جوشکاری اولتراسونیک در مقابل جوشکاری مقاومتی برای مجموعه های تماس الکتریکی و شینه ها

جوشکاری اولتراسونیک فلزات رسانا را از طریق{0}}ارتعاش مکانیکی با فرکانس بالا با گرمایش حجیم محدود به یکدیگر می‌پیوندد، در حالی که جوشکاری مقاومتی از طریق جریان الکتریکی و مقاومت تماس، ناحیه همجوشی موضعی ایجاد می‌کند. برای مجموعه های تماس الکتریکی و شینه ها، انتخاب به ترکیب مواد، ضخامت مقطع، قرار گرفتن در معرض حرارتی مجاز، مقاومت برشی مورد نیاز و مقاومت الکتریکی اتصال نهایی بستگی دارد.

 

تصمیم مهندسی صرفاً این نیست که "کدام فرآیند جوشکاری قوی تر است." اتصال باید مقاومت الکتریکی پایین، استحکام مکانیکی کنترل شده، اتصال متالورژیکی پایدار، دقت ابعادی و کیفیت تولید قابل تکرار پس از مهر زنی و مونتاژ را حفظ کند.

 

 

 

-پیوند در دمای پایین برای AgSnO2-مجموعه تماس Cu

جوشکاری اولتراسونیک به ویژه زمانی کاربرد دارد که تماس الکتریکی حاوی آلیاژ نقره باشد و بستر آن مس باشد. یک مجموعه جوشکاری تماسی اولتراسونیک می‌تواند یک پیوند حالت جامد-بدون نیاز به کل رابط مشترک برای رسیدن به دمای ذوب مواد پایه ایجاد کند.

 

کاربردهای معمولی عبارتند از:

AgSnO2-مجموعه های تماس مسی که نیاز به قرار گرفتن در معرض حرارتی محدود با آلیاژ نقره دارند.
Cu-اتصالات سیم بافته مس که در آن تغییر شکل رشته باید کنترل شود.
ورق های مسی نازک، پشته های فویل، پایانه ها و هادی های انعطاف پذیر.
اتصالات الکترونیکی باتری و برق{0}} که در آن گرمای بیش از حد می تواند به عایق مجاور آسیب برساند.
پل های تماس الکتریکی که پس از اتصال نیاز به مقاومت تماس ثابت دارند.

مکانیزم جوشکاری فشار گیره کنترل شده را با ارتعاش اولتراسونیک ترکیب می کند. اکسیدهای سطحی و آلاینده ها در سطح مشترک مختل می شوند، در حالی که تغییر شکل پلاستیک موضعی باعث افزایش سطح تماس فلزی واقعی می شود.

برای صلاحیت تولید، متغیرهای حیاتی محدود به فرکانس اولتراسونیک نیستند. دامنه جوش، نیروی جوش، انرژی، زمان چرخه، سختی مواد، سطح همپوشانی و وضعیت سطح باید به عنوان پنجره فرآیند کنترل شود.

 

AgSnO2-متغیرهای مشترک مس

متغیر	ملاحظات مهندسی	تمرکز کیفیت معمولی
مواد تماس AgSnO2	آلیاژ تماس الکتریکی اکسید نقره-قلع-	از تخریب بیش از حد حرارتی خودداری کنید
بستر مسی	C1100 / مس رسانایی بالا-	رسانایی و ثبات ابعادی را حفظ کنید
ضخامت درز	ساختارهای نازک-و لایه لایه	از تغییر شکل بیش از حد جلوگیری کنید
نیروی جوش	فشار رابط را تعیین می کند	اتصال پایدار بدون خرد کردن
دامنه اولتراسونیک	اصطکاک و تغییر شکل رابط را کنترل می کند	از جوشکاری بیش از حد خودداری کنید
انرژی جوش	با قوام پیوند ارتباط دارد	پنجره فرآیند را از طریق DOE ایجاد کنید
مقاومت الکتریکی	کیفیت مسیر{0} فعلی را نشان می‌دهد	100٪ یا تأیید مقاومت مبتنی بر نمونه-
نیروی برشی	یکپارچگی مکانیکی را نشان می دهد	داده های آزمایش مخرب را با پارامترهای جوش مرتبط کنید

