Ultraskaņas metināšana salīdzinājumā ar pretestības metināšanu elektrisko kontaktu mezgliem un kopnēm

Ultraskaņas metināšana savieno vadošus metālus, izmantojot augstas-frekvences mehānisko vibrāciju ar ierobežotu sildīšanu, savukārt pretestības metināšana ģenerē lokālu saplūšanas zonu, izmantojot elektrisko strāvu un kontakta pretestību. Elektrisko kontaktu mezgliem un kopnēm izvēle ir atkarīga no materiālu kombinācijas, sekcijas biezuma, pieļaujamās termiskās iedarbības, nepieciešamās bīdes stiprības un gatavā savienojuma elektriskās pretestības.

 

Inženiertehniskais lēmums nav vienkārši "kurš metināšanas process ir spēcīgāks". Savienojumam jāsaglabā zema elektriskā pretestība, kontrolēta mehāniskā izturība, stabila metalurģiskā saite, izmēru precizitāte un atkārtojama ražošanas kvalitāte pēc štancēšanas un montāžas.

 

 

 

Līmēšana zemā-AgSnO₂-Cu kontaktu mezgliem

Ultraskaņas metināšana ir īpaši piemērota, ja elektriskais kontakts satur sudraba sakausējumu un pamatne ir varš. Ultraskaņas kontaktmetināšanas mezgls var izveidot cieto-saisti, neprasot, lai visa savienojuma saskarne sasniegtu pamatmateriālu kušanas temperatūru.

 

Tipiski lietojumi ietver:

AgSnO₂-Cu kontaktu komplekti, kuriem nepieciešama ierobežota termiskā iedarbība uz sudraba sakausējumu.
Cu-Cu pītas stieples savienojumi, kur šķipsnu deformācija ir jākontrolē.
Plānas vara loksnes, folijas kaudzes, spailes un elastīgi vadītāji.
Akumulatora un strāvas{0}}elektronikas savienojumi, kur pārmērīgs karstums var sabojāt blakus esošo izolāciju.
Elektrisko kontaktu tilti, kuriem pēc savienošanas nepieciešama pastāvīga kontakta pretestība.

Metināšanas mehānisms apvieno kontrolētu iespīlēšanas spiedienu ar ultraskaņas vibrāciju. Virsmas oksīdi un piesārņotāji tiek izjaukti saskarnē, savukārt lokalizēta plastiskā deformācija palielina reālo metāla kontakta laukumu.

Ražošanas kvalifikācijai kritiskie mainīgie neaprobežojas tikai ar ultraskaņas frekvenci. Metināšanas amplitūda, metināšanas spēks, enerģija, cikla laiks, materiāla cietība, pārklāšanās laukums un virsmas stāvoklis jākontrolē kā procesa logs.

 

AgSnO₂-Vara savienojumu mainīgie

Mainīgs	Inženiertehniskie apsvērumi	Tipisks kvalitātes fokuss
AgSnO₂ kontakta materiāls	Sudraba-alvas-oksīda elektriskais kontaktu sakausējums	Izvairieties no pārmērīgas termiskās degradācijas
Vara substrāts	C1100 / augstas -vadītspējas vara	Saglabāt vadītspēju un izmēru stabilitāti
Savienojuma biezums	Plānas{0}}loksnes un slāņu struktūras	Novērst pārmērīgu deformāciju
Metināšanas spēks	Nosaka saskarnes spiedienu	Stabila savienošana bez saspiešanas
Ultraskaņas amplitūda	Kontrolē saskarnes berzi un deformāciju	Izvairieties no pār{0}}metināšanas
Metināšanas enerģija	Korelē ar savienojuma konsistenci	Izveidojiet procesa logu, izmantojot DOE
Elektriskā pretestība	Norāda pašreizējo{0}}ceļa kvalitāti	100% vai uz paraugu{1}}balstīta pretestības pārbaude
Bīdes spēks	Norāda mehānisko integritāti	Saistīt destruktīvo testu datus ar metinājuma parametriem

 

 

 

Pretestības metināšana izmanto elektrisko strāvu, kas iet cauri sagatavēm, lai radītu lokālu džoula sildīšanu. Siltums, kas rodas saskarnē, ir aptuveni saistīts ar:

 

Q=I²Rt

 

kur I ir metināšanas strāva, R ir elektriskā pretestība un t ir strāvas ilgums.

