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      首頁 > 關于超聲波金屬焊接

      中國汽車線束超聲波焊接設備市場分析

      時間:2019-11-11 點擊:

      汽車線束焊接目前生產工藝主要有壓接和超聲波焊接:壓接就是利用端子將多股電線壓在一起形成接頭;超聲波焊是利用超聲波振動所產生的物理效應將線頭結合起來。超聲波應用于汽車線束生產,是從歐美開始流行的,主要得益于超聲波金屬焊接技術的發展。
      兩種技術比較:



      1. 壓接  優點:
      生產速度快;設備簡單。缺點:金屬沖壓存在反彈風險;惡劣工況下存在氧化和生銹風險,所有風險均可導致接觸不良。
      2.超聲波焊  優點:
      超強的電連接特性(基本零電阻);對于惡劣工況下存在氧化和生銹風險不敏感。缺點:設備昂貴;消耗件也較貴。

      國內市場能見到的超聲波線束焊機的廠家及產品分析:
      一.進口產品:

      1
      . TELSONIC (瑞士):其產品在國內并不多見。



      據稱其產品最大焊接橫截面積:160mm2.

      2. SCHUNK (德國):該公司產品以前主要由庫邁思精密機械(上海)有限公司代理。


      主要型號:
      Minic-II  標稱:0.5-30mm2;
      Global-Splicer-40   最大標稱:40mm2
      Global-Splicer-50   最大標稱:50mm2

      3. AMTECH (BRANSON美國):
      SONICS (美國):經銷商是上海幸義。





      主要型號:
      Ultrasplice®XL 0.7-2標稱:0.7-28mm2



      Ultrasplice®MOD-10  最大標稱: 35mm2

       4. TECHSONIC (韓國):由北京特聲銷售。



      主要型號: US-3020WS標稱:0.5-32mm2

      二.國內合格產品:
      佛山市順德區楚鑫機電有限公司作為國內先進超聲波金屬焊接設備專業制造商,也推出了四種線束焊接機產品。



      CX-40XA超聲波線束焊機:
      基本參數:①焊接線橫截面積為:0.3-10mm2;
      ②工作頻率: 40 KHz;
      ③標稱功率容量 :  1000W



      CX-20XA超聲波線束焊機:
      基本參數:①焊接線橫截面積為:0.5-25mm2;
      ②工作頻率: 20 KHz;
      ③標稱功率容量 :  3600W



      CX-20XB超聲波線束焊機:
      基本參數:①最大焊接線橫截面積為:40mm2;
      ②工作頻率: 20 KHz;
      ③標稱功率容量 :  5000W



      CX-20XC超聲波線束焊機:
      基本參數:①最大焊接線橫截面積為:50mm2;
      ②工作頻率: 20 KHz;
      ③標稱功率容量 :  5000W

       以上所列為滿足汽車線束生產技術要求的產品,其具有明顯的技術特征:① 超聲波發生器均是頻率自動跟蹤(沒有調頻率的旋鈕);② 線寬調整都是數字化設置;③ 多種參數數字化設置、存儲及調用功能(一般都超過幾十個);④ 有焊接品質控制軟件。

      三.國內不合格產品:
          國內除楚鑫機電外的廠家,這些廠家基本都是利用現有的超聲波塑料焊接技術的電路及換能器等來做超聲波金屬焊接設備,所做設備滿足不了汽車線束批量生產的技術要求。下面就舉網絡上信息量最大的一款產品例子來分析一下:


      ① 超聲波發生器,一看就知道是用的超聲波塑料焊B類半橋功放,不具備頻率自動跟蹤功能;②線寬手動調整;焊高手動調整限位;③ 焊接氣壓手動調整;④ 沒有品控軟件。
      問題:① 焊頭發熱及帶不同負載時所產生的頻率漂移,怎么辦?由此引致的焊頭振幅下降,怎么辦?② 不同方數的電線焊接參數每種都要手工調節?③ 如何判斷每次焊接的產品是否合格?要知道,汽車線束生產可是大批量的。這種產品,我們有一比喻:載重貨車上裝了顆手扶拖拉機的發動機,你叫它怎么穩定載貨?
      對于國內那些號稱做超聲波金屬焊的廠家具體的技術比較,我們有詳細的技術比較文件,有興趣的讀者,可來電索取。

      中國市場分析:2008年以前線束焊機的第一品牌應該是:SCHUNK;排第二的應該是:AMTECH(BRANSON);2008年后,韓國TECHSONIC也進入中國;美國SONICS在2011年通過上海幸義進入中國。隨著2008年楚鑫機電賣出第一臺線束焊機,標志著國內產品和洋品牌在中國的競爭正式開始;楚鑫機電從一開始就將成為中國市場占有率第一品牌作為自己的目標,這個目標的制定,源自楚鑫機電的優勢:①擁有和SCHUNK等進口產品品質競爭的核心技術;②基于進口產品價格一半的定價;③本土服務的快捷、周到。


      我們楚鑫機電擁有兩個注冊品牌

      國內那些號稱做超聲波金屬焊的廠家也想進入汽車線束市場,但其產品技術的先天不足使它們很難切入正規市場,只能進入那些不要求品質的微型企業。

      作為超聲波線束焊機而言,雖然生產的廠家不多,但都有一些技術細節的區分,下面就針對其中的一些技術細節做一下分析:

