Гибкие шины из медной фольгиобычно производятся путем разрезания тонкой медной фольги по размеру, укладки и выравнивания необходимого количества слоев, очистки склеиваемых поверхностей и помещения обоих концов в специальные-инструменты. Затем применяются контролируемое тепло и давление для объединения слоев фольги в компактные концы, в то время как средняя часть остается несклеенной и гибкой.
После нагрева область соединения обычно охлаждается под давлением перед снятием шины для обрезки, штамповки, обработки поверхности и проверки. Конечный результат зависит не только от температуры, но и от совокупного контроля состояния фольги, площади склеивания, распределения давления, времени нагрева, плоскостности инструмента и стабильности охлаждения.
Не существует единого графика сварки, подходящего для каждой гибкой шины. Процесс, разработанный для двадцати слоев фольги толщиной 0,10 мм, не может быть автоматически применен к десяти слоям фольги толщиной 0,20 мм, даже если общая толщина стопки одинакова.
Что такое гибкая шина из медной фольги?
Гибкая шина из медной фольги – это -токоведущий компонент, изготовленный из нескольких слоев тонкой медной фольги. Два конца объединены в относительно жесткие концевые области, в то время как центр остается ламинированным и гибким.
Такая комбинация позволяет шине проводить большой ток, вмещая при этом:
- Вибрация при работе оборудования;
- Тепловое расширение и сжатие;
- Допуски сборки;
- Перемещение между соединенными компонентами;
- Механическое напряжение, вызванное установкой;
- Небольшое смещение между электрическими клеммами.
Гибкие медные шины обычно используются в аккумуляторных блоках электромобилей, системах накопления энергии, распределительных устройствах, трансформаторах, распределительных шкафах, зарядном оборудовании и других сильноточных электрических узлах.
Соединенные концы впоследствии можно перфорировать, сверлить, гальванизировать или соединять с другими проводниками. Несклеенная средняя часть должна сохранять эффективную гибкую длину, указанную на чертеже изделия.
Почему вместо одного сплошного медного стержня используется несколько тонких фольг?
Сплошной медный стержень может эффективно проводить ток, но он не может легко поглощать вибрацию или относительное перемещение между компонентами. Разделение проводника одинаковой толщины на несколько тонких слоев повышает гибкость в требуемом направлении.
Однако свободные слои фольги не могут быть надежно закреплены болтами или установлены без образования стабильных клеммных зон. Диффузионная сварка медной фольги используется для объединения концов, чтобы их можно было обрабатывать и соединять, сохраняя при этом слоистую структуру посередине.
Почему для ламинированной медной фольги используется диффузионная сварка?
Диффузионная сварка – это-процесс соединения в твердом состоянии, при котором под действием тепла и давления подготовленные металлические поверхности соприкасаются достаточно плотно, чтобы образовалось соединение на границах разделов. При классической диффузионной сварке присадочный металл не требуется, а важными переменными процесса являются состояние поверхности, плоскостность, температура, давление и время. Этот общий принцип также описан в техническом руководстве по диффузионной сварке, опубликованном TWI.
В производстве гибких шин термины «диффузионная сварка медной фольги» и «диффузионная сварка с высоким-полимером» часто используются для обозначения процесса с электрическим нагревом и давлением-с использованием графитовых инструментов. Этот метод производства не следует автоматически рассматривать как идентичный диффузионной сварке в вакуумной-печи с длинным циклом. Способ нагрева, атмосфера, время цикла и поведение интерфейса могут различаться.
Поэтому для покупателей наиболее важным вопросом является не то, как называется процесс, а то, может ли он последовательно производить требуемое:
- Бондовая зона;
- Толщина готового терминала;
- Механическая прочность;
- Совместное сопротивление;
- Размерный допуск;
- Состояние поверхности;
- Повторяемость-между-партиями.
Дополнительный присадочный металл обычно не требуется
Для обычных многослойных шин из медной фольги концы фольги обычно можно соединить без припоя или припоя. Это помогает избежать введения присадочного материала с различными электрическими, механическими или термическими характеристиками.
При правильном контроле медного материала, подготовки поверхности, инструментов и графика сварки в результате процесса можно получить компактную клемму с низким и повторяемым сопротивлением соединения в определенных условиях испытаний.
