拡散 溶接 機械 は 何 で,どう 機能 し ます か

拡散溶接機は、制御された熱、圧力、保持時間を定義された溶接領域に適用することにより、積層された金属層を接合します。電気導体製造では、複数の銅またはアルミニウム箔層をコンパクトな接続端に統合するために一般的に使用され、未溶接部分の柔軟性を維持します。

従来の融接プロセスとは異なり、拡散溶接は通常、接合部全体を溶融したり、溶接ワイヤを追加したりすることに依存しません。接合品質は、温度、圧力、溶接時間、工具の状態、表面処理、冷却の複合効果に依存します。

このプロセスは、銅箔フレキシブルバスバー、アルミニウム箔フレキシブルコネクタ、および電気自動車、バッテリーシステム、エネルギー貯蔵装置、変圧器、開閉装置、パワーエレクトロニクス向けの選択された導電性接合部の製造に広く使用されています。

拡散溶接機とは何ですか？拡散溶接機は、2つ以上の金属表面を制御された圧力と熱の下で密接に接触させる特殊な装置です。目的は、接触する層間に金属結合を作成すると同時に、完成した溶接領域の寸法と表面状態を制御することです。多層箔バスバーの場合、機械は箔スタックの一端または両端を圧縮して接合します。溶接された部分は、その後、パンチング、穴あけ、トリミング、機械加工、または他の導体への接続が可能な高密度接続領域になります。中央部分は未溶接のままなので、振動、熱膨張、組み立て公差を吸収できます。

機械の主な部品は何ですか？

機械構成は異なりますが、拡散溶接システムは通常、以下の機能コンポーネントを含んでいます。

溶接電源:

接合領域を加熱するために必要な電気エネルギーを供給します。定格KVAは重要ですが、機械の溶接能力を独立して決定するものではありません。

• 圧力システム:加熱および保持中に力を加え、維持します。用途に応じて、機械は空気圧、油圧、またはサーボ制御の圧力を使用する場合があります。
• 溶接コントローラー:電流、加熱時間、圧力シーケンス、保持時間、およびプロセスレシピを管理します。
• 溶接工具:箔スタックを位置決めし、圧力を伝達し、溶接端の形状と寸法を制御します。グラファイトまたはその他の用途固有の工具が使用される場合があります。
• 冷却システム:繰り返し生産中に、トランス、導電性コンポーネント、工具、および関連機械部品の作業温度を制御します。
• 安全および監視システム:ガード、インターロック、温度監視、圧力監視、パラメータストレージが含まれる場合があります。
• これらのコンポーネントは連携して機能する必要があります。高出力機械でも、圧力分布、工具の整合性、または冷却システムが不安定な場合、一貫した接合部を生成することはできません。拡散溶接機はどのように機能しますか？

正確な生産シーケンスは機械と製品によって異なりますが、典型的な箔バスバープロセスには次のステップが含まれます。

銅またはアルミニウム箔は、製品図面に従って切断、積層、および整列されます。

箔スタックは、位置決め治具または溶接工具に配置されます。

1. 圧力システムが閉じ、溶接領域に制御された力を加えます。
2. 電気加熱により、接合部が必要なプロセス温度まで上昇します。
3. 接触する層が接合されるように、熱と圧力がプログラムされた時間維持されます。
4. 初期冷却段階では、ワークピースは制御された圧力下に置かれます。
5. 工具が開かれ、溶接されたコンポーネントが取り外されます。
6. 溶接された端は検査され、合意された許容基準に対してテストされます。
7. 機械の設定は独立して選択できません。圧力と保持時間を考慮せずに温度を上げると、酸化、固着、または寸法変化が発生する可能性があります。適切な加熱なしに圧力を上げると、スタックが圧縮されても内部層間に十分な接合が生成されない可能性があります。
8. このため、安定したプロセスは次のバランスをとる必要があります。

加熱率とプロセス温度

加えられる力と圧力の均一性

• 加熱時間と保持時間
• 箔の厚さと層数
• 溶接領域の寸法
• 工具の状態と整合性
• 冷却能力
• 必要な生産サイクル
• 拡散溶接機で接合できる材料は何ですか？
• 拡散溶接機は、銅またはアルミニウム導体製品用に一般的に構成されています。ただし、熱伝導率、表面酸化挙動、変形特性が異なるため、異なる金属を交換可能として扱うべきではありません。

