汽车线束焊接设备工艺及产品市场分析

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一、汽车线束焊接方法:压力焊接和超声波焊接

目前，汽车线束焊接主要有两种生产工艺:压接和超声波焊接:压接是用端子将多根导线压在一起形成接头；超声波焊接是利用超声波振动产生的物理效应来结合导线端部。超声波在汽车线束焊接生产中的应用最早出现在欧美，主要得益于国外超声波金属焊接技术的发展。两种焊接技术的比较；

(1)卷曲

优点:生产速度快；设备很简单。

缺点:金属冲压有反弹的风险；在恶劣的工作条件下有氧化和生锈的危险，所有的危险都可能导致接触不良。

(2)超声波焊接

优点:超级电连接特性(基本零电阻)；在恶劣的工作条件下，它对氧化和生锈的风险不敏感。

缺点:设备昂贵；消耗品也很贵。

二、目前国内市场超声波线束焊接厂家及产品分析

(1)进口产品

由于国外先进的超声波束焊接技术，国内市场上有几个国外知名品牌和代理商，如:

1.泰索尼(瑞士):它的产品在中国很少见。

据说其产品的最大焊接横截面积为160毫米。

2.舒克(德国):该公司的产品由库马西精密机械(上海)有限公司代理。

主要型号:minic-ii标称:0.5-30毫米；全局分离器的最大标称值-40:40毫米。

3.美国:该公司被布兰森收购；超音速(美国):经销商是上海兴艺。

主要型号:ultrasplice xl0.7-2标称:0.7-28毫米；ultrasplice mod-10的最大标称值:35毫米。

4.韩国:由北京泰盛公司销售。

主要型号:us-3020ws标称:0.5-32毫米。

(2)国内合格产品

近年来，我国超声金属焊接技术取得了重大进展。作为国内唯一一家超声波金属焊接设备的专业制造商，佛山市顺德区楚鑫机电有限公司作为一家具有代表性的制造商，也推出了三种汽车线束焊接机。

1.cx-40xa超声波线束焊接机

基本参数:①焊缝横截面积:0.3-10毫米；②工作频率40khz；③额定功率:1000瓦。

2.cx-20xa超声波线束焊接机

基本参数:①焊缝截面积:0.5-25毫米；②工作频率:20khz；③额定功率:3600瓦。

3.cx-20xb超声波线束焊接机:

基本参数:①焊缝最大截面积:40毫米；②工作频率:20khz；③额定功率:5000瓦。

以上所列产品符合汽车线束生产的技术要求，具有明显的技术特点:①超声波发生器均为频率自动跟踪(无频率调节旋钮)；②线宽调整为数字设置；③各种参数的数字设置、存储和调用功能(一般在几十个以上)；④有焊接质量控制软件。

(3)国内不合格产品

目前，国内超声波线束焊接市场存在许多假冒伪劣产品。一些厂家利用现有的超声波塑料焊接技术的电路和换能器来制造超声波金属焊接设备，不能满足汽车线束大批量生产的技术要求。

以某厂家产品为例，分析了①超声波发生器不具备自动频率跟踪功能，明显用作超声波塑料焊接B类半桥功率放大器；②线宽手动调整，极限由焊工手动调整；③手工调整焊接压力；④没有质量控制软件。

问题:(1)对于焊毛发热和不同负载引起的频率漂移，我该怎么办？如果喇叭的振幅因此下降，我该怎么办？②不同平方数焊丝的焊接参数应手动调整？③如何判断每次焊接的产品是否合格？你知道，汽车线束大量生产。对于这种产品，就像卡车装有手扶拖拉机的发动机一样，它怎么能稳定地运载货物呢？

三.线束焊接市场分析

(一)线束焊接机品牌分析

放眼国内外，线束焊机的第一品牌应该是:舒克；；第二名应该是:安泰(布兰森)；2008年后，韩国的技术也进入了中国；美国索尼公司于2011年通过上海兴义进入中国。

随着2008年楚信机电有限公司在中国成功开发出第一代超声波线束焊接机，打破了欧美品牌对超声波金属焊接技术的垄断，国内超声波金属焊接品牌开始在同一个舞台上与欧美知名品牌展开竞争。楚信机电有限公司从一开始就确立了成为中国超声波线束焊接市场第一品牌的发展战略目标。这一目标的制定源于楚信机电有限公司的三大独特优势:拥有与舒克等进口产品质量相竞争的核心技术；按进口产品价格的一半定价；快捷周到的本地服务。

(2)线束焊接技术的详细分析

作为一个超声波线束焊机，虽然制造商不多，但有一些技术细节。以下是对一些技术细节的分析:

