Elektrinių kontaktinių mazgų ir šynų ultragarsinis suvirinimas ir varžinis suvirinimas

Ultragarsinis suvirinimas sujungia laidžius metalus per aukšto{0}}dažnio mechaninę vibraciją ir ribotą masinį kaitinimą, o suvirinant su varža sukuriama lokalizuota lydymosi zona dėl elektros srovės ir kontaktinės varžos. Elektrinių kontaktinių mazgų ir šynų pasirinkimas priklauso nuo medžiagų derinio, pjūvio storio, leistino šiluminio poveikio, reikalingo šlyties stiprumo ir gatavo jungties elektrinės varžos.

 

Inžinerinis sprendimas nėra tiesiog „kuris suvirinimo procesas yra stipresnis“. Jungtis turi išlaikyti mažą elektrinę varžą, kontroliuojamą mechaninį stiprumą, stabilų metalurginį sukibimą, matmenų tikslumą ir pakartotinę gamybos kokybę po štampavimo ir surinkimo.

 

 

 

Žemos temperatūros-AgSnO₂-Cu kontaktinių mazgų klijavimas

Ultragarsinis suvirinimas ypač tinka, kai elektrinis kontaktas yra sidabro lydinio, o pagrindas yra varis. Ultragarsinio kontaktinio suvirinimo agregatas gali sukurti kietosios būsenos jungtį, nereikalaujant, kad visa jungties sąsaja pasiektų pagrindinių medžiagų lydymosi temperatūrą.

 

Įprastos programos apima:

AgSnO₂-Cu kontaktiniai mazgai, kuriems reikalingas ribotas šiluminis sidabro lydinio poveikis.
Cu-Cu pintos vielos jungtys, kuriose vijos deformacija turi būti kontroliuojama.
Ploni vario lakštai, folijos kaminai, gnybtai ir lankstūs laidininkai.
Akumuliatoriaus ir maitinimo{0}}elektronikos jungtys, kur per didelis karštis gali pažeisti gretimą izoliaciją.
Elektriniai kontaktiniai tilteliai, kuriems po sujungimo reikalinga pastovi kontaktinė varža.

Suvirinimo mechanizmas sujungia kontroliuojamą suspaudimo slėgį ir ultragarso vibraciją. Paviršiaus oksidai ir teršalai yra suardomi sąsajoje, o lokalizuota plastinė deformacija padidina tikrąjį metalo kontakto plotą.

Gamybos kvalifikacijai svarbūs kintamieji neapsiriboja ultragarso dažniu. Suvirinimo amplitudė, suvirinimo jėga, energija, ciklo trukmė, medžiagos kietumas, persidengimo plotas ir paviršiaus būklė turi būti kontroliuojami kaip proceso langas.

 

AgSnO₂-Vario jungties kintamieji

Kintamasis	Inžinerinis svarstymas	Tipiškas kokybės dėmesys
AgSnO₂ kontaktinė medžiaga	Elektrinis kontaktinis sidabro-alavo-oksido lydinys	Venkite per didelio terminio degradacijos
Vario substratas	C1100 / didelio-laidumo varis	Išlaikyti laidumą ir matmenų stabilumą
Jungties storis	Plonas{0}}lapas ir daugiasluoksnės struktūros	Užkirsti kelią per didelėms deformacijoms
Suvirinimo jėga	Nustato sąsajos slėgį	Stabilus sukibimas be gniuždymo
Ultragarso amplitudė	Valdo sąsajos trintį ir deformaciją	Venkite per{0}}virinimo
Suvirinimo energija	Koreliuoja su klijavimo konsistencija	Sukurkite proceso langą per DOE
Elektrinė varža	Nurodo esamą{0}}kelio kokybę	100 % arba atrankos{1}}atsparumo patvirtinimas
Šlyties jėga	Nurodo mechaninį vientisumą	Ardomojo bandymo duomenis susiekite su suvirinimo parametrais

 

 

 

Atsparus suvirinimas naudoja elektros srovę, praeinančią per ruošinius, kad sukurtų vietinį Džaulio šildymą. Sąsajoje generuojama šiluma yra maždaug susijusi su:

 

Q=I²Rt

 

kur I – suvirinimo srovė, R – elektrinė varža, o t – srovės trukmė.

Dėl to elektrodo jėga, srovė, suvirinimo laikas, medžiagos varža ir kontaktinė geometrija yra tiesiogiai susijusios su suvirinimo siūlės formavimu.

Storesniems štampuotiems komponentams atsparus taškinis suvirinimas gali sukurti apibrėžtą lydymosi zoną, kurios prasiskverbimas yra didesnis nei daugelis kietojo -kūno sujungimo procesų. Dėl to jis tinkamas atspariam taškiniam varinių kontaktų, štampuotų elektros tiltelių, gnybtų ir daugiasluoksnių laidžių komponentų suvirinimui.

