Ультразвуковая сварка металлов для жгутов проводов New‑Energy

Твердофазное металлургическое соединение для стыков разнородных материалов — алюминия и меди. Ультразвуковая сварка металлов является ключевой производственной технологией, обеспечивающей замену медных проводников на алюминиевые в жгутах проводов автомобилей нового поколения.

В отличие от таких процессов сварки, как лазерная или контактная сварка, это метод сварки в твёрдом состоянии: металлы не расплавляются. Высокочастотная вибрация сдвига создает металлургическое соединение на атомарном уровне между соприязающими поверхностями.

Цепочка передачи энергии

1. Ультразвуковой генератор : Преобразует сетевой переменный ток в высокочастотный переменный ток (20  кГц/35  кГц). Встроенный фазовый генератор с锁 (PLL) отслеживает резонанс для стабилизации выходного сигнала при изменении нагрузки.

2. Преобразователь: Использует обратный пьезоэлектрический эффект для преобразования высокочастотной электрической энергии в микромасштабные механические колебания.

3. Усилитель: Увеличивает амплитуду колебаний без добавления энергии, соответствуя требованиям технологического процесса.

4. Сварочная насадка, наковальня и пневматическое давление: Зажимают многожильные провода. Рог обеспечивает горизонтальные сдвиговые колебания, в то время как наковальня удерживает нижний проводник в неподвижном состоянии.

Последовательность сварки

🔍Анализ трёх ключевых вопросов

1. Как вибрационная кинетическая энергия превращается в тепло?

Механическая энергия включает кинетическую и потенциальную энергию. Высокоскоростное возвратно-поступательное режущее движение сварочного рожка генерирует кинетическую энергию. При плотном сжатии двух металлических слоёв микроскопические неровности поверхности непрерывно скользят, сталкиваются и подвергаются пластической деформации. Кинетическая энергия колебаний рассеивается за счёт межфазного трения и пластической деформации и превращается в тепло. Тепло концентрируется лишь в сварном слое толщиной всего в несколько микрон, оставляя основной металл при низкой общей температуре.

2. Как генератор вырабатывает высокочастотную электрическую энергию?

Генератор преобразует поступающую сетевую электроэнергию, а не создаёт электричество. Шаг 1: Выпрямление: преобразование сетевого переменного тока частотой 50/60 Гц в постоянный ток. Шаг 2: Инверсия: силовые транзисторы IGBT/MOS преобразуют постоянный ток в переменный высокой частоты (20 кГц/35 кГц/40 кГц). Встроенный PLL в режиме реального времени отслеживает изменения нагрузки вибратора и динамически настраивает выходную частоту для поддержания резонанса системы, обеспечивая стабильную подачу высокочастотной мощности на преобразователь. Короче: сетевое питание → выпрямление в постоянный ток → инверсия в высокочастотный переменный ток.

3. Какова температура соединения во время сварки?

Ультразвуковая сварка металлов осуществляется в твердом состоянии; основные металлы не плавятся. Сварка алюминий–алюминий: максимальная температура на границе раздела ~200–350℃ (температура плавления алюминия: 660℃) Сварка меди с медью: пиковая температура на границе раздела ~300–450℃ (температура плавления меди: 1083℃) Сварка разнородных проводников из алюминия и меди: максимальная температура на границе раздела ~250–400℃

Основные преимущества

• Низкотемпературное твердофазное соединение; отсутствие расплава, брызг и пор; стабильное контактное сопротивление в соединениях алюминий–медь.

• Отсутствие припоя, присадочной проволоки и флюса; более низкая стоимость расходных материалов, экологичность.

• Быстрый цикл (сотни миллисекунд на одну точку), совместимы с автоматизированными линиями производства жгутов проводов.

• Обладают высокой электропроводностью и надёжными прочностными характеристиками на разрыв, соответствуют строгим спецификациям автомобильных жгутов для высоких и низких напряжений.

Типичные области применения

Жгуты проводов для электромобилей, кабели зарядных устройств, медно‑алюминиевые клеммные соединения, сварка табов литий‑ионных аккумуляторов. Это позволяет снизить вес и стоимость за счёт замены меди на алюминий.

Мы являемся поставщиком оборудования для ультразвуковой сварки жгутов проводов и клемм, предлагая оборудование, изготовленное по индивидуальному заказу, а также комплексные технологические решения. Свяжитесь с нами для получения информации об оборудовании, проведения тестирования образцов и получения технических предложений.