      A.焊頭區別:
      焊頭結構有兩種,一種是整體焊頭;一種是分體焊頭。整體焊頭被如下公司采用:TELSONIC、SCHUNK、TECHSONIC、楚鑫機電。分體焊頭被如下公司采用:AMTECH(BRANSON)、SONICS。分體焊頭其唯一優點是更換成本低,其他全是技術上的缺點了,如:兩種材質聲阻抗的不同造成的發熱;安裝扭力及端面接觸不好引致的發熱等。從技術角度出發,整體焊頭有不可比的優勢。整體焊頭的缺點就是更換成本高些;但美國銷售的分體焊頭的配件價格還是比楚鑫機電的整體焊頭價格高。

      B.紋路區別:
      紋路有兩種,一種是直條紋;一種是網紋。直條紋對于超聲波所引入的加速度能量是有更多的好處的。對于線束這種松散的結構,直紋和網紋對于焊接品質均能保證。但是,在線束焊接中,所有夾具和焊頭形成的是一個方框,而且彼此之間需要相對滑動,當紋路磨損產生時,網紋就體現出一些缺點了:容易夾線。直紋的設計是齒對齒的,磨損對于底部的縫隙影響小。網紋一般被AMTECH(BRANSON)、SONICS所采用。

      C.聲能元件及結構區別:
      AMTECH采用換能器+鈦焊頭+焊嘴結構,不帶變幅桿,固定方式采用端面+節點輔助固定。優點:體積小。缺點:鈦焊頭形狀奇異,當焊頭損壞后,裝拆是個麻煩事。
      對于這些細節,楚鑫機電經過評估,采用的是整體焊頭及直條紋設計。我們和SCHUNK一樣,采用換能器+變幅桿+焊頭結構,固定方式不一樣。
      對于線束機的使用,我們咨詢過很多用戶,看他們對于這些細節如何評判,結果是不確定的,我們估計是使用習慣問題吧。

      對于線束焊接產品品質分析:1.檢驗標準 ; 2.焊接設備上如何分析:


      首先,我們來看看什么樣的焊接效果才是理想效果(見左圖)。實際上,很多客戶有誤區:認為超聲波焊接是將所有電線壓成一個實體。這在技術上是能實現的,但有兩個副作用:A. 壓縮量比較大,減低拉力強度;B. 會需要較多的能量,會造成工件過熱,表象是發黑。
      所以,焊接線與線之間的理想狀態是留有空余量的六角狀結構,下面就詳細分析一下具體的數值:


      松散的線所表現出來的橫截面積是真實橫截面積的1.11-1.28倍(見左圖排列);通常超聲波焊接對產品的壓縮量一般為:0.8-0.9范圍;所以焊接出來成品的橫截面積基本為真實橫截面積的1.0-1.1倍范圍(測量時需考慮紋路深度的影響)。

      1. 檢驗標準:
      國家標準現在還沒有標準去針對于超聲波焊接的汽車線束;IPC/WHMA-A-620A(線纜及線束組件的要求及驗收),是我們能找到的關于超聲波焊接線束的標準資料,但該標準也只是作了外觀等非具體量化的標準約束。IPC標準主要內容:要求超聲波焊接的線束,寬厚比介于1:1和2:1之間;線材不得出現任何變色;③在加壓面可辨識股線的輪廓,但是沒有松散的股線。
      外資及合資企業基本采用德國大眾標準VW60307-CN-2005
      現在國內企業都是按德國大眾標準或自己制定企業的標準來檢驗產品,主要有兩個評判參數:1.拉力參數;2. 接觸電阻。

      2. 焊接設備上如何分析:
      超聲波線束焊機里有哪些參數調整、檢測及如何分析呢?可調整、檢測參數:振幅、壓力、焊接時間、焊接能量、焊接高度、焊接寬度。
      振幅:振幅的確定首先根據所焊材料機械特性,材質越軟,需要的振幅越低;其次根據所焊線的橫截面積,橫截面積越大,代表焊接厚度越厚,考慮超聲波在焊接方向上的衰減,所以橫截面積越大,振幅越高。同一臺機器,在焊接3mm2和焊接25mm2線束時,振幅參數基本要相差30%左右(所以超聲波設備如果不具備振幅連續可調的功能,如何能適應線束焊接?)。
      壓力:橫截面積越大,焊接壓力越高。好的設備都是通過電氣比例閥數字控制。
      焊接寬度:根據IPC標準和德國大眾標準VW60307-CN-2005,線結寬厚比介于1:1和2:1之間。橫截面積越大,線結寬厚越接近2:1。所以當我們拿到一個線束產品時,首先根據這個規則確定焊接寬度;再根據寬度確定大致的焊接高度。優質焊機都是通過步進電機或伺服電機來調整焊接寬度。
      焊接時間、焊接能量需根據所焊線橫截面積來試焊確定。
      高度參數是重要的分析參數:當我們確定好焊接寬度后,根據前面的分析,高度值就可計算出來,分焊前與焊后高度,作為沒有焊之前是否缺線和是否焊接好的評判標準。質量分析,主要就指高度判斷;當然,焊接能耗和時間可以作為另外的約束參數,看是否超過范圍。一般做法:設定一個高度值(可計算和實際試焊決定),然后設定偏差值,當高度偏差超過范圍時,即可判定為不合格。焊前與焊后均是這樣。

      3. 在評估超聲波設備的生產穩定性上,拉力及撕拉力cmk及cpk是評判設備穩定性的關鍵指標。需強調一點:歐美廠家形成的單線0.35平方撕拉力cmk評判標準值得商榷。

      總結:在中國,超聲波焊接會越來越多地應用于汽車線束的生產,針對這項新的技術,消費者要擦亮眼睛,不要被那些行業內的騙子所蒙蔽。我們寫這篇文章的目的,也就是讓消費者對這種技術及設備進行初步了解,幫助判斷,不要讓產品陷入低品質低價格的惡性循環。

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