 

 

 

جوشکاری مقاومتی از جریان الکتریکی عبوری از قطعات کار برای تولید گرمای موضعی ژول استفاده می کند. گرمای تولید شده در رابط تقریباً مربوط به موارد زیر است:

 

Q=I²Rt

 

جایی که I جریان جوش، R مقاومت الکتریکی و t مدت زمان جریان است.

این باعث می شود که نیروی الکترود، جریان، زمان جوش، مقاومت مواد و هندسه تماس مستقیماً با تشکیل جوش مرتبط باشد.

برای قطعات مهر شده ضخیم‌تر، جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی می‌تواند یک ناحیه همجوشی مشخص با نفوذ بیشتر از بسیاری از فرآیندهای اتصال حالت جامد ایجاد کند. این باعث می شود آن را برای اتصالات مسی جوش نقطه ای مقاومتی، پل های الکتریکی مهر و موم شده، پایانه ها و اجزای رسانای چندلایه مناسب باشد.

 

جوشکاری مقاومتی قطعات مسی C1100

مس یک چالش جوشکاری{0}}مقاومت خاصی دارد زیرا مقاومت الکتریکی آن کم و هدایت حرارتی آن زیاد است. بنابراین می توان برای تولید گرمای موضعی کافی به جریان زیادی نیاز داشت.

 

مهندسی تولید معمولاً بر موارد زیر تمرکز دارد:

هندسه و ناحیه تماس الکترود.
پایداری نیروی الکترود
جوشکاری-تکرارپذیری فعلی.
ویژگی های افزایش و سقوط فعلی
ضخامت ورق و پشته-بالا.
اکسیداسیون و آلودگی سطحی
سایش الکترود
قطر قطعه و نفوذ.
مقاومت الکتریکی جوش-.
آزمایش برشی مخرب یا لایه برداری.

 

پل تماس با مقاومت-نباید فقط از طریق بازرسی بصری واجد شرایط باشد. تشکیل قطعه، استحکام مکانیکی، مقاومت الکتریکی و حالت شکست باید با پنجره فرآیند جوشکاری مرتبط باشد.

 

درخواست ارزیابی و نقل قول رایگان DFM

 

 

C1100 مس در مقابل مواد تماس AgSnO2

ترکیب مواد تعیین می کند که آیا ورودی حرارتی یا تغییر شکل مکانیکی محدودیت مهندسی غالب است.

 

پارامتر	جوشکاری اولتراسونیک	جوشکاری مقاومتی
مکانیسم پیوند اولیه	پیوند مکانیکی{0} حالت جامد	گرمایش موضعی{0}}مقاومت ایجاد می‌شود
ذوب مواد حجیم	به طور معمول اجتناب می شود	منطقه همجوشی معمولا تشکیل می شود
منطقه تحت تأثیر گرما-	نسبتا محدود است	دمای محلی بیشتر اما اوج بالاتر
ورق های مسی نازک	بسیار مناسب	مناسب با پارامترهای بهینه شده
قیطان مسی	بسیار مناسب	برای ساختارهای رشته ای ظریف-سخت تر است
مس مهر شده ضخیم	وابسته به برنامه-	خوب مناسب است
تماس AgSnO2	مناسب برای جاهایی که قرار گرفتن در معرض حرارتی باید محدود باشد	با ورودی گرمای کنترل شده امکان پذیر است
قطعه جوش	ویژگی صلاحیت اولیه نیست	ویژگی کیفیت اولیه جوش-
نیاز الکترود	سیستم شاخ/ سندان	الکترود مورد نیاز
سایش الکترود	سایش ابزار بستگی به متریال و دامنه دارد	متغیر تولید قابل توجه
اعتبار سنجی معمولی	برشی + مقاومت الکتریکی + متالوگرافی	قطعه + برش / لایه برداری + مقاومت الکتریکی
بهینه سازی فرآیند	نیرو + دامنه + انرژی + زمان	جریان + نیرو + زمان + هندسه الکترود