Гибкий центр сохранен
Цель состоит в том, чтобы не соединить всю шину. Только спроектированные клеммные зоны помещаются в основную зону нагрева и давления. Средняя часть остается несклеенной, поэтому готовый компонент может поглощать вибрацию и перемещение при установке.
Если нагреваемая область простирается слишком далеко в центр, эффективная гибкая длина может уменьшиться. Поэтому размеры инструмента и расположение заготовки должны соответствовать чертежу шины, а не полагаться на визуальную оценку.
Процесс диффузионной сварки гибких шин из медной фольги
Хотя конфигурации машин различаются, типичная гибкая шина из медной фольги проходит шесть основных этапов.
1. Подтвердите характеристики фольги и готовой шины.
Разработка процесса начинается с продукта, а не с машины. Перед выбором инструментов или составлением графика сварки изготовитель должен подтвердить следующую информацию:
- Марка меди и состояние материала;
- Индивидуальная толщина фольги;
- Количество слоев фольги;
- Ширина фольги;
- Общая толщина штабеля;
- Общая длина изделия;
- Длина и ширина склеивания на каждом конце;
- Требуемая толщина клемм после сварки;
- Положение отверстия и требования к обработке;
- Требования к покрытию или-поверхностной обработке;
- Механические и электрические критерии приемки.
Две стопки одинаковой толщины могут вести себя по-разному. Например, двадцать слоев фольги толщиной 0,10 мм содержат больше интерфейсов, чем десять слоев фольги толщиной 0,20 мм. Они могут отличаться состоянием поверхности, межслойным контактом, поведением при нагревании и сопротивлением скольжению при сжатии.
Требуемая толщина готового терминала также важна. Это влияет на зазор инструмента, контроль сжатия и допустимую степень деформации материала.
2. Разрежьте, выровняйте и очистите медную фольгу.
Фольги нарезаются на заданную длину и укладываются в необходимой последовательности слоев. Концы должны быть выровнены по повторяемому эталону, чтобы вся целевая область была покрыта во время нагрева и сжатия.
Перед штабелированием оператор должен проверить:
- Изменение длины;
- Краевые заусенцы;
- Морщины или складки;
- Поверхностные царапины;
- Масло или остатки переработки;
- Видимое окисление;
- Частицы между слоями;
- Неправильная ориентация фольги.
Блестящая-поверхность не обязательно является чистой поверхностью склеивания. Масла, отпечатки пальцев, пыль и тонкие оксидные пленки могут по-прежнему мешать межслойному контакту.
Выбранный метод очистки должен соответствовать толщине пленки и производственным требованиям. Агрессивная механическая обработка может деформировать тонкую фольгу или привести к изменению размеров. После очистки фольгу следует хранить сухой, защищать от загрязнения и загружать в оснастку в течение контролируемого периода времени.
3. Сложите и расположите фольгу в оснастке.
Подготовленную стопку фольги помещают в графитовый инструмент или другой-нагревательный и зажимной узел, предназначенный для конкретного применения. Механические упоры или фиксирующие элементы должны контролировать положение продукта, длину склеивания и выравнивание фольги.
Установка должна гарантировать, что:
- Вся площадь терминала находится внутри эффективной зоны нагрева;
- Верхняя и нижняя поверхности инструмента параллельны;
- Стопка фольги поддерживается без складок;
- Между слоями не задерживается посторонний материал;
- Нескрепленная гибкая часть остается за пределами основной зоны скрепления;
- Заготовка не может существенно скользить во время сжатия.
Для широких шин или больших площадей соединения плоскостность инструмента и распределение давления могут быть более важными, чем простое увеличение указанного усилия машины. Высокие показания цилиндра или гидравлики не гарантируют, что давление равномерно достигает каждой части стопки фольги.
Изношенные, потрескавшиеся или неровные графитовые поверхности могут создавать зоны с недостаточным давлением, нестабильным электрическим контактом или неравномерным распределением тепла.
4. Применяйте контролируемое тепло и давление
После позиционирования машина оказывает давление, чтобы уменьшить зазоры между слоями медной фольги и стабилизировать стопку. Затем вводится тепло в соответствии с конструкцией машины. Во многих системах гибких шин для передачи тепла в целевую область используются электрический нагрев и графитовые инструменты.
Температуру, давление и время следует рассматривать как взаимодействующее окно процесса.
