超声波焊接与压接技术对比

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超声波焊接能够在极短时间内完成,适用于需要快速生产的环境。本文线束工程师之家网主要介绍下超声波焊接与压接技术对比。

1 超声波金属焊接原理

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将机械能转变为内能、形变能及有限的温升。两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接。因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

2 超声波金属焊接优缺点

快速高效:超声波焊接能够在极短时间内完成,适用于需要快速生产的环境。节能:与传统焊接技术相比,超声波焊接消耗的能源更少,更加节能环保。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

熔合强度高:焊接后的接头强度接近甚至超过母材本身,能够承受较大的外力作用。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

导电性好‌:焊接后的接头电阻系数极低或近乎零,导电性能优异。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

环保安全:焊接过程中无火花产生,减少了火灾风险,且无有害物质排放,更加安全健康。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

无需助焊剂和焊料:焊接过程中无需使用助焊剂、气体和焊料,简化了焊接过程并减少了成本。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

适用范围广‌:适用于多种金属材料,包括‌铝、银、黄铜、青铜、紫铜、镍、金、铂等有色金属的细丝或薄片材料。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

3 超声波焊接与传统压接对比

对比项
超声波焊接
压接
原理
金属分子晶格结构重组
塑性变形
初态电阻(70mm²线+连接器为例) 文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/
1-3 μΩ,刺穿表面氧化膜
10-20 μΩ,塑性变形,铜线丝是独立的,铜丝表面氧化膜存在,膜电阻一直存在 
长期热(拉力/电阻)稳定性
稳定的一体化的结构。10000次热循环后,没有出现明显变化

塑性变形在整个生命周期内一直存在(铜线线丝变细变长变松=>电阻变大,发热加剧一次循环=>一次热胀冷缩=>一次压接)2000-3000次热循环后电阻就会出现拐点 ,是压接极限文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/comparison-of-ultrasonic-welding-and-crimping-technology/

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容差能力及量产要求
容差能力大
容差能力小
材料影响
材料特性微小变化对焊接无影响
材料特性影响材料的延展性,延展性微小差异严重影响压接一致性

尺寸影响

端子尺寸公差要求不高,线丝线径容差能力大

压接套尺寸要求高,铜丝线径尺寸公差影响压接质量大

长期外力震动作用下的稳定(Exp.SlowMotion测试)
拉力/电阻稳定
拉力/电阻不稳定-拉力会持续下降,电阻持续上升-在长期受到外力和震动下,压接点铜线线丝变细变长变松
拉力以70mm²线+连接器为例)
大,且长期稳定USCAR 38,2700N
小,且持续下降UL486A,1235NExp.有压接拉力不够,加锡焊以增加拉力的案例
工艺适用线材范围
0.75-25mm²,16mm²-80mm²,70mm²-160mm²
0.25mm²-35mm²,50mm² 以上不适合压接
工艺适用范围
不同材质:铝+铜,不同形式:板材+板材,线材+线材以上均适用于超声波焊接
只能压接同种材质;线材与线材的压接必须通过压接套 ;板材与板材不可压接;

适用范围窄/成本增加。

连接品质
具有不熔融、不脆的金属特性,内部受外界水分、灰尘、油气等不良影响极小,不易产生铜丝锈蚀、氧化等不良状况,从而避免线束导电及信号传输性能的下降,卡点连接可靠性高
压接部位线芯存在残余应力,存在金属冲压反弹风险,并在恶劣工况下存在氧化和生锈风险 
温升(以70mm²线+连接器为例)
31.5K(Max)
45K(Max)
剖面
95-120%
70-90%
接触电阻
<0.03mΩ
<0.01mΩ
 
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