超聲焊接高電壓連接器的技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域只是冰山一角，有很多待突破和創(chuàng)新的技術(shù)。本篇文章為您介紹高壓連接器超聲波焊接的工藝。
超聲波焊接
超聲焊是通過高頻振動波向兩個需要焊接的物體表面?zhèn)鬟f，在壓力作用下，兩個物體表面產(chǎn)生摩擦，從而形成分子層間的熔合。
超聲焊將50/60Hz電流通過超聲發(fā)生器轉(zhuǎn)換為15.20.30kHz或40kHz。
經(jīng)過變換后的高頻電能再經(jīng)過一個換能器再轉(zhuǎn)換成相等頻率的機(jī)械運(yùn)動，然后由一組可改變振幅的變幅桿裝置傳送給焊頭。
焊接頭把接收到的振動能量傳給焊接件的接合部，在那里振動能量通過摩擦作用轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬熔化。
超聲焊接系統(tǒng)的主要部件包括超聲發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊頭三組、模具和機(jī)架。
金屬焊接原理
超音波的焊接原理是利用機(jī)械振動能量的超聲頻率(超過16KHz)，將同種或異種金屬連接起來。
采用超聲波焊接，金屬框架在靜壓作用下，既沒有向工件輸送電流，也沒有對工件施加高溫?zé)嵩矗菍⒕€框振動能量轉(zhuǎn)化為工件間的摩擦功、形變能和有限溫升。
連接處的冶金結(jié)合是一種母材無熔解而實(shí)現(xiàn)的固態(tài)焊接。從而有效地克服了電焊過程中出現(xiàn)的飛濺、氧化等現(xiàn)象。
超聲金屬焊接機(jī)可單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接及短條焊接銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料。該焊接方法具有焊接時間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
金屬焊接優(yōu)缺點(diǎn)
超聲金屬焊具有快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無火花、冷加工等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是焊接金屬件不能太厚(一般為5mm或更小)、焊點(diǎn)位置不能過大且需要加壓。
超聲金屬焊接工藝是一種機(jī)械加工工藝，焊接過程中，沒有電流通過被焊件，也沒有出現(xiàn)類似電焊方式的焊弧。
因?yàn)槌暡ê附記]有導(dǎo)熱和電阻率的問題，所以對有色材料而言，它無疑是一種理想的金屬焊接方式，對不同厚度的薄片，可以有效地焊接。
超聲波焊接技術(shù)VS傳統(tǒng)壓接技術(shù)：
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原理：
超聲波焊接是金屬分子晶格結(jié)構(gòu)重組。
壓接是塑性變形。
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初態(tài)電阻（以70mm²線+連接器為例）：
超聲波焊接是1-3μΩ，刺穿表面氧化膜。
壓接是10-20μΩ，塑性變形，銅線絲是獨(dú)立的，銅絲表面氧化膜存在，膜電阻一直存在。
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長期熱（拉力/電阻）穩(wěn)定性：
超聲波焊接是穩(wěn)定的一體化的結(jié)構(gòu)，10000次熱循環(huán)后，沒有出現(xiàn)明顯變化。
壓接是塑性變形，在整個生命周期內(nèi)一直存在。（銅線線絲變細(xì)變長變松>>>電阻變大，發(fā)熱加劇一次熱循環(huán)>>>一次熱脹冷縮>>>一次壓接）2000-3000次熱循環(huán)后電阻就會出現(xiàn)拐點(diǎn)，是壓接極限。
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容差能力及產(chǎn)量要求（材料/尺寸影響）：
超聲波焊接容差能力大。材料特性微小變化對焊接無影響；端子尺寸公差要求不高，線絲線徑容差能力大。
壓接容差能力小。材料特性影響延展性，延展性微小差異嚴(yán)重影響壓接一致性；壓接套尺寸要求高，銅絲線徑尺寸公差影響壓接質(zhì)量大。
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長期外力震動作用下的穩(wěn)定性（Exp.Slow Motion測試）：
超聲波焊接拉力和電阻穩(wěn)定。
壓接拉力和電阻不穩(wěn)定。拉力會持續(xù)下降，電阻持續(xù)上升；在長期外力震動作用下，壓接點(diǎn)銅線線絲變細(xì)變長變松。
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拉力（以70mm²線+連接器為例）：
超聲波焊接拉力大，且長期穩(wěn)定（USCAR 38，2700N）。
壓接拉力小，且持續(xù)下降（UL486A,1235N）,Exp.有壓接拉力不夠，加錫焊接以增加拉力的案例。
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工藝適用線材范圍：
超聲波焊接為0.75-25mm²，16mm²-80mm²，70mm²-160mm²。
壓接為0.25mm²-35mm²，50mm²以上不適合壓接。
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工藝適用范圍：
超聲波焊接適用于鋁+銅（不同材質(zhì)），板材+板材、線材+線材（不同形式）。
壓接僅適用于壓接同種材質(zhì)；線材+線材壓接必須通過壓接套；板材+板材不可壓接。適用范圍窄，成本增加。
現(xiàn)在，一些企業(yè)通過反復(fù)試驗(yàn)，研制出一種可以有效克服超聲波焊接技術(shù)缺陷的連接配對技術(shù)，同時在生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)置了高效的質(zhì)量檢測系統(tǒng)，保證了產(chǎn)品優(yōu)良的性能指標(biāo)。
