超聲波焊接對汽車線束終端完整性的影響

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超聲波焊接對汽車線束終端完整性的影響

隨著人們對汽車安全性、舒適性和經(jīng)濟性要求的不斷提高，各主要汽車生產(chǎn)商對汽車零部件的要求也越來越高，作為汽車電路主體的汽車線束也變得越來越重要。傳統(tǒng)的汽車線束連接多使用機械式壓接，但是這種連接方式接觸電阻大且無法保證壓接后的機械強度，因此往往還需要進行點焊，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，同時點焊過程中的助焊劑和焊料也會對環(huán)境產(chǎn)生影響。對此，各汽車生產(chǎn)商對汽車線束的連接逐漸采用較為先進的超聲波焊接取代傳統(tǒng)的機械式壓接。但是，目前對超聲波焊接的研究多從焊接工藝和焊接強度兩個方面進行，并沒有分析采用超聲波焊接時能量傳遞對線束終端完整性的影響。因此，本文先對超聲波焊接進行簡要介紹，之后建立其對線束終端完整性影響的模型，并定性分析采用超聲波焊接時哪些因素會對線束終端完整性產(chǎn)生影響。

超聲波焊接的原理是利用兩個焊接表面在高頻振動下形成的分子層進行連接，因此整個焊接過程不需要焊接材料且具有較好的導(dǎo)電性能。焊接接頭高頻振動產(chǎn)生的能量沿導(dǎo)線傳播至線束終端，若振動頻率接近線束終端的固有頻率，則將引發(fā)共振現(xiàn)象使線束終端產(chǎn)生損壞，這種損壞將在汽車的使用過程中逐漸傳播至橫梁乃至整個車身。首先對超聲波焊接過程進行動態(tài)分析，主要包括模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析和瞬態(tài)響應(yīng)分析，確定了超聲波加載頻率、超聲波振幅和總作用時間為整個焊接過程的工藝參數(shù)；之后采用線性模態(tài)和諧波分析確定線束終端的固有頻率。分析表明：①線束接頭所使用金屬板材的厚度將影響線束終端的固有頻率，從而產(chǎn)生不同的動態(tài)響應(yīng)；②除線束接頭所使用板材厚度這一因素以外，導(dǎo)線的直徑、長度和質(zhì)量以及導(dǎo)線材料的屈服強度和硬化規(guī)律也會對采用超聲波焊接的線束終端完整性產(chǎn)生影響；③若采用非線性瞬態(tài)分析，并使用復(fù)雜的線束模型和考慮阻尼效應(yīng)的影響，則將進一步提高分析精度。

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

編譯：王祥