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超声波焊接在线束中应用（全）

来源：•作者：•2021-05-25 14:58

1超声波焊接在汽车行业的发展

1955年美国航空部在登月项目中由美国Sonobond公司前身AerospaceProject发明超声波金属焊接技术

80年代后，超声波金属焊接技术就广泛应用于线束焊接（重点是汽车行业的低压及通讯线束）。小于30mm2的铜线与铜线焊接

2016年以后，由于电动汽车行业的变革，高压线在汽车里应用已成为非常重要的领域。国际上先进技术开始用超声波焊接全面替代压接，成为更稳定，更安全的连接方式

2超声波焊接与压接技术对比

3超声波焊接原理

1, 超声波发生器（配件1）将电能通过内部整流、变压、专用功率管放大成20KHz的高压电源，再设计低阻值导线，输出给压电陶瓷式换能器(配件2).

2, 压电换能器中的压电陶瓷在高压电源的电极下，产生径面振动，振动通过上下金属盖板传导到换能器工作面，根据工作需要换能器盖板可做成放大形状，将陶瓷的振动振幅做初步放大。（如有需要可再连接变幅杆做振幅二次放大）。

3, 换能器的振动传递到专用耦合器（配件3）上，拉动耦合器的运动杆（配件3）做横向振动。

4, 焊头安装在横向振动端，超声作用时，在振动杆的垂直方向，向下施加压力给耦合器、压力方向与超声振动方向相互垂直，达到摩擦焊接的作用。来源杭州海颂

4超声波检验标准

拉力和撕拉力的首检、例检和末检

首检：采用一根短样进行拉力或撕拉力首检。

若首检拉力或撕拉力值在表的绿色区域，开始生产；

若首检拉力或撕拉力值在表的黄色区域，重新采用一根短样进行拉力或撕拉力测试，若重测短样数值落在绿色区域，可以开始生产；若重测短样数值落在黄色区域，调整参数之后重新首检；若重测短样数值落在红色区域，停产检查，之后重新首检。欧洲项目撕拉力值必须在绿色区域才可以生产；

若首检拉力或撕拉力值落在表的红色区域，停产检查，之后重新首检。

例检和末检

拉力测试：如该批次生产数量≤200pcs，不做例检和末检；如200pcs﹤该批次生产数量≤400pcs，需做末检，不做例检；如该批次生产数量>400pcs，需做例检和末检，且例检频率为每400pcs检查一个短样；

撕拉力测试：例检频率为每400pcs检查一个短样，如该批次≤400pcs，需做末检，不做例检；

例检和末检时，拉力和撕拉力值要在黄色或绿色区域，若发现在红色区域，在此段时间内生产的产品以红牌控制，产品按评审意见处理；

超声波焊接控制要求

操作工完成首件后，若首件检验合格，则将首件做好标识，标识上应写明日期、时间、看板号、操作工工号、机器号，质量人员对无自检资格员工的首件进行确认。

如果确认时发现问题则用红牌标识，并隔离产品，按《不合格品的控制》文件处理

操作工在合格的成品看板标签上必须写明日期、数量、看板号、操作者工号

需注意：超声波焊接两端的线芯头部均要与焊接工具头平齐，且尽量保证大线径在下，方可开始焊接

合格标准

1，无松散开的芯线

2，呈矩形形状

3，熔焊长度等于或大于5.0mm(参考值)

4，熔焊边缘到导线绝缘层之间距离为2.0-5.0mm（参考值）

5，无过烧/熔化的绝缘层

6，无焊瘤

7，芯线没有重复叠在导线绝缘层上

8，导线没有弯曲，导线自熔核处呈直线引出

标准范围内允许的偏差

一，小量焊瘤，其不会刺穿防护的覆盖层

二，过烧/熔化的导线绝缘不严重（能被绝缘覆盖胶带，模压塑模等盖住）

三，对于16芯线或更多芯导线，每根导线缺失线数不超过10%（近似至最近整数）

不合格标准

1，超量过烧/熔化的绝缘层

2，线芯末端伸展至复叠在导线绝缘层上

5超声波工艺有效验证（参考USCAR 38）

1, 量产的工艺控制-CPK测试（拉力）

Cpk：ComplexProcess Capability Index 的缩写，是现代企业用于表示支撑制程能力的指标。制程能力强才可能稳定地生产出质量、可靠性高的产品。

Uscar38要求衡量过程能力，判断过程是否可行。Cpk可以保证过程受控，1.67的Cpk值可以预测99.9999% 的制程良率。

Cpk值计算公式：Cpk=（样品平均值-要求最低拉力值）/样品标准偏差，cpk必须大于1.67

影响cpk高低的因素由样品平均值及样品标准偏差的大小决定，因此要想保证CPK达标，拉力的平均值要达到要求最低拉力值的2~3倍。

2, 剖面测试

剖面分析可以提供直接证据证明超声波焊接是否统一和牢固，以保证连接功能，将剖面分析和现有好的剖面进行对比评估。它也可以作为辅助诊断工具来判定焊接为什么没有通过该测试。若焊接不充分或焊接过度，都可能导致达不到本标准中的电气和机械要求，这些可以通过10X 及以上放大镜观察识别出来

3, 量产的工艺控制-电压降/电阻测试

4, 量产的工艺控制-加速环境测试测试

• 温度设置－40℃／150℃

• 各30min，72个循环

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