전기 접점 어셈블리 및 버스바의 초음파 용접과 저항 용접 비교

초음파 용접은 제한된 벌크 가열로 고주파 기계적 진동을 통해 전도성 금속을 결합하는 반면, 저항 용접은 전류 및 접촉 저항을 통해 국부적인 융합 영역을 생성합니다. 전기 접점 어셈블리 및 부스바의 경우 재료 조합, 섹션 두께, 허용 열 노출, 필요한 전단 강도 및 완성된 조인트의 전기 저항에 따라 선택이 달라집니다.

 

엔지니어링 결정은 단순히 "어떤 용접 공정이 더 강한가"가 아닙니다. 조인트는 스탬핑 및 조립 후 낮은 전기 저항, 제어된 기계적 강도, 안정적인 야금 결합, 치수 정확도 및 반복 가능한 생산 품질을 유지해야 합니다.

 

 

 

AgSnO2-Cu 접점 어셈블리를 위한 저온-접착

초음파 용접은 전기 접점에 은 합금이 포함되어 있고 기판이 구리인 경우 특히 적용 가능합니다. 초음파 접촉 용접 어셈블리는 전체 조인트 인터페이스가 기본 재료의 용융 온도에 도달하지 않고도 고체 상태 결합을 생성할 수 있습니다.

 

일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

AgSnO2-은 합금에 제한된 열 노출이 필요한 Cu 접점 어셈블리입니다.
연선 변형을 제어해야 하는 Cu{0}}Cu 편조 와이어 연결입니다.
얇은 구리 시트, 호일 스택, 단자 및 유연한 도체.
과도한 열로 인해 인접한 절연체가 손상될 수 있는 배터리 및 전원{0}}전자 장치 연결.
결합 후 일관된 접촉 저항이 필요한 전기 접촉 브리지입니다.

용접 메커니즘은 제어된 클램핑 압력과 초음파 진동을 결합합니다. 표면 산화물과 오염 물질은 경계면에서 파괴되는 반면, 국부적인 소성 변형은 실제 금속 접촉 면적을 증가시킵니다.

생산 인증을 위한 중요한 변수는 초음파 주파수에만 국한되지 않습니다. 용접 진폭, 용접력, 에너지, 사이클 시간, 재료 경도, 중첩 면적 및 표면 상태를 공정 창으로 제어해야 합니다.

 

AgSnO2-구리 결합 변수

변하기 쉬운	엔지니어링 고려 사항	일반적인 품질 초점
AgSnO2 접촉 물질	은-주석-산화물 전기 접점 합금	과도한 열 분해 방지
구리 기판	C1100 / 높은-전도율 구리	전도성 및 치수 안정성 유지
조인트 두께	얇은-시트 및 적층 구조	과도한 변형 방지
용접력	인터페이스 압력 결정	찌그러짐 없이 안정적인 접착
초음파 진폭	인터페이스 마찰 및 변형을 제어합니다.	과도한-용접 방지
용접 에너지	결합 일관성과 상관관계가 있음	DOE를 통한 프로세스 창구 구축
전기 저항	현재-경로 품질을 나타냅니다.	100% 또는 샘플링- 기반 저항 검증
전단력	기계적 무결성을 나타냅니다.	파괴 테스트 데이터와 용접 매개변수의 상관관계

 

 

 

저항 용접은 공작물을 통과하는 전류를 사용하여 국지적인 줄 가열을 생성합니다. 인터페이스에서 발생하는 열은 대략 다음과 관련됩니다.

 

Q=I²Rt

 

여기서 I는 용접 전류, R은 전기 저항, t는 전류 지속 시간입니다.

이로 인해 전극 힘, 전류, 용접 시간, 재료 저항 및 접촉 형상이 용접 형성과 직접적으로 관련됩니다.

두꺼운 스탬핑 부품의 경우 저항 점용접을 사용하면 많은 고체 접합 공정보다 관통력이 더 뛰어난 정의된 융합 영역을 생성할 수 있습니다.- 따라서 저항 점용접 구리 접점, 스탬핑된 전기 브리지, 단자 및 다층 전도성 부품에 적합합니다.

