超声波焊接对汽车线束终端完整性的影响



超声波焊接对汽车线束终端完整性的影响

随着人们对汽车安全性、舒适性和经济性要求的不断提高，各主要汽车生产商对汽车零部件的要求也越来越高，作为汽车电路主体的汽车线束也变得越来越重要。传统的汽车线束连接多使用机械式压接，但是这种连接方式接触电阻大且无法保证压接后的机械强度，因此往往还需要进行点焊，导致生产效率降低，同时点焊过程中的助焊剂和焊料也会对环境产生影响。对此，各汽车生产商对汽车线束的连接逐渐采用较为先进的超声波焊接取代传统的机械式压接。但是，目前对超声波焊接的研究多从焊接工艺和焊接强度两个方面进行，并没有分析采用超声波焊接时能量传递对线束终端完整性的影响。因此，本文先对超声波焊接进行简要介绍，之后建立其对线束终端完整性影响的模型，并定性分析采用超声波焊接时哪些因素会对线束终端完整性产生影响。

超声波焊接的原理是利用两个焊接表面在高频振动下形成的分子层进行连接，因此整个焊接过程不需要焊接材料且具有较好的导电性能。焊接接头高频振动产生的能量沿导线传播至线束终端，若振动频率接近线束终端的固有频率，则将引发共振现象使线束终端产生损坏，这种损坏将在汽车的使用过程中逐渐传播至横梁乃至整个车身。首先对超声波焊接过程进行动态分析，主要包括模态分析、谐波响应分析和瞬态响应分析，确定了超声波加载频率、超声波振幅和总作用时间为整个焊接过程的工艺参数；之后采用线性模态和谐波分析确定线束终端的固有频率。分析表明：①线束接头所使用金属板材的厚度将影响线束终端的固有频率，从而产生不同的动态响应；②除线束接头所使用板材厚度这一因素以外，导线的直径、长度和质量以及导线材料的屈服强度和硬化规律也会对采用超声波焊接的线束终端完整性产生影响；③若采用非线性瞬态分析，并使用复杂的线束模型和考虑阻尼效应的影响，则将进一步提高分析精度。

Ould Mohamed Lemine Yahya et al.SAE 2014-01-0224.

编译：王祥