Tādējādi elektroda spēks, strāva, metināšanas laiks, materiāla pretestība un kontakta ģeometrija ir tieši saistīti ar metināšanas šuves veidošanos.

Biezākām štancētām detaļām pretestības punktmetināšana var radīt noteiktu saplūšanas zonu ar lielāku iespiešanos nekā daudzi cietvielu -savienošanas procesi. Tas padara to piemērotu vara kontaktu, štancētu elektrisko tiltu, spaiļu un daudzslāņu vadošu komponentu pretestības punktmetināšanai.

 

C1100 vara komponentu pretestības metināšana

Varš ir īpašs pretestības{0}}metināšanas izaicinājums, jo tā elektriskā pretestība ir zema un siltumvadītspēja ir augsta. Tāpēc var būt nepieciešama liela strāva, lai radītu pietiekamu lokālu siltumu.

 

Ražošanas inženierija parasti koncentrējas uz:

Elektrodu ģeometrija un kontakta laukums.
Elektrodu spēka stabilitāte.
Metināšanas{0}}strāvas atkārtojamība.
Strāvas pieauguma un krituma raksturlielumi.
Loksnes biezums un sakraušana-.
Virsmas oksidēšanās un piesārņojums.
Elektrodu nodilums.
Nagla diametrs un iespiešanās.
Pēc-metināšanas elektriskā pretestība.
Destruktīva bīdes vai lobīšanās pārbaude.

 

Pretestības-metināto kontaktu tiltu nedrīkst kvalificēt tikai ar vizuālu pārbaudi. Nagta veidošanās, mehāniskā izturība, elektriskā pretestība un atteices režīms ir jāsaista ar metināšanas procesa logu.

 

Pieprasiet bezmaksas DFM novērtējumu un piedāvājumu

 

 

C1100 vara un AgSnO₂ kontaktu materiāli

Materiālu kombinācija nosaka, vai siltuma ievade vai mehāniskā deformācija ir dominējošais inženiertehniskais ierobežojums.

 

Parametrs	Ultraskaņas metināšana	Pretestības metināšana
Primārais savienošanas mehānisms	Cietvielu{0}}mehāniskā savienošana	Pretestības{0}}ģenerēta lokāla apkure
Beramā materiāla kausēšana	Parasti izvairās	Parasti veidojas saplūšanas zona
Siltuma{0}}ietekmētā zona	Salīdzinoši ierobežots	Lokalizētāka, bet augstāka maksimālā temperatūra
Plānas vara loksnes	Ļoti piemērots	Piemērots ar optimizētiem parametriem
Vara pinums	Ļoti piemērots	Sarežģītāk smalkām{0}}šķiedru struktūrām
Biezs štancēts varš	Atkarīgs no lietojumprogrammas-	Labi piemērots
AgSnO₂ kontakts	Piemērots vietās, kur jāierobežo termiskā iedarbība	Iespējams ar kontrolētu siltuma padevi
Metināšanas tīrradnis	Nav galvenā kvalifikācijas iezīme	Primārais metinājuma-kvalitātes raksturlielums
Elektrodu prasība	Raga/laktas sistēma	Nepieciešami elektrodi
Elektrodu nodilums	Instrumenta nodilums ir atkarīgs no materiāla un amplitūdas	Nozīmīgs ražošanas mainīgais lielums
Tipiska apstiprināšana	Bīdes + elektriskā pretestība + metalogrāfija	Nugget + bīdes / mizas + elektriskā pretestība
Procesa optimizācija	Spēks + amplitūda + enerģija + laiks	Strāva + spēks + laiks + elektrodu ģeometrija