 

C1100 구리 부품의 저항 용접

구리는 전기 저항이 낮고 열 전도성이 높기 때문에 비저항-용접 문제가 있습니다. 따라서 충분한 국지적 열을 생성하려면 큰 전류가 필요할 수 있습니다.

 

생산 엔지니어링은 일반적으로 다음 사항에 중점을 둡니다.

전극 형상 및 접촉 면적.
전극력 안정성.
용접-현재 반복성.
현재 상승 및 하강 특성.
시트 두께 및 스택-.
표면 산화 및 오염.
전극 마모.
너겟 직경 및 침투력.
용접 후 전기 저항.-
파괴적인 전단 또는 박리 테스트.

 

저항-용접 접점 브리지는 육안 검사를 통해서만 인증을 받아서는 안 됩니다. 너겟 형성, 기계적 강도, 전기 저항 및 고장 모드는 용접 공정 창과 상호 연관되어야 합니다.

 

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C1100 구리 대 AgSnO₂ 접점 재료

재료 조합은 열 입력 또는 기계적 변형이 지배적인 엔지니어링 제약인지 여부를 결정합니다.

 

매개변수	초음파 용접	저항용접
1차 결합 메커니즘	고체-기계적 결합	저항-으로 인해 국부적인 가열 발생
대량 재료 용해	일반적으로 피함	일반적으로 형성되는 융합지대
열-영향을 받는 지역	상대적으로 제한됨	더 국지적이지만 더 높은 최고 온도
얇은 구리 시트	매우 적합함	최적화된 매개변수에 적합
구리 브레이드	매우 적합함	미세한-스트랜드 구조의 경우 더 어렵습니다.
두꺼운 스탬프 구리	애플리케이션-에 따라 다름	잘 어울린다
AgSnO2 접촉	열 노출을 제한해야 하는 곳에 적합	제어된 열 입력으로 가능
용접 너겟	기본 자격 기능이 아님	1차 용접-품질 특성
전극 요구 사항	혼/앤빌 시스템	필요한 전극
전극 마모	공구 마모는 재료와 진폭에 따라 달라집니다.	중요한 생산 변수
일반적인 검증	전단력 + 전기 저항 + 금속 조직학	너겟 + 전단/박리 + 전기 저항
공정 최적화	힘 + 진폭 + 에너지 + 시간	전류 + 힘 + 시간 + 전극 구조

 

구리-대-구리 편조선

구리 브레이드는 스탬핑된 판금과는 다른 접합 문제를 나타냅니다. 개별 스트랜드는 작은 단면과 산화물 층을 갖고 있으며 과도한 열 입력은 국부적인 어닐링이나 원치 않는 변형을 일으킬 수 있습니다.

초음파 용접은 열에 영향을 받는 비교적 작은 영역을 유지하면서 여러 개의 구리 가닥을 구리 단자에 통합할 수 있습니다-.

 

엔지니어링 목표는 다음을 달성하는 것입니다.

낮은 전기 저항 + 충분한 인장/전단 강도 + 제어된 스트랜드 강화.

따라서 생산 사양에서는 용접 외관에만 의존하기보다는 허용 가능한 전기 저항과 기계적 고장 모드를 정의해야 합니다.

 

 

용접된 전기 연결에는 두 가지 독립적인 기능이 있습니다.

제어된 전기 손실로 전류를 전달합니다.
조립 및 서비스 중 기계적 부하를 견뎌냅니다.

조인트는 과도한 전기 저항을 나타내면서 허용 가능한 기계적 강도를 가질 수 있습니다. 반대로, 낮은-저항 조인트는 기계적 강도가 부족할 수 있습니다.

 

전기저항 측정

4{0}}와이어 켈빈 측정은 리드 및 접촉 저항이 측정에 영향을 미칠 만큼 목표 저항이 충분히 낮은 경우에 선호됩니다.

