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              影響接點撕裂力因素及解決方法

              2023-10-08 10:43

              汽車線束在超聲波焊接后接點撕裂力的大小受多種因素影響,但起決定性作用的主要為焊接的工藝參數、導體的排列方式、導體表面附著物的處理等三個關鍵因素。


              導體焊接的工藝參數

              影響超聲波焊接質量的主要工藝參數有振幅、寬度、焊接能量和氣壓。振幅過小,寬度過大,能量太少,氣壓不足,容易導致焊接不牢,撕裂力就達不到要求; 振幅過大,寬度過小,能量偏多,氣壓太高,則又容易造成導體熔化的“過焊”現象。因此,針對不同焊接面積的導體,需要通過大量試驗,從小振幅、少能量、低氣壓開始,逐步加大參數,同步做撕裂力試驗,找出焊接效果最佳的工藝參數。


              表2 是根據長期大量試驗數據的積累,總結出的適合不同截面的汽車線束焊接工藝參數,可供參考。


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              另外,超聲波焊接時焊頭會產生熱量,因此在批量焊接過程中還應注意焊頭的冷卻,可采用壓縮空氣風冷的方式對焊頭進行降溫,防止因焊頭溫度過高而造成焊接質量不好。


              焊接時導體的排列方式

              同樣結構的導體,在焊接時排列方式不同,其焊接效果也有很大差異。在沃爾沃汽車線束制造過程中,三根0.35 mm2 的電線需要以1+2 的結構用超聲波進行導體焊接,其排列方式見圖2(中間為焊接區,兩邊是電線) 。


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              取型號、規格、顏色一樣的電線分三組,在同樣的焊接工藝參數情況下,分別按圖2 所示的a、b、c三種排列方式進行超聲波焊接,各測20 個撕裂力數據(同一側兩根電線之間的撕裂力) ,結果見表3。


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              由表3 可看出,a 排列方式焊接后的撕裂力普遍較小,甚至有部分小于標準( 12 N) 的要求; b 排列方式焊接后的撕裂力相對穩定,但操作不方便,焊接時需將一根電線插入到另外兩根電線的中間; c 排列方式焊接后的撕裂力全部符合要求,且比較穩定。


              這主要是因為超聲波震動是由焊頭產生的,其能量是從焊頭傳遞到鐵砧頂塊的,故越靠近底部的焊頭,能量就越大,越容易造成過焊情況; 另外,焊頭附近容易堆積熔融物、灰塵等,也會影響導體焊接的效果。


              因此,在超聲波焊接時,采用c 排列方式,可以達到最佳的焊接效果。多根相同截面的電線在超聲波焊接時,有撕裂力要求的兩根電線應放在中上層位置; 不同截面的電線在進行超聲波焊接時,應將截面大的電線依次放在最下層,截面小的電線依次垂直向上排列,從而防止過焊或焊接不足。


              導體表面附著物的處理

              由于超聲波焊接是將超聲波傳到金屬表面,在壓力作用下,通過導體表面相互摩擦形成分子層之間的熔合。如果導體表面有油污、氧化、雜質等,焊接質量將受到很大影響。


              (1) 單絲表面殘留的潤滑液。導體絞合前的單絲在生產時應盡量將拉絲液或退火液的濃度控制在工藝范圍的下限,以減少單絲表面殘留的潤滑液。通常拉絲液的濃度控制在5.5%,退火液的濃度控制在0.5%,即可保證銅單絲不氧化,同時將銅單絲表面殘留的潤滑液減少至最低程度。


              (2) 導體表面氧化。銅導體氧化后會在表面形成一層氧化銅,使導體表面發黃甚至發黑。這層氧化銅會阻礙銅分子之間的熔合,從而影響焊接后的撕裂力。通過對比試驗發現,導體表面氧化程度越深,則焊接后的撕裂力越小,因此在電線的整個生產過程中都要做好防氧化處理。若待焊接的汽車電線采用的是緊壓導體,最好在導體絞合緊壓時使用0.1%~0.4%的苯丙三氮唑酒精溶液,將抗氧劑溶解在工業酒精中,用輸液管滴入束絞的單絲或并絲中,以起潤滑和冷卻束絞線的作用,可防止緊壓導體在銅絞線過拉拔模時因溫度升高而引起的表面氧化,還可對拉絲過程中銅絲表面的殘留物起到清洗作用,進而可以達到更好的焊接效果。


              (3) 塑料析出物。待焊接的電線應遵循先進先出原則,盡量減少庫存時間。避免因長時間存放導致塑料的析出物粘附在導體表面,影響焊接質量。


              圖3 是2TBD 0.35 電線超聲波焊接后的撕裂力隨電線存放時間的變化。從曲線的變化趨勢可以看出,電線存放時間越長,導體表面粘附的塑料析出物就越多,焊接質量越差,撕裂力越小; 反之則撕裂力越大。因此,需超聲波焊接的電線應在半年內使用,超過半年的電線再進行超聲波焊接時撕裂力會大大降低,甚至出現不合格的情況。



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