 

Varš-uz-vara pīts stieple

Vara pinums rada atšķirīgu savienojuma problēmu nekā štancēta lokšņu metāla. Atsevišķām dzīslām ir mazs šķērsgriezums- un oksīda slāņi, savukārt pārmērīga siltuma jauda var izraisīt lokālu atlaidināšanu vai nevēlamu deformāciju.

Ultraskaņas metināšana var apvienot vairākas vara dzīslas pret vara spaili, vienlaikus saglabājot relatīvi kompaktu siltuma{0}}ietekmēto zonu.

 

Inženiertehniskais mērķis ir sasniegt:

Zema elektriskā pretestība + pietiekama vilkšanas/bīdes izturība + kontrolēta dzīslu nostiprināšana.

Tāpēc ražošanas specifikācijā būtu jādefinē pieņemamā elektriskā pretestība un mehāniskās atteices režīms, nevis jāpaļaujas tikai uz metinājuma izskatu.

 

 

Metinātajam elektriskajam savienojumam ir divas neatkarīgas funkcijas:

Pārvadīt strāvu ar kontrolētu elektrisko zudumu.
Izdzīvo mehānisko slodzi montāžas un apkopes laikā.

Savienojumam var būt pieņemama mehāniskā izturība, vienlaikus uzrādot pārmērīgu elektrisko pretestību. Un otrādi, zemas -pretestības savienojumam var būt nepietiekama mehāniskā izturība.

 

Elektriskās pretestības mērīšana

Četru-vadu Kelvina mērīšana ir ieteicama, ja mērķa pretestība ir pietiekami zema, lai svina un kontaktu pretestība citādi ietekmētu mērījumu.

Pārbaudes sistēmai jākontrolē:

Pārbaudīt strāvu.
Zondes pozīcija.
Mērīšanas virziens.
Kontakta spiediens.
Temperatūra.
Stabilizācijas laiks.
Paraugu ņemšanas biežums.

Vara savienojumiem ar spēcīgu{0}}strāvu pretestības vērtībai jābūt korelētai ar vadītāja ģeometriju un efektīvo strāvu{1}}nesošo laukumu, nevis jāinterpretē kā izolēts skaitlis.

 

Bīdes un vilkšanas pārbaude

Mehāniskā validācija var ietvert:

Apļa{0}}bīdes pārbaude.
Pārtraukt{0}}pārbaudi.
Slāņveida konstrukciju lobīšanās pārbaude.
Termināļu stiepes pārbaude.
Destruktīvā šķērsgriezuma{0}}analīzē.

Kļūmes režīms sniedz papildu informāciju. Lūzums caur pamatmateriālu norāda uz procesa apstākļiem, kas atšķiras no saskarnes atdalīšanas.

 

 

 

IATF 16949 procesa vadīklas metinātiem kontaktiem

Automobiļu elektrisko kontaktu komponentu gadījumā metināšana jāuzskata par kontrolētu īpašu procesu, nevis izolētu montāžas darbību.

Ražošanas kontroles plāns var ietvert:

Ienākošo materiālu pārbaude.
CMM izmēru pārbaude.
Zīmogošanas{0}}procesa uzraudzība.
Metināšanas parametru uzraudzība.
Elektrodu vai skaņas signāla stāvokļa pārbaude.
Elektriskās pretestības pārbaude.
Bīdes{0}}spēka validācija.
Metalogrāfiskā pārbaude.
Izsekojamība pēc partijas vai ražošanas partijas.
MSA un gabarīts R&R.
SPC kritiskajiem izmēriem un metinājuma raksturlielumiem.

