternică.

 

Componentele principale ale sistemului

O mașină tipică de sudat cu ultrasunete pentru metal include:

1.Generator cu ultrasunete: „creierul” sistemului, care furnizează și controlează energia electrică de înaltă frecvență.

2.Componente acustice (sistem de conversie a energiei):

a)Transductor: energie electrică → energie mecanică de vibrație.

b)Amplificator: Amplifică amplitudinea vibrației.

c) Cap de sudare: transmite direct energie ultrasonică piesei de prelucrat. Forma sa este concepută special în funcție de produs.

3.Sistem de presurizare pneumatică: Oferă și controlează presiunea necesară pentru sudare.

4.Cadru și carcasă: Susține întregul sistem și oferă protecție de siguranță.

5. Matrite de sudura dedicate (matrite superioare si inferioare): Folosite pentru fixarea si pozitionarea cablajului de sarma, asigurand un transfer eficient de energie.

Parametri cheie ai procesului

Calitatea sudurii este determinată de următorii parametri cheie:

1.Puterea/Energia de sudare: energia totală produsă în timpul procesului de sudare. Mașinile moderne de sudură folosesc adesea un „mod energetic” pentru control pentru a asigura consistența.

2. Presiune de sudare: Forța de strângere aplicată cablajului de sârmă.

3.Timp de sudare: Durata vibrației ultrasonice.

4.Amplitudine: Amplitudinea vibrației de la capătul capului de sudare. Materiale diferite și diametre de sârmă necesită amplitudini diferite.

5.Trigger Poziție/Adâncime: Punctul în care undele ultrasonice sunt declanșate atunci când capul de sudare coboară într-o poziție prestabilită.

Avantaje cheie

În comparație cu sudarea tradițională (cum ar fi lipirea cu staniu), sudarea metalelor cu ultrasunete are avantaje semnificative:

1. Nu este necesară lipire sau flux:

a) Salvarea ca)sturilor și evitarea contaminării cu metale grele din lipire (cum ar fi staniul).

b)Nb) risc b)f de coroziune la îmbinarea de lipit și o conductivitate mai bună (conexiune din metal pur).

2. Conexiune la temperatură joasă: temperatura totală a piesei de prelucrat este mult sub punctul de topire, prevenind recoacerea și nu afectează proprietățile materialului de bază.

a) Foarte sigur pentru sudarea în jurul componentelor sensibile la căldură.

3. Economie de energie și ecologic:

a)Energia este aplicată doar pe o zonă mică de sudare, rezultând un consum de energie extrem de scăzut.

b)Nb) smb)ke sau emisii de evacuare, făcându-l ecologic.

4. Viteză mare de sudare: de obicei, o îmbinare de sudură este finalizată în 0,1 - 0,5 secunde, rezultând o eficiență extrem de ridicată și o adecvare pentru producția de masă automată.

5.Rezistență ridicată la sudură și rezistență scăzută: Formează o legătură metalurgică, cu rezistență mecanică și conductivitate superioare conexiunilor de lipit topite.

6.Consecvență ridicată: controlul precis al parametrilor asigură o calitate stabilă și fiabilă a sudurii.

7. Metale diferite sudate: capabile să sudeze combinații de materiale diferite care sunt dificil de îmbinat prin sudare prin fuziune, cum ar fi cupru - aluminiu și cupru - nichel.

Domenii de aplicare

1.Industria auto (cea mai mare zonă de aplicare):

①Module de baterie de alimentare: conexiuni de bare între celule, conexiuni între file și cablaje.

②Cablaje de fire: sertizarea și sudarea firelor interne în cutii de siguranțe, relee, conectori etc.

2.Electronică și aparate:

①Baterii cu litiu: sudarea urechilor și firelor pentru baterii cilindrice, cum ar fi 18650.

②Motoare: Sudarea firelor de plumb din bobinele de înfășurare.

③Relee și transformatoare: conexiuni interne ale bobinei.

④Solar Fotovoltaic: Conexiuni bare colectoare pentru panouri solare.

⑤Aparate electrocasnice și electronice de larg consum: conexiuni ale diferitelor cablaje interne.

 Limitări

1. Grosimea limitată a piesei de prelucrat: în prezent, este utilizată în principal pentru sudarea foilor subțiri, a firelor fine și a foliilor. Diametrul unui singur fir nu este de obicei mai mare de 25 mm⊃2, iar grosimea totală a mai multor straturi este limitată.

2. Costul ridicat al matriței: Capetele de sudură și matrițele de bază necesită proiectare și fabricare de precizie pentru produse specifice, ceea ce duce la costuri ridicate și o lipsă de versatilitate.

3.Cerințe ridicate pentru pregătirea piesei de prelucrat: zona de sudat trebuie păstrată curată; contaminarea severă cu ulei sau oxidarea poate afecta calitatea sudurii.

4. Uneori pot fi lăsate urme de sudură: pot apărea ușoare indentări pe suprafața contactată de capul de sudare.

În rezumat, sudarea cu ultrasunete a cablajului de sârmă metalică este o tehnologie de conectare „verde” rapidă, curată, fiabilă și eficientă. Odată cu dezvoltarea rapidă a vehiculelor cu energie noi, stocarea energiei și industria electronică, aceasta devine din ce în ce mai importantă, devenind o parte indispensabilă a producției moderne de precizie.