銅箔と銅バスバーを溶接できますか？

銅拡散溶接機は、多層銅箔フレキシブルバスバー、積層銅コネクタ、および選択された銅ニッケル導電性部品に使用できます。

銅は熱伝導率が高いため、すべての内部箔界面が十分に接合される前に、熱が溶接領域から逃げることができます。したがって、装置は、箔スタック全体にわたって均一な圧力を維持しながら、適切な加熱能力を提供する必要があります。

典型的な銅用途には次のものがあります。

銅箔フレキシブルバスバー

積層銅コネクタ

• 開閉装置用のフレキシブル銅リンク
• 銅ニッケル導電性接合部
• バッテリーおよびエネルギー貯蔵の相互接続
• 変圧器および配電コネクタ
• 視覚的に圧縮された表面は、内部箔層が完全に接合されていることを証明するものではありません。断面検査、剥離試験、またはその他の顧客承認済みの試験が必要になる場合があります。
• アルミニウム箔とアルミニウムバスバーを溶接できますか？

アルミニウム拡散溶接機は、アルミニウム箔フレキシブルコネクタ、アルミニウムバスバー、アルミニウムニッケル接合部、および選択された導電性遷移コンポーネントの評価に使用される場合があります。

アルミニウムは、その表面酸化層が金属間接触を妨げる可能性があるため、特別な注意が必要です。したがって、表面処理、工具の状態、加熱率、圧力、およびプロセスタイミングは、実際のアルミニウムグレードと製品構造に合わせて開発する必要があります。

過度の加熱は、酸化、変色、工具の付着、または変形を増加させる可能性があります。不十分な加熱は、弱いまたは分離した内部層を残す可能性があります。

1台の機械で銅とアルミニウムの両方を溶接できますか？

1台の機械が複数の材料ファミリーをカバーするように設計される場合がありますが、これはエンジニアリング評価とサンプル溶接を通じて確認する必要があります。

銅とアルミニウムは通常、次の点で異なります。

溶接パラメータ

圧力設定

• 加熱プログラム
• 工具または接触材料
• 表面処理手順
• 冷却条件
• 品質許容基準
• 1つの銅製品を溶接できる能力は、同様の寸法のアルミニウム製品に対する適合性を自動的に証明するものではありません。
• 拡散溶接機で一般的に作られる製品は何ですか？

拡散溶接は、導電性製品に多数の薄い金属層が含まれており、それらをコンパクトな接続領域に変換する必要がある場合に特に役立ちます。

銅箔フレキシブルバスバー

銅箔フレキシブルバスバーは、高い電気伝導率と機械的柔軟性を兼ね備えています。溶接された端は安定した接続領域を提供し、積層された中央部分は振動や動きを吸収できます。

これらは一般的に次の用途に使用されます。

電気自動車

パワーバッテリー

• エネルギー貯蔵システム
• 開閉装置
• 変圧器
• インバーターおよびパワーコンバーター
• アルミニウム箔フレキシブルコネクタ
• アルミニウム箔コネクタは、適切な電気用途でコンポーネントの重量と材料コストを削減できます。その設計は、アルミニウムの酸化層、電気的要件、および接続方法を考慮する必要があります。

銅ニッケルおよびアルミニウムニッケル導電性接合部

ニッケルシートは、選択されたバッテリー、電気、または導電性アセンブリに組み込まれる場合があります。材料の組み合わせ、層のシーケンス、寸法、および最終的な動作条件は、溶接プロセスが推奨される前に評価する必要があります。

カスタム導電性コンポーネント

拡散溶接は、特殊形状の積層導体やカスタムバスバーアセンブリにも検討される場合があります。実現可能性は、工具が完全な接合領域全体に均一な熱と圧力を適用できるかどうかに依存します。