 

سیم بافته مس-به-مس

قیطان مسی مشکل اتصال متفاوتی نسبت به ورق فلزی مهر و موم شده دارد. رشته‌های منفرد دارای مقاطع{1}}و لایه‌های اکسیدی کوچکی هستند، در حالی که ورودی حرارتی بیش از حد می‌تواند باعث بازپخت موضعی یا تغییر شکل ناخواسته شود.

جوشکاری اولتراسونیک می‌تواند چندین رشته مسی را در مقابل یک پایانه مسی تثبیت کند و در عین حال یک ناحیه نسبتاً فشرده را حفظ کند-.

 

هدف مهندسی دستیابی به موارد زیر است:

مقاومت الکتریکی پایین + استحکام کششی/برشی کافی + یکپارچگی رشته کنترل شده.

بنابراین یک مشخصات تولید باید مقاومت الکتریکی قابل قبول و حالت شکست مکانیکی را به جای تکیه بر ظاهر جوش تعریف کند.

 

 

اتصال الکتریکی جوش داده شده دو عملکرد مستقل دارد:

جریان را با تلفات الکتریکی کنترل شده حمل کنید.
در هنگام مونتاژ و سرویس از بارگذاری مکانیکی جان سالم به در ببرید.

یک اتصال می تواند مقاومت مکانیکی قابل قبولی داشته باشد در حالی که مقاومت الکتریکی بیش از حد از خود نشان می دهد. برعکس، یک اتصال{1}}با مقاومت پایین می‌تواند استحکام مکانیکی کافی نداشته باشد.

 

اندازه گیری مقاومت الکتریکی

اندازه‌گیری کلوین چهار سیم زمانی ترجیح داده می‌شود که مقاومت هدف به اندازه کافی کم باشد که در غیر این صورت مقاومت سرب و تماس بر اندازه‌گیری تأثیر بگذارد.

سیستم آزمون باید کنترل کند:

جریان تست
موقعیت پروب.
جهت اندازه گیری
فشار تماس.
دما
زمان تثبیت
فرکانس نمونه برداری

برای اتصالات مسی با جریان{0}بالا، مقدار مقاومت باید با هندسه رسانا و جریان مؤثر-به جای اینکه به عنوان یک عدد مجزا تفسیر شود، مرتبط باشد.

 

تست برشی و کششی

اعتبار سنجی مکانیکی می تواند شامل موارد زیر باشد:

آزمایش برشی دور-.
تست کردن-.
آزمایش لایه برداری برای ساختارهای لایه ای
تست کشش پایانه ها
تجزیه و تحلیل مقطعی{0}}مخرب.

حالت شکست اطلاعات اضافی را ارائه می دهد. شکستگی از طریق ماده مادر نشان دهنده شرایط فرآیندی متفاوت از جداسازی سطحی است.

 

 

 

کنترل های فرآیند IATF 16949 برای تماس های جوش داده شده

برای اجزای تماس الکتریکی خودرو، جوشکاری باید به‌عنوان یک فرآیند ویژه کنترل‌شده به‌جای یک عملیات مونتاژ مجزا در نظر گرفته شود.

یک برنامه کنترل تولید می تواند شامل موارد زیر باشد:

تأیید مواد ورودی
بازرسی ابعادی CMM
نظارت بر فرآیند مهر زدن{0}}.
نظارت بر پارامترهای جوش
بررسی وضعیت الکترود یا بوق.
تست مقاومت الکتریکی
برش{0}} اعتبار سنجی اجباری.
بازرسی متالوگرافی
قابلیت ردیابی توسط دسته یا لات تولیدی.
MSA و گیج R&R.
SPC برای ابعاد بحرانی و ویژگی های جوش.