테스트 시스템은 다음을 제어해야 합니다.

현재를 시험하십시오.
프로브 위치.
측정 방향.
접촉 압력.
온도.
안정화 시간.
샘플링 주파수.

고전류 구리 연결의 경우-저항 값은 고립된 숫자로 해석되기보다는 도체 구조 및 유효 전류 전달 영역과 상관관계가 있어야 합니다.-

 

전단 및 인장 테스트

기계적 검증에는 다음이 포함될 수 있습니다.

랩-전단 테스트.
-테스트를 시작하세요.
적층 구조에 대한 박리 테스트.
터미널의 인장 테스트.
파괴적인 단면 분석-.

실패 모드는 추가 정보를 제공합니다. 모재를 통한 파손은 계면 박리와 다른 공정 조건을 나타냅니다.

 

 

 

용접 접점에 대한 IATF 16949 프로세스 제어

자동차 전기 접점 부품의 경우 용접은 격리된 조립 작업이 아닌 통제된 특수 공정으로 처리되어야 합니다.

생산 관리 계획에는 다음이 포함될 수 있습니다.

입고 자재 확인.
CMM 치수 검사.
스탬핑-프로세스 모니터링.
용접 매개변수 모니터링.
전극 또는 혼 상태를 점검합니다.
전기 저항 테스트.
전단-힘 검증.
금속 조직 검사.
배치 또는 생산 로트별 추적성.
MSA 및 게이지 R&R.
중요한 치수 및 용접 특성을 위한 SPC.

PPAP 레벨 3 제출의 경우 공급업체는 DFMEA → PFMEA → 제어 계획 → 작업 지침 → 검사 기록 → 기능 연구 → 검증 결과 간의 문서화된 관계를 확립해야 할 수도 있습니다.

 

CMM 검사 및 ±0.01mm 치수 제어

용접된 조립품은 다운스트림 접촉기, 계전기, 퓨즈, 스위치기어 또는 부스바 조립품과 치수 호환성을 유지해야 합니다.

제품 형상에 따라 중요한 치수에는 다음이 포함될 수 있습니다.

접촉-중앙 위치.
구멍 직경.
터미널 평탄도.
용접 위치.
접촉 높이.
벤드 각도.
전체 길이.
구리 시트 두께.

정밀 스탬프 구성요소의 경우 선택한 치수는 실제 제품 도면 및 기능 공차 누적-에 따라 ±0.01mm로 제어될 수 있습니다.

 

 

용접 접점 브리지 공급업체는 용접 능력만 평가하기보다는 전체 제조 체인을 기준으로 평가해야 합니다.

 

자격항목	권장 검증
원료	자재인증서 및 구성검증
스탬핑	치수 검사 및 도구{0}}처리 기록
용접	매개변수 창 및 프로세스 검증
전기적 성능	낮은-저항 측정
기계적 성능	전단/인장/박리 테스트
야금	단면 및 현미경 검사-
치수 정확도	CMM 검사
추적성	로트-수준의 생산 기록
자동차 품질	IATF 16949 시스템
제출 패키지	PPAP 레벨 3 기능
환경 준수	RoHS/REACH 문서
공정능력	SPC / Cp / Cpk(지정된 경우)

 

스탬핑이 가능하지만 용접 매개변수를 저항 및 기계적 결과와 연관시킬 수 없는 공급업체는 구매자를 위한 추가 인증 작업을 생성합니다. 선호되는 소싱 모델은 스탬핑, 결합, 검사, 추적성 및 PPAP 문서가 하나의 통제된 제조 시스템 내에서 관리되는 모델입니다.

 

 

초음파 용접: 얇은 구리, 브레이드 및 낮은 열 노출

설계에 필요한 경우 초음파 용접을 선택하십시오.

구리 브레이드 통합.
얇은 전도성 시트.
제한된 대량 가열.
솔리드-상태 결합.
AgSnO2-와-구리 접촉 결합.
컴팩트한 전기 연결 영역.
얇은 전도성 물질의 변형을 제어합니다.