PPAP 3. līmeņa iesniegšanai piegādātājam, iespējams, būs jāizveido dokumentēta saikne starp DFMEA → PFMEA → Kontroles plāns → Darba instrukcijas → pārbaužu ieraksti → spēju pētījumi → validācijas rezultāti.

 

CMM pārbaude un ±0,01 mm izmēru kontrole

Metinātajam mezglam ir jāsaglabā izmēru savietojamība ar pakārtoto kontaktoru, releju, drošinātāju, sadales iekārtu vai kopņu bloku.

Atkarībā no izstrādājuma ģeometrijas kritiskie izmēri var ietvert:

Sazinieties ar-centrālo pozīciju.
Cauruma diametrs.
Termināla līdzenums.
Metināšanas vieta.
Kontakta augstums.
Liekuma leņķis.
Kopējais garums.
Vara loksnes biezums.

Precīzi apzīmogotiem komponentiem atlasītos izmērus var kontrolēt līdz ±0,01 mm atkarībā no faktiskā izstrādājuma rasējuma un funkcionālās pielaides kopas-.

 

 

Metināto kontaktu tiltu piegādātājs ir jānovērtē, ņemot vērā visu ražošanas ķēdi, nevis tikai metināšanas iespējas.

 

Kvalifikācijas vienums	Ieteicamā verifikācija
Izejviela	Materiāla sertifikāts un sastāva pārbaude
Apzīmogošana	Izmēru pārbaudes un rīku{0}}procesu ieraksti
Metināšana	Parametru logs un procesa validācija
Elektriskā veiktspēja	Zemas{0}}pretestības mērīšana
Mehāniskā veiktspēja	Bīdes / stiepes / lobīšanās pārbaude
Metalurģija	Šķērsgriezums-un mikroskopiskā pārbaude
Izmēru precizitāte	CMM pārbaude
Izsekojamība	Partijas{0}}līmeņa ražošanas ieraksti
Automobiļu kvalitāte	IATF 16949 sistēma
Iesniegšanas pakete	PPAP 3. līmeņa iespēja
Vides atbilstība	RoHS/REACH dokumentācija
Procesa spēja	SPC / Cp / Cpk, kur norādīts

 

Piegādātājs, kas spēj štancēt, bet nespēj korelēt metinājuma parametrus ar pretestību un mehāniskiem rezultātiem, pircējam rada papildu kvalifikācijas darbu. Vēlamais ieguves modelis ir tāds, kurā apzīmogošana, savienošana, pārbaude, izsekojamība un PPAP dokumentācija tiek pārvaldīta vienā kontrolētā ražošanas sistēmā.

 

 

Ultraskaņas metināšana: plāns varš, pinums un zema termiskā iedarbība

Izvēlieties ultraskaņas metināšanu, ja konstrukcijai ir nepieciešams:

Vara pinumu nostiprināšana.
Plānas vadošas loksnes.
Ierobežota lielapjoma apkure.
Cietvielu{0}}savienošanās.
AgSnO₂-uz-vara kontaktu savienošana.
Kompaktas elektriskās pieslēguma zonas.
Plānu vadošu materiālu kontrolēta deformācija.

Pretestības metināšana: biezas štancētas sastāvdaļas un noteikti metināšanas tīrradņi

Izvēlieties pretestības metināšanu, ja konstrukcijai ir nepieciešams:

Biezas štancētas vara sastāvdaļas.
Augsta lokālā siltuma padeve.
Definēti kodolsintēzes tīrradņi.
Augsta ražošanas caurlaidspēja.
Atkārtojama elektrodu pozicionēšana.
Apzīmogoto kontaktu tiltu strukturālā savienošana.

Galīgais lēmums par procesu ir jābalsta uz materiāla slogu-, biezumu, savienojuma ģeometriju, elektriskās pretestības mērķi, mehāniskās-slodzes prasībām, termisko jutību un ražošanas apjomu.

