Diffusione vs saldatura ad ultrasuoni per fogli di rame

La saldatura a diffusione merita una valutazione quando gli strati di foglio di rame devono formare un terminale consolidato su un'area definita. La saldatura a ultrasuoni merita una valutazione per connessioni localizzate foglio-foglio o foglio-terminale. La scelta dipende dalla geometria del giunto, dalla costruzione del foglio, dall'accesso allo strumento e dai test di accettazione, non solo dallo spessore del rame.

Un connettore in rame laminato e una linguetta di foglio di batteria possono entrambi contenere fogli di rame impilati, ma richiedono giunti finiti diversi. Prima di confrontare le macchine, stabilire cosa deve fare la sezione saldata: formare un terminale per la successiva lavorazione, attaccare fogli a un conduttore separato o creare una connessione elettrica localizzata.

Cosa cambia tra i due processi?

Il giunto a diffusione unisce le superfici attraverso calore, pressione e tempo senza fondere il materiale genitore. Il contatto superficiale e la preparazione influenzano la formazione del giunto. La famiglia di processi più ampia include diversi metodi di riscaldamento e configurazioni di apparecchiature.

Per l'attrezzatura per connettori flessibili in rame discussa qui, la selezione riguarda un terminale riscaldato e pressato localmente. Le temperature e i tempi di ciclo della saldatura a diffusione in forno a vuoto non devono essere trasferiti direttamente a questa attrezzatura.

La saldatura di metalli a ultrasuoni applica forza di serraggio e vibrazione meccanica attraverso un sonotrodo, chiamato anche corno di saldatura. Il movimento relativo alle interfacce interrompe le pellicole superficiali e consente la saldatura. Il processo genera calore localmente, ma non si basa sulla fusione del rame.

Il confronto pratico inizia con il modo in cui ciascun processo può produrre il giunto richiesto.

Questi sono punti di partenza per una revisione dell'applicazione. Nessun processo ha un limite di capacità universale basato esclusivamente sullo spessore del foglio o sul numero di strati.

Definire il giunto finito prima di scegliere l'attrezzatura

Un terminale consolidato su un connettore flessibile

Una barra di distribuzione flessibile in rame può richiedere un'estremità saldata che verrà successivamente punzonata, forata o serrata in un gruppo elettrico.

Per questo progetto, definire l'area completa che deve essere saldata, lo spessore finito e il confine in cui il connettore deve rimanere flessibile. Una piccola saldatura riuscita all'interno di quell'area non dimostra che l'intero terminale soddisfi il disegno.

Una macchina per la saldatura a diffusione di rame può essere valutata rispetto a questo requisito del terminale. La prova dovrebbe mostrare se l'attrezzatura proposta produce saldature e dimensioni accettabili nella regione specificata.

Se viene proposta la saldatura a ultrasuoni per la stessa parte, chiedere se l'area richiesta può essere coperta in un'unica operazione o necessita di diverse saldature. Dove sono necessarie diverse saldature, ispezionare la copertura risultante e il materiale tra le posizioni di saldatura.

Fogli attaccati a una linguetta o terminale separato

Un altro progetto può richiedere una pila di fogli per unire una linguetta di rame separata in una zona di connessione limitata. L'intera estremità del foglio potrebbe non dover diventare un blocco uniformemente consolidato.

La saldatura a ultrasuoni ha applicazioni consolidate nella giunzione di fogli di batteria. Queste applicazioni richiedono anche il controllo di crepe, bave e particelle, piuttosto che solo la connessione elettrica.

Per questo tipo di giunto, esaminare insieme la pila di fogli e il terminale separato. I loro spessori, sovrapposizioni e condizioni di supporto costituiscono un'applicazione di saldatura.

L'appropriata attrezzatura per la saldatura di metalli a ultrasuoni dovrebbe essere valutata utilizzando quell'assemblaggio completo.

Il numero di strati non è una regola di selezione del processo

Considerare due pile illustrative:

• 100 strati di foglio di rame da 0,10 mm: spessore nominale della pila di 10 mm.

• 200 strati di foglio di rame da 0,05 mm: spessore nominale della pila di 10 mm.

Hanno lo stesso spessore nominale, ma un numero diverso di interfacce e un comportamento di manipolazione diverso. Queste cifre sono esempi dimensionali, non intervalli operativi raccomandati per nessuno dei due processi.

Specificare lo spessore del singolo foglio, il numero di strati, la larghezza, il grado del rame, la tempra e il rivestimento. Indicare anche se il materiale arriva pulito, ossidato, oleoso o altrimenti trattato.

Per una famiglia di prodotti, identificare quali combinazioni si verificano effettivamente. Un preventivo che copre separatamente il foglio più spesso e il numero più elevato di strati potrebbe non stabilire la capacità per la loro condizione combinata.

Evitare di selezionare un processo da un'affermazione come "adatto per rame multistrato". Chiedere quale pila, area del giunto e requisiti di accettazione sono stati testati.

Verificare l'accesso allo strumento sul pezzo completo

Una posizione di saldatura può apparire accessibile su un disegno piatto ma diventare difficile da raggiungere dopo che il connettore è stato piegato o attaccato a un altro componente.

Per la saldatura a diffusione, esaminare lo spazio necessario per gli strumenti di riscaldamento e pressatura, il supporto per la sezione non saldata e lo spazio libero durante il caricamento e la rimozione.