Недостаточное нагревание или время выдержки могут привести к неполному соединению некоторых интерфейсов. Чрезмерный нагрев может увеличить окисление, изменение цвета, расход инструмента или конечную деформацию. Точно так же недостаточное давление может привести к расслоению, а чрезмерное или плохо контролируемое давление может привести к экструзии фольги или неправильной конечной толщине.
На эффективный график отопления могут влиять:
- Толщина фольги и количество слоев;
- Марка меди и состояние материала;
- Длина и ширина склеивания;
- Общая нагретая масса;
- Размеры оснастки;
- Графитовое состояние;
- Скорость нагрева;
- Приложенная сила и фактическая площадь контакта;
- Требуется терминальное сжатие;
- Условия охлаждения.
По этой причине значение температуры, полученное от другой машины или другой шины, не следует использовать в качестве автоматической производственной настройки.
Во время испытаний образцов HAIFEI первоначальный график процесса разрабатывается с учетом фактического размера стопки фольги, размеров склеивания, площади контакта инструмента и требований к готовым-терминалам. Результаты испытаний затем проверяются перед подтверждением производственных параметров.
5. Охладите склеенный конец под давлением.
Когда этап нагрева заканчивается, заготовку не обязательно сразу отпускать. Поддержание контролируемого давления на начальном этапе охлаждения помогает стабилизировать форму терминала и уменьшить упругость между слоями.
Охлаждение под давлением может способствовать:
- Более постоянная толщина терминала;
- Уменьшено перемещение стопки фольги;
- Лучшая стабильность размеров;
- Меньший риск деформации при разгрузке;
- Более повторяемые результаты между циклами.
Система охлаждения также влияет на непрерывность производства. Если температура или поток охлаждающей воды-изменяются во время работы машины, условия теплового запуска последующих циклов могут отличаться от условий первого образца.
Поэтому производители должны фиксировать соответствующие условия охлаждения во время валидации процесса, особенно если производственная цель требует повторной сварки в течение продолжительной смены.
6. Снимите, обработайте и осмотрите шину.
После того, как клемма достаточно остынет, деталь снимается с оснастки. В зависимости от чертежа и плана производства последующие операции могут включать:
- Обработка кромок;
- Пробивка или сверление монтажных отверстий;
- Удаление заусенцев;
- Полировка;
- Очистка поверхности;
- Насадка из никелевой фольги;
- Олово или никелирование;
- Монтаж изоляции;
- Размерный контроль;
- Механические и электрические испытания.
Сварку и последующую отделку следует рассматривать как связанные, но отдельные этапы производства. Аппарат для диффузионной сварки не выполняет автоматически штамповку, гальваническое покрытие или изоляцию, если эти процессы не включены в индивидуальную производственную ячейку.
Ключевые факторы, влияющие на качество диффузионной сварки медной фольги
Качество сварки медной фольги контролируется всем процессом, а не одним основным параметром.
| Фактор процесса | Возможный результат, если его не контролировать | Что проверить в первую очередь |
|---|---|---|
| Состояние поверхности фольги | Локальное расслоение или переменная прочность | Масло, окисление, частицы и хранение после очистки |
| Выравнивание фольги | Неровные края или неполное склеивание. | Допуск на резку и рекомендации по штабелированию |
| Температура и время нагрева | Недоклейка, окисление или чрезмерная деформация | Равномерность нагрева, скорость и период выдержки |
| Распределение давления | Одна сторона скрепляется, а другая отделяется | Параллельность инструмента, положение заготовки и площадь контакта |
| Состояние графитового инструмента | Локальное изменение температуры или давления | Плоскостность, износ, растрескивание и остатки на поверхности |
| Завершен-контроль толщины | Терминал слишком толстый, слишком тонкий или непоследовательный | Зазор инструмента, допуск на сжатие и штабелирование |
| Условия охлаждения | Изменение размеров или партий | Температура воды, расход и интервал добычи |
| Консистенция поступающей меди | Результаты процесса меняются между партиями | Марка материала, твердость и допуск на толщину-фольги |
Почему одно только давление машины не объясняет результат
Машина может отображать давление в цилиндре, гидравлическое давление или общую силу, но интерфейсы фольги реагируют на давление, распределенное по фактической области склеивания.
Одна и та же машинная сила, приложенная к двум различным участкам соединения, не создает одинаковых условий сопряжения. Отклонение инструмента, несоосность и местный износ могут еще больше изменить распределение давления.