 

Lejupielādējiet kontaktpersonu montāžas dizaina specifikāciju

 

 

Kvalificētam elektrisko kontaktu komplektam jābūt trīs papildu pierādījumu formām.

 

Elektriskā validācija

Izmēriet pabeigto strāvas ceļu un nosakiet pieņemamo pretestības diapazonu noteiktos testa apstākļos.

Zemas{0}}pretestības vara savienojumiem pati mērīšanas metode kļūst par specifikācijas daļu.

 

Mehāniskā validācija

Bīdes vai stiepes pārbaude nosaka, vai savienojums var izturēt montāžas spēkus, vibrāciju, termisko ciklu un ekspluatācijas slodzes.

Pieņemšanas kritērijā jānorāda gan minimālais spēks, gan pieļaujamais atteices režīms.

 

Metalogrāfiskā validācija

Šķērsgriezuma{0}}analīzē var noteikt:

Nepilnīga savienošana.
Tukšumi.
Plaisas.
Pārmērīga deformācija.
Nepietiekama metinājuma iespiešanās.
Pārmērīga karstuma{0}}ietekmētie reģioni.
Neregulāra tīrradņa ģeometrija.

 

 

 

Pirms metinātā kontakta mezgla izlaišanas masveida ražošanai, inženiertehniskajā rasējumā un piegādātāja specifikācijā ir jādefinē:

 

Materiāls: C1100, C2680, AgSnO₂ vai noteiktais sudraba sakausējums.
Materiāla biezums: faktiskais loksnes vai vadītāja biezums.
Savienojuma konfigurācija: aplis, sadursme, pārklāšanās, pinums-uz-termināli vai kontakts-uz-pārvadātāju.
Metināšanas process: Ultraskaņas vai pretestības metināšana.
Elektriskā prasība: maksimālā pieļaujamā savienojuma pretestība.
Mehāniskā prasība: minimālais bīdes vai stiepes spēks.
Prasība attiecībā uz izmēriem: kritiskie izmēri un pielaide, piemēram, ±0,01 mm, ja piemērojams.
Virsmas stāvoklis: pārklājuma, oksidācijas, piesārņojuma un tīrīšanas prasības.
Pārbaudes metode: Kelvina pretestības mērīšana, CMM, metalogrāfija un destruktīva pārbaude.
Kvalitātes sistēma: IATF 16949, kur tiek piemērotas automobiļu piegādes prasības.
Iesniegšana: PPAP 3. līmenis, ja to norādījis klients.
Vides atbilstība: RoHS un REACH prasības.

 

 

Kādam nolūkam ir nepieciešama tipiskā PPAP 3. līmeņa dokumentācija?metinātie kontaktu mezgli?

PPAP 3. līmenim parasti ir nepieciešami piemērojamie projektēšanas ieraksti, procesa plūsma, PFMEA, kontroles plāns, izmēru rezultāti, materiālu un veiktspējas testu rezultāti, MSA pierādījumi, procesa spēju dati, detaļu paraugi un PSW, ievērojot klienta īpašās iesniegšanas prasības.

 

Kā izvēlēties ultraskaņas metināšanu vara pinumam, nevis pretestības metināšanai?

Ultraskaņas metināšana parasti tiek apsvērta gadījumos, kad vara pinumam nepieciešama dzīslu nostiprināšana ar ierobežotu sildīšanu. Pretestības metināšana ir piemērotāka, ja savienojumam ir nepieciešama noteikta saplūšanas zona biezākos štancētos komponentos.

 

Kā tiek pārbaudīta elektriskā pretestība uz metināta vara kontakta?

Zemas-pretestības savienojumiem parasti tiek izmantota četru-vadu Kelvina mērīšanas metode. Testa specifikācijā jādefinē strāva, zondes atrašanās vieta, temperatūra, stabilizācijas apstākļi, paraugu ņemšanas biežums un maksimālā pieļaujamā savienojuma pretestība.