 

Vario komponentų C1100 varžinis suvirinimas

Varis yra specifinis varžos{0}}suvirinimo iššūkis, nes jo elektrinė varža yra maža, o šilumos laidumas yra didelis. Todėl norint sukurti pakankamai vietinės šilumos, gali prireikti didelės srovės.

 

Gamybos inžinerija paprastai orientuota į:

Elektrodo geometrija ir kontaktinis plotas.
Elektrodo jėgos stabilumas.
Suvirinimo{0}}srovės pakartojamumas.
Srovės kilimo ir kritimo charakteristikos.
Lakšto storis ir{0}}sukrauti.
Paviršiaus oksidacija ir užterštumas.
Elektrodų susidėvėjimas.
Grynuolių skersmuo ir įsiskverbimas.
Suvirinimo{0}}elektrinė varža.
Ardomasis šlyties arba lupimo bandymas.

 

Atsparus{0}}suvirintas kontaktinis tiltas neturėtų būti kvalifikuotas tik vizualiai apžiūrėjus. Grynuolių susidarymas, mechaninis stiprumas, elektrinė varža ir gedimo būdas turi būti koreliuojami su suvirinimo proceso langu.

 

Prašyti nemokamo DFM įvertinimo ir pasiūlymo

 

 

C1100 Varis ir AgSnO₂ kontaktinės medžiagos

Medžiagų derinys nustato, ar šiluminė įvestis ar mechaninė deformacija yra dominuojantis inžinerinis apribojimas.

 

Parametras	Ultragarsinis suvirinimas	Atsparinis suvirinimas
Pirminis sujungimo mechanizmas	Kietojo kūno{0}}mechaninis sujungimas	Atsparumas{0}}sugeneruotas vietinis šildymas
Birių medžiagų lydymas	Paprastai vengiama	Paprastai susidaro sintezės zona
Šilumos{0}}paveikta vieta	Santykinai ribotas	Labiau lokalizuota, bet aukštesnė piko temperatūra
Ploni vario lakštai	Labai tinka	Tinka su optimizuotais parametrais
Vario pynė	Labai tinka	Sunkiau tinka smulkioms{0}}sruogų struktūroms
Storas štampuotas varis	Priklauso nuo programos-	Puikiai tinka
AgSnO₂ kontaktas	Tinka ten, kur šiluminis poveikis turi būti ribotas	Galimas su kontroliuojamu šilumos tiekimu
Suvirinimo grynuolis	Ne pagrindinė kvalifikacijos savybė	Pirminė suvirinimo{0}}kokybės charakteristika
Reikalavimas elektrodui	Rago/priekalo sistema	Reikalingi elektrodai
Elektrodų susidėvėjimas	Įrankio susidėvėjimas priklauso nuo medžiagos ir amplitudės	Reikšmingas gamybos kintamasis
Tipiškas patvirtinimas	Šlyties + elektrinė varža + metalografija	Nugget + šlyties / lupimo + elektros varža
Proceso optimizavimas	Jėga + amplitudė + energija + laikas	Srovė + jėga + laikas + elektrodo geometrija

 

Vario-į-vario pinta viela

Vario pynė yra kitokia sujungimo problema nei štampuoto lakštinio metalo. Atskiros gijos turi mažus skerspjūvius-ir oksido sluoksnius, o per didelis šilumos srautas gali sukelti vietinį atkaitinimą arba nepageidaujamą deformaciją.

Ultragarsinis suvirinimas gali sujungti kelias varines gijas prie vario gnybto, išlaikant santykinai kompaktišką šilumos{0}}veikiamą sritį.

 

Inžinerinis tikslas yra pasiekti:

Maža elektrinė varža + pakankamas traukos / šlyties stiprumas + kontroliuojamas gijų sutvirtinimas.

Todėl gamybos specifikacijoje turėtų būti apibrėžta priimtina elektrinė varža ir mechaninio gedimo režimas, o ne pasikliauti tik suvirinimo siūlės išvaizda.

 

 

Suvirinta elektros jungtis atlieka dvi nepriklausomas funkcijas:

Perneškite srovę su kontroliuojamais elektros nuostoliais.
Surinkimo ir priežiūros metu išgyvenkite mechaninę apkrovą.

Jungtis gali turėti priimtiną mechaninį stiprumą, tuo pat metu turint per didelę elektrinę varžą. Ir atvirkščiai, mažo-atsparumo jungtis gali turėti nepakankamą mechaninį stiprumą.

 

Elektrinės varžos matavimas

Keturių-laidų Kelvino matavimas yra pageidautinas, kai tikslinė varža yra pakankamai maža, kad švino ir kontakto varža kitaip paveiktų matavimą.

