新能源汽车高压线束主要由连接器、端子、电线、覆盖物等零件组成,目前与端子的连接方式主要分为焊接、压接和机械连接这3种,超声波焊接能够获得较低的电阻和较高的结合力,较于传统焊接模式具有优势,近年来在汽车行业被广泛运用。因此,高压线束超声波焊接工艺的开发对于新能源汽车有着重要的意义。
高压线束的连接方式
1、压接连接
压接连接是利用工具或设备通过压力将连接器的接头变形压到导线上,使连接器的端子与导线形成机械连接,让其具有良好的机械和电气性能。目前,汽车线束已知的连接方式有3种,但国外的线束电缆和插件端子基本均采用压接连接,此项工艺技术已经非常成熟稳定,适用于大批量的实际生产。
压接连接的优点:
连接可靠,生产效率高且能适应自动化生产;
连接过程不需要焊料和助焊剂,克服了焊件清洗困难和焊面易氧化的缺点;
同时压接工艺对环境要求低,操作简单,不易造成人为失效。但其缺点也较明显,压接后依旧存在导线非完全接触的情况,并在长期运行过程中出现接触电阻增大的情况,最终导致接头易发热且电能损耗加剧,影响电路安全。
其中,压接高度对压接连接起着至关重要的影响。压接端子的机械性能会随着压接高度的降低而上升,但超过某一临界值后机械性能又会急速下降;压接端子的电性能会随着压接高度的降低先上升而后趋于水平,最后又逐渐降低。因此,需要确定一个恰当的压接高度才能尽可能保证良好的机械性能和电气性能。
2、焊接连接
由于传统焊接工艺已经难以满足发展需求,超声波焊接工艺逐步应用于新能源汽车高压线束的焊接。
超声波焊接工艺的优点有:
焊接范围更为广泛,不仅适用于同种材料,对不同性能异种材料之间的焊接也能很好完成快速成型的效果;
焊接强度更高,使用超声波焊接不需要对焊接试件进行外源加热,因此不会因试件受热而产生残余应力,同时会得到更高的焊接强度,有更好的稳定性和抗疲劳强度;
焊接效率更高,超声波焊接不需要焊条,无需进行冷却操作,可快速完成点焊、连焊等作业,且更加节省电能消耗;
④更安全环保,超声波焊接不需要额外添加焊剂,不会污染焊件结构,程度保证了焊件的完整性。
缺点:
随着焊接工件的厚度和硬度的增加,焊接难度急剧增大,所需焊接功率更高,间接提升了大功率超声波焊接机的制造难度和制造成本;
经超声波焊接的工件展开面会比较宽,难以在较狭窄的位置安装。
超声波焊接的工艺参数较多,主要包括焊接时长、焊接压力、焊接振幅。通常随着焊接参数数值的增加,焊件的力学性能呈现先上升而后降低的趋势。
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