Когда образец склеен с одной стороны, но отделяется с другой, увеличение давления машины не должно быть первой автоматической реакцией. В первую очередь следует проверить параллельность инструмента, состояние графита, выравнивание фольги и положение заготовки.
Почему производственные параметры должны быть заблокированы после проверки
После изготовления приемлемого образца утвержденный процесс должен быть задокументирован. Запись может включать:
Номер программы станка;
- Этапы и продолжительность нагрева;
- Настройка приложенного усилия или давления;
- Идентификация оснастки;
- Время охлаждения;
- Медный материал и партия;
- Готовые размеры терминала;
- Результаты проверки;
- Оператор и дата производства.
Контроль параметров помогает отличить проблему машины от изменений в материале, инструментах, подготовке или загрузке.
Распространенные дефекты и что проверить в первую очередь
| Наблюдаемая проблема | Возможные причины | Первые проверки |
|---|---|---|
| Слои фольги разделяются после сварки | Загрязнение, недостаточное тепло, недостаточное давление или короткое время выдержки. | Подготовка поверхности и фактический режим нагрева |
| Одна сторона фиксируется, а другая нет. | Неравномерное давление, наклон инструмента или не-центральная нагрузка | Параллельность инструмента и положение заготовки |
| Чрезмерное изменение цвета поверхности | Чрезмерное тепло, длительное воздействие или нестабильное охлаждение. | График нагрева и цикл охлаждения |
| Толщина клемм непостоянна | Несовпадение фольги, изменение стопки или неравномерное сжатие. | Входящая фольга, метод укладки и инструменты |
| Склеенные края трескаются при штамповке | Остаточное напряжение, неправильный зазор матрицы или недостаточная поддержка. | Процесс штамповки и поддержка терминала |
| Результаты изменяются между производственными партиями | Изменились условия материала, оснастки, охлаждения или нагрузки. | Производственный учет и входной контроль |
При возникновении дефекта следует изменять только одну переменную за раз, если это практически возможно. Одновременное повышение температуры, давления и времени выдержки может привести к тому, что образец- будет выглядеть по-другому, но это затруднит определение реальной причины.
Подходит ли диффузионная сварка для любого медного соединения?
Ни один метод соединения не является идеальным для каждой конструкции проводника. Выбор должен основываться на геометрии соединения, сочетании материалов, электрических требованиях, объеме производства и приемлемой зоне термического-воздействия.
| Метод присоединения | Типичная пригодность | Основные соображения по выбору |
|---|---|---|
| Диффузионная сварка | Многослойная медная фольга с широкими консолидированными контактными площадками | Площадь склеивания, количество слоев, инструмент, однородность нагрева и давления. |
| Ультразвуковая сварка | Локальная фольга, кабели и клеммные соединения | Область сварного шва, доступ к сонотроду, толщина фольги и вибрационная реакция |
| Контактная сварка | Локализованные пятна или определенные структуры коленчатых-суставов | Путь тока, доступ к электроду и требования к точкам сварки- |
| Пайка | Соединения, в которых допускается использование наполнителя | Выбор наполнителя, зазор в швах, нагрев и контроль остатков |
| Лазерная сварка | Доступные локализованные швы или вкладки | Отражательная способность, проникающая способность,-прилегание и концентрация тепла |
Диффузионную сварку особенно стоит оценить, когда изделие содержит несколько тонких фольг и требует компактных контактных площадей, сохраняя при этом гибкость между концами. Другой процесс может быть более подходящим, когда соединение сильно локализовано, его трудно зажать или оно спроектировано на основе другой комбинации материалов.
Как выбрать аппарат для диффузионной сварки медной фольги
Выбор станка должен основываться на самой крупной и самой требовательной одобренной заготовке, а не только на мощности трансформатора или общей максимальной ширине изделия.
Поставщик должен оценить следующее:
Требуемая площадь склеивания
Длина и ширина клеммы определяют площадь контакта, которая должна воспринимать достаточно равномерное тепло и давление. Для широкой клеммы может потребоваться другой инструмент и расположение сил, чем для узкой клеммы с такой же общей толщиной меди.
Максимальная стопка фольги
Оценка должна включать индивидуальную толщину фольги, количество слоев и общую толщину стопки. Эти значения влияют на межслойный контакт, поведение при нагревании и зазор инструмента.
Толщина готового терминала
Если на чертеже указан узкий допуск по толщине, система должна обеспечивать повторяемое сжатие и стабильную остановку или контроль положения. Машинная сила сама по себе не может гарантировать конечное измерение.