Bandymo sistema turėtų kontroliuoti:

Bandymo srovė.
Zondo padėtis.
Matavimo kryptis.
Kontaktinis slėgis.
Temperatūra.
Stabilizavimo laikas.
Mėginių ėmimo dažnis.

Didelės{0}}srovių varinių jungčių varžos vertė turėtų būti koreliuojama su laidininko geometrija ir efektyviąja srovės{1}}nešimo sritimi, o ne interpretuojama kaip izoliuotas skaičius.

 

Šlyties ir traukimo bandymas

Mechaninis patvirtinimas gali apimti:

Apskrities{0}}šlyties bandymas.
Ištraukite{0}}bandymą.
Sluoksniuotų struktūrų lupimo bandymas.
Gnybtų tempimo bandymas.
Destruktyvi skerspjūvio{0}}analizė.

Gedimo režimas suteikia papildomos informacijos. Lūžis per pirminę medžiagą rodo, kad proceso sąlygos skiriasi nuo sąsajos atskyrimo.

 

 

 

IATF 16949 suvirintų kontaktų proceso valdikliai

Automobilių elektrinių kontaktinių komponentų suvirinimas turėtų būti laikomas kontroliuojamu specialiu procesu, o ne izoliuota surinkimo operacija.

Gamybos kontrolės planas gali apimti:

Gaunamos medžiagos patikrinimas.
CMM matmenų patikrinimas.
Antspaudavimo{0}}proceso stebėjimas.
Suvirinimo parametrų stebėjimas.
Elektrodų ar rago būklės patikrinimas.
Elektros varžos bandymas.
Šlyties{0}}jėgos patvirtinimas.
Metalografinė apžiūra.
Atsekamumas pagal partiją arba gamybos partiją.
MSA ir matuoklis R&R.
SPC kritiniams matmenims ir suvirinimo charakteristikoms.

Pateikdamas 3 lygio PPAP, tiekėjui gali tekti nustatyti dokumentais pagrįstą ryšį tarp DFMEA → PFMEA → Kontrolės planas → Darbo instrukcijos → patikrinimo įrašai → pajėgumų tyrimai → patvirtinimo rezultatai.

 

CMM patikrinimas ir ±0,01 mm matmenų valdymas

Suvirintas mazgas turi išlaikyti matmenų suderinamumą su tolesniu kontaktoriumi, rele, saugikliu, skirstomuoju įrenginiu arba šynų mazgu.

Atsižvelgiant į gaminio geometriją, svarbūs matmenys gali būti:

Susisiekite su-centrine padėtimi.
Skylės skersmuo.
Terminalo lygumas.
Suvirinimo vieta.
Kontakto aukštis.
Lenkimo kampas.
Bendras ilgis.
Vario lakšto storis.

Tiksliai štampuotų komponentų pasirinktus matmenis galima reguliuoti iki ±0,01 mm, atsižvelgiant į faktinį gaminio brėžinį ir funkcinių paklaidų krūvą{1}}.

 

 

Suvirintų kontaktinių tiltelių tiekėjas turėtų būti vertinamas pagal visą gamybos grandinę, o ne tik pagal suvirinimo galimybes.

 

Kvalifikacijos elementas	Rekomenduojamas patikrinimas
Žaliava	Medžiagos sertifikatas ir sudėties patikra
Antspaudavimas	Matmenų tikrinimo ir{0}}įrankio apdorojimo įrašai
Suvirinimas	Parametrų langas ir proceso patvirtinimas
Elektrinis veikimas	Mažo{0}}atsparumo matavimas
Mechaninis veikimas	Šlyties / tempimo / lupimo bandymas
Metalurgija	Skerspjūvis-ir mikroskopinis patikrinimas
Matmenų tikslumas	CMM patikrinimas
Atsekamumas	Partijos{0}}lygio gamybos įrašai
Automobilių kokybė	IATF 16949 sistema
Pateikimo paketas	PPAP 3 lygio galimybė
Atitiktis aplinkai	RoHS / REACH dokumentacija
Proceso galimybė	SPC / Cp / Cpk, kur nurodyta

 

Tiekėjas, galintis štampuoti, bet negalintis susieti suvirinimo parametrų su atsparumu ir mechaniniais rezultatais, sukuria pirkėjui papildomą kvalifikacinį darbą. Pageidautinas tiekimo modelis yra toks, kai antspaudavimas, sujungimas, tikrinimas, atsekamumas ir PPAP dokumentacija yra valdoma vienoje kontroliuojamoje gamybos sistemoje.

 

 

Ultragarsinis suvirinimas: plonas varis, pynė ir žema šiluminė ekspozicija

Pasirinkite ultragarsinį suvirinimą, kai dizainas reikalauja:

Vario pynės sutvirtinimas.
Ploni laidūs lakštai.
Ribotas masinis šildymas.
Kietojo{0}}kūno sujungimas.
AgSnO₂-prie-varinio kontakto sujungimas.
Kompaktiškos elektros jungčių zonos.
Valdoma plonų laidžių medžiagų deformacija.

