超聲焊接高電壓連接器的技術在新能源汽車領域只是冰山一角，有很多待突破和創新的技術。本篇文章為您介紹高壓連接器超聲波焊接的工藝。

 

 

超聲波焊接

超聲焊是通過高頻振動波向兩個需要焊接的物體表面傳遞，在壓力作用下，兩個物體表面產生摩擦，從而形成分子層間的熔合。

超聲焊將50/60Hz電流通過超聲發生器轉換為15.20.30kHz或40kHz。

經過變換后的高頻電能再經過一個換能器再轉換成相等頻率的機械運動，然后由一組可改變振幅的變幅桿裝置傳送給焊頭。

焊接頭把接收到的振動能量傳給焊接件的接合部，在那里振動能量通過摩擦作用轉化為熱能，使金屬熔化。

超聲焊接系統的主要部件包括超聲發生器、換能器、變幅桿、焊頭三組、模具和機架。

 

金屬焊接原理

超音波的焊接原理是利用機械振動能量的超聲頻率(超過16KHz)，將同種或異種金屬連接起來。

采用超聲波焊接，金屬框架在靜壓作用下，既沒有向工件輸送電流，也沒有對工件施加高溫熱源，而是將線框振動能量轉化為工件間的摩擦功、形變能和有限溫升。

連接處的冶金結合是一種母材無熔解而實現的固態焊接。從而有效地克服了電焊過程中出現的飛濺、氧化等現象。

超聲金屬焊接機可單點焊接、多點焊接及短條焊接銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料。該焊接方法具有焊接時間短、成本低等優點。

 

金屬焊接優缺點

超聲金屬焊具有快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、冷加工等優點；缺點是焊接金屬件不能太厚(一般為5mm或更小)、焊點位置不能過大且需要加壓。

超聲金屬焊接工藝是一種機械加工工藝，焊接過程中，沒有電流通過被焊件，也沒有出現類似電焊方式的焊弧。

因為超聲波焊接沒有導熱和電阻率的問題，所以對有色材料而言，它無疑是一種理想的金屬焊接方式，對不同厚度的薄片，可以有效地焊接。

 

超聲波焊接技術VS傳統壓接技術：

1. 原理：

超聲波焊接是金屬分子晶格結構重組。

壓接是塑性變形。

2. 初態電阻（以70mm²線+連接器為例）：

超聲波焊接是1-3μΩ，刺穿表面氧化膜。

壓接是10-20μΩ，塑性變形，銅線絲是獨立的，銅絲表面氧化膜存在，膜電阻一直存在。

3. 長期熱（拉力/電阻）穩定性：

超聲波焊接是穩定的一體化的結構，10000次熱循環后，沒有出現明顯變化。

壓接是塑性變形，在整個生命周期內一直存在。（銅線線絲變細變長變松>>>電阻變大，發熱加劇一次熱循環>>>一次熱脹冷縮>>>一次壓接）2000-3000次熱循環后電阻就會出現拐點，是壓接極限。

4. 容差能力及產量要求（材料/尺寸影響）：

超聲波焊接容差能力大。材料特性微小變化對焊接無影響；端子尺寸公差要求不高，線絲線徑容差能力大。

壓接容差能力小。材料特性影響延展性，延展性微小差異嚴重影響壓接一致性；壓接套尺寸要求高，銅絲線徑尺寸公差影響壓接質量大。

5. 長期外力震動作用下的穩定性（Exp.Slow Motion測試）：

超聲波焊接拉力和電阻穩定。

壓接拉力和電阻不穩定。拉力會持續下降，電阻持續上升；在長期外力震動作用下，壓接點銅線線絲變細變長變松。

6. 拉力（以70mm²線+連接器為例）：

超聲波焊接拉力大，且長期穩定（USCAR 38，2700N）。

壓接拉力小，且持續下降（UL486A,1235N）,Exp.有壓接拉力不夠，加錫焊接以增加拉力的案例。

7. 工藝適用線材范圍：

超聲波焊接為0.75-25mm²，16mm²-80mm²，70mm²-160mm²。

壓接為0.25mm²-35mm²，50mm²以上不適合壓接。

8. 工藝適用范圍：

超聲波焊接適用于鋁+銅（不同材質），板材+板材、線材+線材（不同形式）。

壓接僅適用于壓接同種材質；線材+線材壓接必須通過壓接套；板材+板材不可壓接。適用范圍窄，成本增加。

現在，一些企業通過反復試驗，研制出一種可以有效克服超聲波焊接技術缺陷的連接配對技術，同時在生產環節設置了高效的質量檢測系統，保證了產品優良的性能指標。