当前位置：重大的技术突破，新的超声波焊接方法解决更大直径的电缆连接问题
浏览:1049时间:2022-01-14 08:14:38
限制电动汽车 (EV) 采用增长的因素之一是电池充电所需的时间相对较长。在大多数情况下，电动汽车充满电需要数小时，而加满油箱只需几分钟。
为了能够更快地为更大、更强大的 EV 电池充电，OEM 必须增加 EV 充电电路中使用的电缆的直径。这是必不可少的，因为更大的电缆直径支持更高的电流消耗，同时消散由导电材料的电阻产生的热量。
今天，更大的电缆直径是实现更快速电池充电的唯一实用方法。它们必须支持高电流消耗——高达当今电动汽车典型充电电流水平的四到五倍。就电缆尺寸而言，这意味着从直径约 60 平方毫米的充电电缆上升到约 250 平方毫米，增加了四倍以上的面积——首选材料是铜。
可靠地连接这些更大直径的电缆给汽车制造商带来了重大的技术挑战。而且，在不断发展的 EV 设计中布置和容纳这些较大的充电电缆会引发电缆长度问题。理想情况下，充电电路应尽可能短，但如果充电电缆长度增加，电缆直径也可能需要增加以增加电阻和散热。
随着越来越多的电池组移动到车辆下方的位置，这意味着需要在车辆乘客舱周围和下方安装和布线更大的载流导体。因此，周围的车辆结构不仅必须使导体绝缘，而且还必须安全地散发与快速充电相关的热负荷。
回到连接挑战：从逻辑上讲，具有明显更大直径的超声波焊接电缆需要使用更高的功率，以及在交付时将部件牢牢固定到位的能力。对于大于约 60 平方毫米的导体直径，典型的超声波金属焊接技术可能存在收益递减点。
粘合较大导体所需的更高功率水平可能会拉伸或超过当前超声波焊接机的能力，因为用于施加夹紧力的典型悬臂式致动器往往会失去对零件的牢固抓握力。为了补偿，通常会增加幅度，这往往会加剧问题。结果是焊接相关应力增加、导体损坏以及无法提供可靠、高质量的焊接。
原因如下：随着焊接振幅（水平振荡）和功率的显着增加，可能会出现几个问题。首先，电缆绞线的弯曲和拉伸应力也急剧增加，导致绞线疲劳增加和可能的机械故障。
其次，工具和电缆绞线大大增加的运动会产生比电缆之间的焊接区所需的更多的摩擦和热量。多余的热量从焊接区扩散到电缆的其他区域，因此多余的热量和提供多余焊接幅度所需的额外电能都被浪费了。
最后，焊接工具的可靠性和有效性会降低，因为更高的振幅和功率会导致通常应该相互压缩、夹紧和摩擦电缆绞线的焊接工具失去抓地力并开始靠着电缆绞线滑动。这种工具滑动会导致工具快速和过度磨损，增加工具更换和翻新成本，对焊接设备施加过度压力，并增加能源消耗。
对于由较高振幅和功率引起的工具滑动的一种合乎逻辑的补救措施是大大增加焊接过程中使用的夹紧力。然而，测试表明，当焊接直径大于 60 平方毫米的电缆时，许多当前超声波金属焊机中使用的悬臂式压力执行器会受到超出其机械极限的压力。
更好的选择
因此，需要一种新的方法来固定要焊接的工具和零件，以应对有效提供更高功率的技术挑战，同时保持可控的振幅以可靠地焊接更大的导体。
最佳解决方案取消了悬臂式压力机执行器，有利于对要焊接的零件施加直接向下的力。直接向下的力可在整个功率和振幅范围内牢固地固定零件，以保持对焊接过程的控制。这种由艾默生开发的解决方案用于新一代必能信“直压式”超声波焊接设备，以必能信 GMX-20-DP 焊机为代表。
该设备具有两项基本功能,首先，这种重新设计的设备能够对大电缆施加高水平的夹紧力 - 高达 6,100 牛顿。其次，它可以有效地管理产生振动运动和摩擦热所需的显着更高的功率水平的传递，这对于在更高水平的夹紧压力下将大导体焊接在一起是必不可少的。
与此同时，艾默生开始致力于改进刀具，以克服在较高夹紧力应力下刀具快速磨损的问题。这种新工具（适用于焊头和铁砧）结合了可提高工具硬度和耐用性的新涂层和特殊滚花，可增强焊接工具对电缆的抓地力。当这种改进的工具与新型“直压式”超声波金属焊机的功能相结合时，结果是比悬臂式压焊机提供的大电缆焊接工艺更加高效和可重复。
效率的提高不仅体现在焊缝质量上，还体现在优化的焊缝具有直接、强大的下压力和可控的低振幅这一事实。再加上新工具的设计和组成，它本身就大大减少了滑动，从而减少了大部分工具磨损，工具更换的间隔显着增加。
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来源：贤集网
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