Atsparinis suvirinimas: stori štampuoti komponentai ir apibrėžti suvirinimo grynuoliai

Pasirinkite pasipriešinimo suvirinimą, kai konstrukcija reikalauja:

Storio štampuoto vario komponentai.
Didelis lokalus šilumos įvedimas.
Apibrėžti sintezės grynuoliai.
Didelis gamybos pralaidumas.
Pakartotinis elektrodų padėties nustatymas.
Antspauduotų kontaktinių tiltelių konstrukcinis sujungimas.

Galutinis sprendimas dėl proceso turėtų būti pagrįstas medžiagos krūva-, storiu, jungties geometrija, elektrinės varžos tikslu, mechaninės -apkrovos reikalavimais, šiluminiu jautrumu ir gamybos apimtimi.

 

Atsisiųskite kontaktinio mazgo dizaino specifikaciją

 

 

Kvalifikuotas elektros kontaktų mazgas turėtų turėti tris papildomas įrodymų formas.

 

Elektrinis patvirtinimas

Išmatuokite baigtą srovės kelią ir nustatykite priimtiną varžos diapazoną nustatytomis bandymo sąlygomis.

Mažo{0}}varumo varinių jungčių matavimo metodas tampa specifikacijos dalimi.

 

Mechaninis patvirtinimas

Šlyties arba tempimo bandymai nustato, ar jungtis gali atlaikyti surinkimo jėgas, vibraciją, šiluminį ciklą ir eksploatacines apkrovas.

Priėmimo kriterijumi turėtų būti nurodyta ir mažiausia jėga, ir priimtinas gedimo režimas.

 

Metalografinis patvirtinimas

Atliekant{0}}skerspjūvio analizę galima nustatyti:

Neužbaigtas sujungimas.
Tuštumos.
Įtrūkimai.
Pernelyg didelė deformacija.
Nepakankamas suvirinimo įsiskverbimas.
Per didelio karščio{0}}paveikti regionai.
Netaisyklinga grynuolių geometrija.

 

 

 

Prieš išleidžiant suvirintą kontaktinį mazgą masinei gamybai, inžineriniame brėžinyje ir tiekėjo specifikacijoje turėtų būti apibrėžta:

 

Medžiaga: C1100, C2680, AgSnO₂ arba nurodytas sidabro lydinys.
Medžiagos storis: tikrasis lakšto arba laidininko storis.
Jungties konfigūracija: juosmens, užpakalio, persidengimo, pynimo-prie-terminalo arba kontakto-su-vežėju.
Suvirinimo procesas: Ultragarsinis arba atsparus suvirinimas.
Elektros reikalavimas: didžiausia leistina jungties varža.
Mechaninis reikalavimas: Minimali šlyties arba tempimo jėga.
Matmenų reikalavimas: kritiniai matmenys ir paklaida, pvz., ±0,01 mm, jei taikoma.
Paviršiaus būklė: dengimo, oksidacijos, užteršimo ir valymo reikalavimai.
Patikrinimo metodas: Kelvino atsparumo matavimas, CMM, metalografija ir ardomasis bandymas.
Kokybės sistema: IATF 16949, kur taikomi automobilių tiekimo reikalavimai.
Pateikimas: PPAP 3 lygis, kai nurodė klientas.
Atitiktis aplinkai: RoHS ir REACH reikalavimai.

 

 

Kam reikalinga tipinė PPAP 3 lygio dokumentacijasuvirinti kontaktiniai mazgai?

PPAP 3 lygis paprastai reikalauja taikomų projektavimo įrašų, proceso eigos, PFMEA, valdymo plano, matmenų rezultatų, medžiagų ir eksploatacinių savybių bandymų rezultatų, MSA įrodymų, proceso pajėgumų duomenų, dalių pavyzdžių ir PSW, atsižvelgiant į konkrečius kliento pateikimo reikalavimus.

 

Kaip pasirinkti ultragarsinį vario pynimo suvirinimą, o ne atsparų suvirinimą?

Ultragarsinis suvirinimas paprastai naudojamas tada, kai vario pynimui reikia sutvirtinti sruogą su ribotu tūriniu kaitinimu. Atsparinis suvirinimas yra tinkamesnis, kai sujungimui reikalinga apibrėžta storesnių štampuotų komponentų lydymosi zona.

 

Kaip tikrinama suvirinto vario kontakto elektrinė varža?

Keturių{0} laidų Kelvino matavimo metodas dažniausiai naudojamas mažos{1} varžos jungtims. Bandymo specifikacijoje turėtų būti apibrėžta srovė, zondo vieta, temperatūra, stabilizavimo sąlygos, mėginių ėmimo dažnis ir didžiausia leistina jungties varža.