拡散溶接品質に影響を与えるパラメータは何ですか？

拡散溶接品質は、1つの機械設定ではなく、複数のプロセス変数の相互作用によって決定されます。

温度と溶接時間は接合にどのように影響しますか？

熱入力または保持時間が不十分な場合、外表面は圧縮されているように見えても、一部の内部層は弱いままであるか、接合されていない可能性があります。

過度の加熱または不必要な長い溶接サイクルは、次の結果をもたらす可能性があります。

表面の酸化または変色

箔の変形

• 工具の付着
• 溶接端の過度の硬度
• 寸法変化
• 生産サイクルの長期化
• 目的は、不必要な熱を導入することなく、箔スタック全体を接合する再現可能な熱サイクルを確立することです。
• 均一な圧力はなぜ重要ですか？

圧力は金属層を密接に接触させ、溶接部分の密度と寸法を制御します。

不均一な圧力は、次の原因となる可能性があります。

溶接端の厚さの不均一性

局所的な箔の分離

• 接合部全体での不均一な接合
• 不規則なエッジ形状
• 寸法再現性の低下
• 中央と端での結果の違い
• したがって、圧力システム、工具の平坦性、治具の整合性、および箔の位置決めは一緒に評価されるべきです。
• 工具と冷却はバッチの一貫性にどのように影響しますか？

工具はワークピースに圧力を伝達し、溶接端の形状、平坦性、および寸法に影響を与えます。摩耗した、損傷した、または位置ずれした工具は、圧力分布と完成部品の品質を変更する可能性があります。

冷却は、連続生産中に特に重要になります。トランス、工具、または導電性コンポーネントが徐々に熱くなる場合、最初のサンプルで機能したパラメータセットは、バッチの後半で異なる結果をもたらす可能性があります。

したがって、生産検証には、冷たい機械で行われた1つのサンプルだけでなく、繰り返し溶接サイクルを含める必要があります。

拡散溶接中に発生する可能性のある問題は何ですか？

欠陥パターンは、プロセスを調査すべき場所を特定するのに役立つことがよくあります。

溶接問題

考えられる原因

銅またはアルミニウムのコンポーネントすべてに適した溶接プロセスはありません。

溶接プロセス

より適しているのは

機械の選択は、好みのKVA定格ではなく、完成品から始めるべきです。

機械を評価する際に次の情報を提供してください。

金属グレードと表面処理

単層箔の厚さ

• 箔層数
• 総スタック厚さ
• 溶接領域の長さと幅
• 必要な溶接端の寸法
• 片面または両面溶接
• 機械的および電気的許容基準
• 必要な生産能力
• 製品仕様数
• 切り替え頻度
• 手動または自動ロード要件
• 利用可能な電力、圧縮空気、および冷却設備
• 機械の定格電力は、選択要因の1つにすぎません。圧力範囲、有効作業面積、トランスのデューティサイクル、二次回路、工具、および冷却能力も、実際の溶接範囲に影響します。
• 銅製品の詳細な選択プロセスについては、

銅箔フレキシブルバスバーに最適な拡散溶接機の選び方

をお読みください。よくある質問Q1:拡散溶接にはフィラーメタルが必要ですか？

A:多層箔バスバー用途では、拡散溶接には通常、従来の溶接ワイヤやろう付けフィラーは必要ありません。接合は、制御された接触、熱、圧力、および保持時間によって形成されます。

Q2:拡散溶接中に金属は溶融しますか？

A:拡散溶接は一般的に固相接合プロセスとして扱われます。目的は、従来の融接のように接合部全体を溶融することなく、接触面を接合することです。

Q3:機械のKVAが高いほど常に良いですか？

A:いいえ。KVA定格が高いほど、溶接品質が保証されるわけではありません。必要な容量は、材料、箔層、溶接領域、圧力、サイクル時間、工具、および冷却システムによって異なります。

Q4:内部箔の接合はどのように検査できますか？

A:製品の要件に応じて、検査には剥離試験、断面検査、機械的強度試験、電気抵抗測定、および温度上昇試験が含まれる場合があります。

Q5:異なるサイズのバスバーに同じパラメータを使用できますか？

A:通常はできません。箔の厚さ、層数、溶接幅、または材料の状態の変化により、異なる加熱、圧力、および保持時間の設定が必要になる場合があります。

Q6:拡散溶接機は自動化できますか？

A:はい。生産要件に応じて、自動ロード、箔の位置決め、レシピ選択、ロボットハンドリング、プロセス監視、および完成部品のアンロードを統合できます。

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