1.焊接头的区别:有两种焊接头结构，一种是整体焊接头；一种是分体焊接头。整个焊接头被以下公司采用:泰索尼、舒克、泰索尼、楚信机电。以下公司采用分体焊接头:amtech(branson)和sonics。分体式焊接头的唯一优点是更换成本低，其他都是技术上的缺点，如:两种材料声速不同产生的热量；安装扭矩和端部接触不良导致发热。从技术角度来看，整体焊接头具有无可比拟的优势。整体焊头的缺点是更换成本较高，但在美国销售的分体焊头配件价格仍高于楚信机电公司的整体焊头。

2.纹理差异:有两种纹理，一种是直条纹；一个是网状的。直条纹更有利于超声波引入的加速能量。对于松散的线束结构，直线和网线可以保证焊接质量。然而，在线束焊接中，所有的夹具和焊接头形成一个盒子，并且它们需要相对于彼此滑动。当发生磨粒磨损时，网状图案显示出一些缺点:容易夹住金属丝。直纹设计是齿对齿的，磨损对底部间隙影响很小。amtech(branson)和sonics通常采用网状结构。

3.声能元件和结构的区别:amtech采用换能器+钛焊头+焊嘴结构，无喇叭，固定方式采用端面+节点辅助固定。它的优点是体积小，但缺点是钛焊头形状奇特。当焊接头损坏时，组装和拆卸都很麻烦。

对于这些技术细节，楚信机电有限公司进行了评估，采用了整体焊头和直条纹设计。楚信机电有限公司与舒克公司一样，采用换能器+喇叭+焊头结构，其固定方式与安泰相似。

对于线束机的使用，楚信机电咨询了很多用户，看他们如何判断这些细节，结果是不确定的，这可能是使用习惯的问题。

(3)线束焊接产品质量分析

线束焊接产品的质量分析主要体现在两个方面:检验标准和如何分析焊接设备。

首先，让我们看看什么样的焊接效果是理想的效果(见下图)。事实上，许多客户有一种误解，认为超声波焊接是将所有的导线压成一个整体。这在技术上可以实现，但有两个副作用:①压缩较大，降低了抗拉强度；②需要更多的能量，这将导致工件过热并呈现黑色。

因此，焊接线之间的理想状态是具有空余量的六边形结构。具体数值详细分析如下:

松散线的截面积是实际截面积的1.11-1.28倍(见左边的排列)；通常，通过超声波焊接对产品的压缩在0.8-0.9的范围内；因此，焊接成品的截面积基本上是实际截面积的1.0-1.1倍(测量时应考虑晶粒深度的影响)。

1.检验标准

目前，国家还没有颁布超声波汽车线束焊接的相关标准；Ipc/whma-a-620a(电缆和线束组件的要求和验收)是我们可以找到的关于超声波焊接线束的标准数据，但该标准仅作出非特定的定量标准约束，如外观。ipc标准的主要内容如下:①超声波焊接线束的宽厚比在1:1到2:1之间；②电线不得有任何变色；③在压制面上可以识别股的轮廓，但没有松散的股。

目前，国内企业正在制定自己的产品测试标准，主要有两个评价参数:①拉力参数；②接触电阻。

2.如何分析焊接设备

超声波线束焊接机调整、测试和分析哪些参数？可调和可检测参数:振幅、压力、焊接时间、焊接能量、焊接高度和焊接宽度。

振幅:首先，根据焊接材料的机械特性，材料越软，所需的振幅越低；其次，根据焊丝的横截面积，横截面积越大，焊接厚度越厚。考虑到超声波在焊接方向的衰减，横截面积越大，振幅越高。在同一台机器上，焊接3毫米线束和25毫米线束时，振幅参数的差异约为30%(因此，如果超声波设备不具备连续可调振幅的功能，它如何适应线束焊接？).

压力:横截面积越大，焊接压力越高。好的设备是由电比例阀数字控制的。

焊接宽度:根据ipc标准，结的宽厚比在1:1到2:1之间。横截面积越大，结的宽度越接近2:1。因此，当我们得到一个线束产品时，首先根据这个规则确定焊接宽度；然后根据宽度确定大致的焊接高度。高质量的焊接机通过步进电机或伺服电机调节焊接宽度。

焊接时间和焊接能量应根据焊丝的横截面积确定。

高度参数是一个重要的分析参数:在我们确定焊接宽度后，根据前面的分析，可以计算出高度值，高度值可以分为焊前高度和焊后高度，可以作为焊接前焊丝是否缺失和焊接是否良好的评价标准。质量分析主要指高判断；当然，焊接能耗和时间可以用作其他约束参数，以查看它们是否超出范围。一般做法:设定一个高度值(可通过实际试焊计算确定)，然后设定一个偏差值。当高度偏差超过该范围时，焊接前后均可判定为不合格。