近年來,隨著國家汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展和一系列環(huán)保政策的出臺,用戶對汽車的安全性、舒適性和經(jīng)濟性的要求不斷提高,各汽車制造廠商對汽車零部件的環(huán)保要求和質(zhì)量要求也越來越嚴格。超聲波焊接作為一種新興的特種加工技術(shù),已經(jīng)逐步應(yīng)用到了汽車高壓線束加工中。相比傳統(tǒng)的焊接和壓接技術(shù),超聲波焊接具有諸多優(yōu)點: 焊接材料不熔融、不弱化導體性能; 焊接后導電性能好,電阻系數(shù)極低;焊接時間短、效率高; 焊接無火花、煙霧、殘錫等。
眾周所知,超聲波焊接是超聲波傳遞到需焊接的金屬導體表面,然后施加一定的壓力,使兩個金屬導體的表面相互摩擦,形成分子層之間的熔合。而接點位置的撕裂力大小便是衡量分子層之間熔合效果的參數(shù),分子間熔合效果越好,撕裂力就越大; 反之,撕裂力就越小,汽車在顛簸行駛中焊接處的幾根電線就越容易脫落分離,最終影響汽車的信號傳輸。
影響接點撕裂力因素及解決方法
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(shù)、導體的排列方式、導體表面附著物的處理等三個關(guān)鍵因素。
導體焊接的工藝參數(shù)
影響超聲波焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)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(xiàn)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(shù),同步做撕裂力試驗,找出焊接效果最佳的工藝參數(shù)。
另外,超聲波焊接時焊頭會產(chǎn)生熱量,因此在批量焊接過程中還應(yīng)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(zhì)量不好。
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(zhì)等,焊接質(zhì)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(chǎn)時應(yīng)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(fā)黃甚至發(fā)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(fā)現(xiàn),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(chǎn)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(yè)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(yīng)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(zhì)量。
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