Per la saldatura a ultrasuoni, esaminare l'approccio del sonotrodo e la posizione dell'incudine opposta. Entrambi i lati del giunto necessitano di un accesso e di un supporto adeguati dello strumento. La documentazione delle apparecchiature a ultrasuoni di Emerson identifica l'allineamento corno-incudine e il supporto come fattori per un efficace trasferimento di energia.

Chiedere al fornitore di mostrare la disposizione degli strumenti con il pezzo completo in posizione. Includere in questa revisione le pieghe, le linguette, l'isolamento e le caratteristiche di assemblaggio vicine.

Ciò può rivelare la necessità di saldare prima nella sequenza di produzione o di rivedere il fissaggio prima di acquistare l'attrezzatura.

Confrontare le parti accettate per ora

La saldatura a ultrasuoni offre tempi di giunzione brevi in applicazioni adatte. Questo vantaggio dovrebbe essere valutato a livello di pezzo finito.

Un connettore che richiede diverse posizioni di saldatura deve anche essere spostato, posizionato e serrato in ogni posizione. Allo stesso modo, un preventivo di saldatura a diffusione deve includere le fasi di mantenimento, raffreddamento e manipolazione necessarie per il processo proposto.

Richiedere una ripartizione del ciclo con gli stessi punti di inizio e fine per entrambe le opzioni:

Caricare il pezzo → posizionare e serrare → completare ogni saldatura richiesta → rilasciare → rimuovere il pezzo finito.

Quindi confermare se l'ispezione, la pulizia degli strumenti e i cambi prodotto sono inclusi nella stima di produzione.

Confrontare l'output accettato utilizzando gli stessi requisiti di prodotto e ispezione. Una rapida dimostrazione della macchina su un campione semplificato potrebbe non rappresentare il pezzo di produzione.

Testare insieme saldatura, dimensioni e danni

Una prova comparativa dovrebbe utilizzare il materiale di produzione previsto e i criteri di accettazione concordati.

Utilizzare impostazioni di processo appropriate per ciascun metodo. Applicare la stessa forza o tempo di saldatura a entrambi i processi non crea un confronto equo; erogano energia in modo diverso.

Definire le posizioni dei campioni e i metodi di prova prima della saldatura. I risultati di resistenza, ad esempio, dovrebbero utilizzare posizioni di misurazione e condizioni di temperatura coerenti.

Per i terminali di fogli consolidati, l'aspetto superficiale da solo non può stabilire la qualità della saldatura interna. L'articolo su separazione del foglio di rame dopo saldatura a diffusione spiega perché un esterno compatto può ancora nascondere interfacce non saldate.

Conservare fotografie e risultati collegati al lotto di materiale, alla macchina, all'attrezzatura e alle impostazioni utilizzate. Tali registrazioni rendono più significativo l'eventuale accettazione dell'attrezzatura.

Quando dovrebbero essere provati entrambi i processi?

Una prova comparativa è utile quando entrambe le disposizioni degli strumenti appaiono fattibili e il disegno lascia spazio a diversi layout di giunto.

È particolarmente utile quando:

• Un terminale potrebbe essere formato da un'unica area consolidata o da diverse saldature localizzate.

• La costruzione del foglio o la condizione del materiale differiscono sostanzialmente dalla produzione precedente.

• Il giunto deve soddisfare limiti dimensionali ristretti dopo la saldatura.

• La successiva punzonatura o piegatura può esporre danni.

• L'obiettivo di produzione dipende da un vantaggio di tempo ciclo che non è stato dimostrato sul pezzo effettivo.

Prima di eseguire entrambe le prove, concordare cosa renderebbe un'opzione preferibile. Questo potrebbe essere l'output accettato, la coerenza dimensionale, minori danni al foglio, cambi più facili o un costo inferiore misurato per connettore accettato.

Includere attrezzature, manutenzione, manipolazione e pezzi scartati in questa valutazione dei costi. Il prezzo di acquisto da solo non descrive il costo di produzione.

Domande frequenti

D1. La saldatura a diffusione è sempre migliore per pile di fogli di rame spessi?

No. Lo spessore della pila è solo un fattore di selezione. Anche l'area di saldatura, la condizione del materiale, l'attrezzatura, la forza disponibile e il giunto finito richiesto sono importanti. Un fornitore dovrebbe confermare la capacità con materiale rappresentativo.

D2. La saldatura a ultrasuoni può unire più strati di fogli di rame?

Sì. La giunzione di fogli multistrato è un'applicazione a ultrasuoni consolidata. La costruzione accettabile dipende ancora dall'attrezzatura specifica, dall'attrezzatura, dall'impronta di saldatura e dai requisiti di qualità.

D3. La saldatura a ultrasuoni non produce calore?

No. La vibrazione meccanica genera calore localizzato. La saldatura di metalli a ultrasuoni forma il giunto senza fare affidamento sulla fusione del rame, ma l'esposizione termica dovrebbe comunque essere considerata attorno ai componenti sensibili.

D4. Quale processo produce una resistenza elettrica inferiore?

Ciò non può essere deciso dal nome del processo. Confrontare i giunti finiti utilizzando lo stesso metodo di misurazione, posizioni e condizioni, con limiti di accettazione appropriati al prodotto.

D5. Il connettore può rimanere flessibile dopo la saldatura?

La sezione non saldata può essere progettata per rimanere flessibile con entrambi gli approcci. Definire il confine saldato e ispezionare la transizione per irrigidimenti o danni indesiderati. Dove il movimento di servizio è importante, includere un test di flessione appropriato.