Производственная мощность
Покупатель должен предоставить дневное количество и необходимое время цикла. Затем поставщик может оценить:
- Ручная или автоматическая загрузка;
- Инструменты для одной- или нескольких-станций;
- Охлаждающая способность;
- Хранение параметров;
- Участие оператора;
- Обработка материалов;
- Интеграция с оборудованием для обрезки или штамповки.
Утилиты и условия установки
В предложении должны быть указаны необходимые:
- Источник питания;
- Охлаждающая-вода или мощность охладителя;
- Сжатый воздух, если применимо;
- Площадь помещения;
- Фундамент машины;
- Вентиляция или вытяжка;
- Доступ для погрузки и обслуживания.
Требования к качеству и отслеживаемости
Для автомобилестроения, хранения энергии или другого контролируемого производства покупателям может потребоваться управление рецептами, защищенные паролем параметры,-защищенные паролем, подсчет циклов, записи сигналов тревоги или экспорт данных.
Перед выбором необходимо оценить требуемую мощность нагрева, систему давления и размеры оснастки, исходя из фактического размера стопки фольги и площади склеивания.аппарат для диффузионной сварки меди.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Можно ли сваривать несколько слоев медной фольги диффузионной сваркой?
А: Да. Пакеты многослойной медной фольги можно объединить на концах клемм за счет контролируемого нагрева и давления. Технологическую схему необходимо разрабатывать с учетом индивидуальной толщины фольги, количества слоев, площади склеивания, состояния меди и требуемой конечной толщины.
Вопрос: Вся гибкая шина становится твердой?
О: Нет. В типичной гибкой шине соединены только клеммные участки. Центр остается ламинированным и гибким, поэтому он может выдерживать вибрацию, тепловые движения и допуски на сборку.
Вопрос: Требуется ли присадочный металл для диффузионной сварки медной фольги?
О: При соединении совместимых слоев голой медной фольги присадочный металл обычно не требуется. Разнородные материалы, фольга с покрытием или специальные конструкции изделий должны оцениваться отдельно, поскольку для них может потребоваться другой дизайн интерфейса или процесс соединения.
Вопрос: Какая температура необходима для диффузионной сварки медной фольги?
О: Не существует надежной универсальной температуры для каждой шины. Требуемая настройка зависит от медного материала, толщины фольги, количества слоев, размеров склеивания, метода нагрева, инструмента, давления и времени цикла.
Показания температуры также следует интерпретировать в зависимости от того, где и как они измеряются. Настройки выхода машины и фактическая температура на интерфейсах фольги не обязательно идентичны.
Вопрос: Почему слои медной фольги разделяются после сварки?
Ответ: Общие причины включают загрязнение поверхности, недостаточный или неравномерный нагрев, недостаточное распределение давления, короткое время выдержки, смещение фольги и изношенный инструмент. Положение расслоения может помочь определить причину. Разделение, сосредоточенное на одном краю, часто указывает на параллельность позиционирования или оснастки, а не на общую нехватку производительности станка.
Вопрос: Можно ли соединить медную фольгу и никелевый лист в одном процессе?
О: Такую структуру можно оценить, но ее не следует рассматривать как эквивалент соединения меди-к-меди. Толщина никеля, положение, состояние поверхности, площадь соединения и требуемые электрические или механические характеристики могут изменить технологическое окно. Перед выбором оборудования рекомендуется провести физическое тестирование образцов.
Вопрос: Как выбрать правильный размер машины?
О: Предоставьте поставщику информацию о наибольшей ширине фольги, количестве слоев, площади соединения клемм, конечной толщине, производственных целях и требованиях к качеству. Затем машину следует оценить по мощности нагрева, полезной силе, размерам инструментов, холодопроизводительности и автоматизации, а не выбирать только по номинальной мощности.
Запросить испытание образца сварки медной фольги
Правильность машины и процесса не может быть подтверждена только на основании общей толщины меди.
Отправьте в Хайфэй спецификацию медной фольги, количество слоев, размеры клемм, конечную толщину, чертеж продукта и производственный план. Наши инженеры могут просмотреть конструкцию соединения, подготовить-инструменты для конкретного применения и организовать пробную сварку, прежде чем рекомендовать конфигурацию машины.
Запросить испытание образца сварки медной фольги