저항 용접: 두꺼운 스탬핑 부품 ​​및 정의된 용접 너겟

설계에 필요한 경우 저항 용접을 선택하십시오.

두꺼운 스탬프가 찍힌 구리 부품.
높은 국지적 열 입력.
정의된 융합 너겟.
높은 생산 처리량.
반복 가능한 전극 위치 지정.
스탬프 접촉 브리지의 구조적 결합.

최종 공정 결정은 재료 스택-, 두께, 접합 형상, 전기 저항 목표, 기계적{1}}부하 요구 사항, 열 민감도 및 생산량을 기준으로 이루어져야 합니다.

 

접점 어셈블리 설계 사양 다운로드

 

 

자격을 갖춘 전기 접점 어셈블리에는 세 가지 보완적인 증거가 있어야 합니다.

 

전기적 검증

완료된 전류 경로를 측정하고 정의된 테스트 조건에서 허용 가능한 저항 범위를 설정합니다.

저저항 구리 접합의 경우-측정 방법 자체가 사양의 일부가 됩니다.

 

기계적 검증

전단 또는 인장 테스트는 조인트가 조립력, 진동, 열 순환 및 서비스 하중을 견딜 수 있는지 여부를 확인합니다.

허용 기준은 최소 힘과 허용 가능한 파손 모드를 모두 지정해야 합니다.

 

금속조직 검증

단면 분석을 통해 다음을 확인할 수 있습니다.-

불완전한 결합.
공허함.
균열.
과도한 변형.
용접 침투가 불충분합니다.
과도한 열-영향을 받는 지역.
불규칙한 너겟 기하학.

 

 

 

대량 생산을 위해 용접 접점 어셈블리를 출시하기 전에 엔지니어링 도면 및 공급업체 사양에 다음을 정의해야 합니다.

 

재질: C1100, C2680, AgSnO2 또는 지정된 은 합금.
재료 두께: 실제 시트 또는 도체 두께.
조인트 구성: 랩, 버트, 오버랩, 브레이드-~-터미널 또는 접촉-~-캐리어.
용접 공정: 초음파 또는 저항 용접.
전기적 요구 사항: 최대 허용 접합 저항.
기계적 요구 사항: 최소 전단력 또는 인장력.
치수 요구사항: 해당되는 경우 ±0.01mm와 같은 중요한 치수 및 공차.
표면 상태: 도금, 산화, 오염 및 청소 요구 사항.
검사 방법: 켈빈 저항 측정, CMM, 금속 조직학 및 파괴 테스트.
품질 시스템: 자동차 공급 요구 사항이 적용되는 IATF 16949.
제출: 고객이 지정한 PPAP 레벨 3.
환경 준수: RoHS 및 REACH 요구 사항.

 

 

다음에 필요한 일반적인 PPAP 레벨 3 문서는 무엇입니까?용접 접점 어셈블리?

PPAP 레벨 3은 일반적으로 고객의 특정 제출 요구 사항에 따라 적용 가능한 설계 기록, 프로세스 흐름, PFMEA, 제어 계획, 치수 결과, 재료 및 성능 테스트 결과, MSA 증거, 프로세스 기능 데이터, 샘플 부품 및 PSW를 요구합니다.

 

구리 브레이드에 저항 용접 대신 초음파 용접을 선택하려면 어떻게 해야 합니까?

초음파 용접은 일반적으로 구리 브레이드에 제한된 벌크 가열로 스트랜드 통합이 필요할 때 고려됩니다. 저항 용접은 조인트가 더 두꺼운 스탬핑 부품에 정의된 융합 영역을 요구할 때 더 적합합니다.

 

용접된 구리 접점의 전기 저항은 어떻게 테스트됩니까?

4{0}}와이어 Kelvin 측정 방법은 일반적으로 저저항 접합에 사용됩니다.- 테스트 사양에서는 전류, 프로브 위치, 온도, 안정화 조건, 샘플링 주파수 및 허용 가능한 최대 접합 저항을 정의해야 합니다.