برای ارسال PPAP سطح 3، تامین کننده ممکن است نیاز به ایجاد یک رابطه مستند بین DFMEA → PFMEA → برنامه کنترل → دستورالعمل های کاری → سوابق بازرسی → مطالعات قابلیت → نتایج اعتبار سنجی داشته باشد.

 

بازرسی CMM و کنترل ابعادی ± 0.01 میلی متر

مجموعه جوش داده شده باید سازگاری ابعادی را با مجموعه کنتاکتور پایین دست، رله، فیوز، تابلو برق یا شینه حفظ کند.

بسته به هندسه محصول، ابعاد بحرانی ممکن است شامل موارد زیر باشد:

تماس با موقعیت مرکزی-.
قطر سوراخ.
صافی ترمینال
محل جوش.
ارتفاع تماس
زاویه خم.
طول کلی.
ضخامت ورق مس.

برای اجزای مهر و موم دقیق، ابعاد انتخاب شده ممکن است تا 0.01 ± میلی متر کنترل شوند، مشروط به طراحی واقعی محصول و پشته تحمل عملکردی-به بالا.

 

 

یک تامین کننده پل تماسی جوشی باید بر اساس زنجیره تولید کامل ارزیابی شود تا اینکه به تنهایی قابلیت جوشکاری را داشته باشد.

 

مورد صلاحیت	تاییدیه توصیه شده
مواد خام	گواهی مواد و تأیید ترکیب
مهر زدن	بازرسی ابعادی و ابزار{0}}سوابق فرآیند
جوشکاری	پنجره پارامتر و اعتبار سنجی فرآیند
عملکرد الکتریکی	اندازه‌گیری مقاومت کم-
عملکرد مکانیکی	آزمایش برشی / کششی / لایه برداری
متالورژی	مقطع{0}}و بازرسی میکروسکوپی
دقت ابعادی	بازرسی CMM
قابلیت ردیابی	سوابق تولید در سطح بسیاری-
کیفیت خودرو	سیستم IATF 16949
بسته ارسالی	قابلیت PPAP سطح 3
انطباق با محیط زیست	اسناد RoHS / REACH
قابلیت فرآیند	SPC / Cp / Cpk که در آن مشخص شده است

 

تامین کننده ای که قادر به مهر زنی است اما قادر به ارتباط پارامترهای جوش با مقاومت و نتایج مکانیکی نیست، کار صلاحیت اضافی برای خریدار ایجاد می کند. مدل منبع ترجیحی مدلی است که در آن مهر زنی، اتصال، بازرسی، قابلیت ردیابی و اسناد PPAP در یک سیستم تولید کنترل شده مدیریت می شود.

 

 

جوشکاری اولتراسونیک: مس نازک، قیطان و قرار گرفتن در معرض حرارت کم

جوشکاری اولتراسونیک را زمانی که طراحی نیاز دارد انتخاب کنید:

تثبیت قیطان مسی.
ورق های رسانای نازک.
گرمایش فله محدود
پیوستن به حالت جامد-.
اتصال AgSnO2-به-مس.
مناطق اتصال الکتریکی فشرده
تغییر شکل کنترل شده مواد رسانای نازک.

جوش مقاومتی: اجزای مهر ضخیم و قطعات جوش تعریف شده

جوشکاری مقاومتی را زمانی که طراحی نیاز دارد انتخاب کنید:

قطعات مس مهر شده ضخیم.
ورودی گرمای موضعی بالا
قطعات همجوشی تعریف شده.
توان تولید بالا
موقعیت یابی الکترود قابل تکرار
اتصال ساختاری پل های تماسی مهر و موم شده.

تصمیم نهایی فرآیند باید بر اساس پشته مواد-بالا، ضخامت، هندسه اتصال، هدف مقاومت الکتریکی، نیاز بار مکانیکی-، حساسیت حرارتی، و حجم تولید باشد.

