当普通人打开冰箱并抓住太温暖的苏打水或瓶子时,他的初始反应是失望的。但是,如果该人是这种类型的设备的线束装配器,他的初步思想是:检查蒸发器风扇线束。在检查它的磨损和损坏的同时,他还可以了解电线是否被焊接或焊接到连接器上,以及进行多种过程。

他可能会看到电线超声波焊接。利用白品商品市场的利用制造商越来越喜欢这项技术,因为它产生了具有高导电性的可靠连接。

这并不是说所有此类线束制造商都已转向超声波焊接。许多人仍然喜欢电阻焊和焊接。前者是经济的,可以连接类似和不同的材料,而后者仍然流行于终止镀锡线和小批量生产。

制造商可以肯定的是,这三种方法都能有效地将电线连接到金属部件上,以及将两根或更多的电线连接在一起。他们也知道,充分了解每种技术的所有优点和缺点是为应用程序选择最佳连接过程的关键。

超声波焊接

自20世纪80年代初以来,超声波已被用于电线拼接和焊接电线到金属连接器和终端。该过程涉及在15至40千赫兹的频率下振动振动线股线。振动能量分散表面氧化物,以在股线上产生粘合并形成固态冶金键。

艾默生雇用Joe Stacy担任美国布兰森超声金属焊接公司的全国销售经理,他说:“超声波工艺提供了低电阻焊接。低电阻焊接允许使用更小的电缆,这节省了制造商的资金和空间。”

通常,铝,镍,银,铜和金等导电材料是超声焊接的。该过程消耗比电阻焊接少80%,并且它不需要水冷。而且,与焊接不同,超声波焊接不需要焊剂或填充材料。

来自Branson的2032S系统在0.7至40平方毫米的横截面积中产生高质量的电线接头。配备Versagraghic电源,系统自动瞬间调整拼接参数,包括宽度,压力,振幅和能量。运营商
可以按顺序编程预设数量的拼接以获得最佳的生产效率。其他标准功能包括可伸缩的砧座(以最大化线材负载区域),收集工具(用于易于拼接除去),以及冷却空气,以提高高生产环境中的工具寿命。

Stacy说:“不管他们服务的行业是什么,线束制造商都需要可靠且具有成本效益的焊工。“超声波焊接一贯具有成本效益,这是其日益普及的主要原因之一。”

Sonobond Ultrasonics Inc的总裁Janet Devine表示,不断发展的机器技术还有助于超声波焊接在其他连接方法中保持其经济和效率优势。例如,陶瓷压电换能器能够在高电压和高温(最多300℃)下有效地操作。此外,电源和电子产品提供数字精度和控制。

Sonobond公司的SPG(单点接地)2600型焊机可以将20平方毫米(最多18根线)的线束超声焊接到单个端子上。该微处理器控制单元完成焊接在一个脉冲自动折叠终端手臂提供应力消除在接头。它处理标准的和轻微的锡或氧化的电线。

Devine说,这种焊机采用了专利的楔形簧片系统,而不是横向驱动系统。前者结合了低振幅和高振动力的剪切模式平行于被焊接材料的界面。这产生了一个更好的阻抗匹配金属焊件,其密度是塑料的6到9倍。

尽管有很多好处,超声波焊接确实有一些限制。对于初学者来说,该过程比压接长度长(约2秒),而且设备相对昂贵(35,000美元至70,000美元)。它不能与小于1平方毫米的镀锡,薄束,薄单线(36 AWG和更高)或具有高股线计数的丝网。此外,由于该过程需要重叠,因此不能总是可能的。

电阻焊接

与超声波焊接一样,电阻焊接在快速和经济有效地将金属丝连接到小型金属部件方面有着悠久的历史。它们的不同之处在于电阻焊接更适合于镍和不锈钢等导电性能较差的材料。例如,如果终端是镀锡黄铜的,就会使用这种方法。

在电阻焊接中,导线插入一个孔或其他类型的自固定端子设计。然后,当电流通过导线和其他部分时,将它们推到一起。电阻的电流产生的热焊接,在内部和之间的部分和电线。当电流停止时,电极继续将零件固定在一起,形成焊缝。

电阻焊接通常用于拼接和压实绞合的铜线。该过程发生在2至50毫秒内,这取决于电线尺寸(50至10 AWG)。其它益处是能效,清洁焊缝和最小热影响区域,其中焊接热在焊缝处或附近的材料几乎改变材料。

在不利的一面,电阻焊接过程中产生的热量可以退火钢丝,这可以降低邻近焊缝的钢丝束的抗拉强度。由于电流密度,电极磨损也很大。

咨询公司microJoining Solutions (mJS)的创始人兼总裁大卫·施泰因迈尔解释说:“成功地将绞合铜线电阻焊接到不同类型的端子上的关键是防止它在焊接过程中扩散。”自1998年以来,mJS一直致力于激光和电阻焊接工艺的开发、优化和验证。“任何穿过接头的电线都可能使附近的接头短路。”