 

دانلود مشخصات طراحی مجمع تماس

 

 

یک مجموعه تماس الکتریکی واجد شرایط باید دارای سه شکل مکمل شواهد باشد.

 

اعتبار سنجی الکتریکی

مسیر جریان تکمیل شده را اندازه گیری کنید و محدوده مقاومت قابل قبول را تحت شرایط تست تعریف شده تعیین کنید.

برای اتصالات مسی با مقاومت کم-روش اندازه‌گیری بخشی از مشخصات می‌شود.

 

اعتبار سنجی مکانیکی

آزمایش برشی یا کششی مشخص می کند که آیا اتصال می تواند نیروهای مونتاژ، ارتعاش، چرخه حرارتی و بارهای سرویس را تحمل کند یا خیر.

معیار پذیرش باید هم حداقل نیرو و هم حالت شکست قابل قبول را مشخص کند.

 

اعتبارسنجی متالوگرافی

تجزیه و تحلیل مقطعی-می تواند شناسایی کند:

پیوند ناقص
فضاهای خالی
ترک ها.
تغییر شکل بیش از حد.
نفوذ ناکافی جوش
گرمای بیش از حد-مناطق را تحت تأثیر قرار داد.
هندسه ناگت نامنظم.

 

 

 

قبل از انتشار یک مجموعه تماس جوش داده شده برای تولید انبوه، نقشه مهندسی و مشخصات تامین کننده باید تعریف کند:

 

مواد: C1100، C2680، AgSnO2، یا آلیاژ نقره مشخص شده.
ضخامت مواد: ضخامت واقعی ورق یا هادی.
پیکربندی مفصل: دامان، لب به لب، همپوشانی، بافته کردن-به-ترمینال، یا تماس-به- حامل.
فرآیند جوشکاری: جوشکاری اولتراسونیک یا مقاومتی.
نیاز الکتریکی: حداکثر مقاومت مجاز مشترک.
نیاز مکانیکی: حداقل نیروی برشی یا کششی.
نیاز ابعادی: ابعاد بحرانی و تحمل، مانند ± 0.01 میلی متر در صورت لزوم.
شرایط سطح: نیاز به آبکاری، اکسیداسیون، آلودگی و تمیز کردن.
روش بازرسی: اندازه گیری مقاومت کلوین، CMM، متالوگرافی و تست مخرب.
سیستم کیفیت: IATF 16949 که در آن الزامات تامین خودرو اعمال می شود.
ارسال: PPAP سطح 3 که توسط مشتری مشخص شده است.
انطباق با محیط زیست: الزامات RoHS و REACH.

 

 

مستندات سطح 3 PPAP معمولی برای چیست؟مجموعه های تماس جوش داده شده?

PPAP سطح 3 معمولاً به سوابق طراحی قابل اجرا، جریان فرآیند، PFMEA، طرح کنترل، نتایج ابعادی، نتایج آزمایش مواد و عملکرد، شواهد MSA، داده‌های قابلیت پردازش، قطعات نمونه و PSW، مشروط به الزامات ارسال خاص مشتری، نیاز دارد.

 

چگونه می توانم به جای جوشکاری مقاومتی، جوش اولتراسونیک را برای قیطان مسی انتخاب کنم؟

جوشکاری اولتراسونیک معمولاً زمانی در نظر گرفته می‌شود که قیطان مسی نیاز به یکپارچه‌سازی رشته‌ها با گرمایش حجیم محدود داشته باشد. جوشکاری مقاومتی زمانی مناسب تر است که اتصال به یک منطقه همجوشی مشخص در اجزای مهر و موم ضخیم تر نیاز دارد.

 

مقاومت الکتریکی روی کنتاکت مسی جوش داده شده چگونه آزمایش می شود؟

روش اندازه‌گیری چهار سیم کلوین معمولاً برای اتصالات با مقاومت کم استفاده می‌شود. مشخصات تست باید جریان، محل پروب، دما، شرایط تثبیت، فرکانس نمونه برداری و حداکثر مقاومت مجاز اتصال را مشخص کند.