施泰因迈尔提供了四种方法来捕捉这些线。第一种是电固化,通过将高电流通过顶部和底部的钨电极,将绞线固化成固体铜块。施加在上电极上的力有助于压缩和固化绞合的电线。然后将实心块焊接到终端上。

另一种选择是在电极尖上做一个v型槽或半直径弧,然后在焊接时将导线放置在这个区域内。这种方法可能不能捕获和焊接所有的束,加上它提出了清洗和维护尖端的挑战,以及可能的上电极短路对下电极和终止焊接过程。

猪尾绝缘方法涉及分离而不是拆除电线的绝缘(以减少焊接过程中电线的扩散)和用扁平的矩形顶部电极接触裸露的电线股。最后一个选择是用导向柱或固定销来设计你的夹具,将绞合的电线固定在终端上,防止焊接时绞合线扩散。这种设计可以容纳一个或多个终端。

“铝线可以是电阻焊接,但它是一个挑战,”amadaMiyachi America的销售工程经理Notes Marty Mewborne。“问题是顶层氧化,电线迅速削弱。”

为了解决这个问题,Mewborne建议线束制造商使用铜端子,末端镀铝。这些端子可以进行铝对铝焊接。

热卷边

几十年来,欧洲电动机制造商博世,西门子和大众汽车使用的机器或化学物质在将磁铁导线的末端剥离搪瓷涂层,然后将它们压制到铜环端子或套管。Strunk Connect GmbH&Co.KG在2010年推出了热压接,这是一种蒸发在线和端子或套筒中的绝缘技术的技术。除了提高制造商的生产力外,该技术通过最大限度地减少电线和终端中铜的应力来提高焊接强度。

与电阻焊类似,热压接依赖于被焊接材料的电阻所产生的热量和焊接过程中用来将材料固定在一起的力。与电阻焊不同,热压接使用特殊设计的焊接头,将导线与接近零接触电阻的端子连接起来。

Strunk Connect董事总经理海因茨•博卡德(Heinz Bockard)表示,该技术可以连接标准和高频(电流超过10千赫兹)磁铁线和非绝缘铜线。磁铁线由铜或铝制成,并涂上一层非常薄的搪瓷或聚合物绝缘层。热压接可以焊接直径从30 AWG到300 MCM(30万圆密耳)的焊丝。

在半自动台式机上,工人将卷材缠绕在机器中,插入端子中的开口线端并激活焊接循环。在毫秒内,焊接头释放足够的电流以在端子处产生约700℃的温度,蒸发绝缘并将线彼此焊接到彼此和终端。在接下来的几秒钟内,终端冷却至100℃,然后在从机器手动移除之前冷却到100℃。

半自动系统有一个小托盘,移动组件进入和出热卷曲机。工作人员将电线末端插入终端,启动机器,并在冷却后从托盘中取出组件。完全自动化的系统还可以在焊接前自动将线头插入端子。

烙印

装配架已用焊接焊接和拼接线,超过一个世纪,这对于自3,000英国公元前3,000英镑以来一直存在的技术相对较新。焊接是将两块金属与填料金属(焊料)连接的过程,其具有低于工件的熔点(约200℃)。

因为它主要是手动完成,所以焊接最适合低批量生产。然而,在一些大容量应用中,手动焊接是不可避免的。示例包括将导线连接到特殊装置,其中不可能拼接,或将高端同轴电缆焊接到连接器。

这个过程有几个优点和缺点。从有利的一面看,焊接提供了耐用性、耐腐蚀性、相对便宜的设备,以及易于拆卸的连接的灵活性,从而简化了原型和现场工作。缺点包括安全问题(生产车间的热铁和熔化的金属),腐蚀性熔剂和需要提取器从燃烧的熔剂中去除烟雾。

施泰因迈尔称:“焊丝到端子的闪光焊接开始出现在那些不可能将电阻焊接电极应用到焊丝-端子接头的应用场合。”“这种自动化方法涉及二极管激光器的使用,耗时从0.1到0.25秒,相比之下,手工焊接大约需要2秒。”

据施泰因迈尔称,闪焊设计用于终止或拼接微小的电线:15至125微米宽(50至36 AWG)。它使用标准或无铅焊料(熔点为80℃至220℃),适用于涉及微小、敏感连接器或pcb的应用,如医疗设备中的那些。

该技术也是灵活的。Steinmeier说,可以使用热空气代替激光。预焊接终端是另一种选择。在终端中卷曲线后,将其传递在笔的前面,使焊料熔化并流动到位。