Cum sunt sudate prin difuzie barele colectoare flexibile din folie de cupru?

Bare colectoare flexibile din folie de cuprusunt produse de obicei prin tăierea foliilor subțiri de cupru la dimensiune, stivuirea și alinierea numărului necesar de straturi, curățarea suprafețelor de lipire și plasarea ambelor capete în scule-construite special. Se aplică apoi căldură și presiune controlată pentru a consolida straturile de folie în capete terminale compacte, în timp ce secțiunea din mijloc rămâne nelegată și flexibilă.

După încălzire, zona lipită este în mod normal răcită sub presiune înainte de îndepărtarea barei colectoare pentru tăiere, perforare, tratare a suprafeței și inspecție. Rezultatul final depinde nu numai de temperatură, ci de controlul combinat al stării foliei, suprafeței de lipire, distribuția presiunii, timpul de încălzire, planeitatea sculei și stabilitatea la răcire.

Nu există un singur program de sudare potrivit pentru fiecare bară flexibilă. Un proces dezvoltat pentru douăzeci de straturi de folie de 0,10 mm nu poate fi aplicat automat pe zece straturi de folie de 0,20 mm, chiar și atunci când grosimea totală a stivei este aceeași.

O bară colectoare flexibilă din folie de cupru este o componentă-care transportă curent, realizată din mai multe straturi de folie subțire de cupru. Cele două capete sunt consolidate în zone terminale relativ rigide, în timp ce centrul rămâne laminat și flexibil.

Această combinație permite barei colectoare să conducă un curent ridicat în timp ce se potrivește:

• Vibrații în timpul funcționării echipamentului;
• Dilatare și contracție termică;
• Toleranțe de asamblare;
• Mișcarea între componentele conectate;
• Solicitarea mecanică cauzată de instalare;
• Ușoară nealiniere între bornele electrice.

Barele colectoare flexibile din cupru sunt utilizate în mod obișnuit în bateriile de vehicule electrice, sisteme de stocare a energiei, aparate de comutare, transformatoare, dulapuri de distribuție a energiei, echipamente de încărcare și alte ansambluri electrice cu curent înalt-.

Capetele lipite pot fi ulterior perforate, găurite, placate sau conectate la alți conductori. Secțiunea din mijloc nelegată trebuie să păstreze lungimea flexibilă efectivă specificată în desenul produsului.

De ce sunt folosite mai multe folii subțiri în loc de o bară solidă de cupru?

O bară solidă de cupru poate transporta curent în mod eficient, dar nu poate absorbi cu ușurință vibrațiile sau mișcarea relativă între componente. Împărțirea aceleiași grosimi a conductorului în mai multe straturi subțiri crește flexibilitatea în direcția necesară.

Cu toate acestea, straturile de folie libere nu pot fi înșurubate sau instalate în mod fiabil fără a forma zone terminale stabile. Sudarea prin difuzie cu folie de cupru este utilizată pentru a consolida capete, astfel încât acestea să poată fi prelucrate și conectate, păstrând în același timp structura stratificată din mijloc.

Sudarea prin difuzie este un proces de îmbinare în stare solidă-în care căldura și presiunea aduc suprafețele metalice pregătite în contact suficient de strâns pentru a se dezvolta o legătură între interfețe. În lipirea prin difuzie clasică, nu este necesar niciun metal de umplutură, iar starea suprafeței, planeitatea, temperatura, presiunea și timpul sunt toate variabile importante ale procesului. Acest principiu general este descris și în ghidul tehnic publicat de TWI privind lipirea prin difuzie.

În industria de bare colectoare flexibile, termenii „sudare prin difuzie cu folie de cupru” și „sudare cu difuzie înaltă-polimeri” sunt adesea folosiți pentru un proces încălzit electric, asistat de presiune-care utilizează scule din grafit. Această metodă de producție nu trebuie tratată automat ca fiind identică cu lipirea prin difuzie în cuptor cu ciclu lung-vacuum-. Metoda de încălzire, atmosfera, timpul de ciclu și comportamentul interfeței pot diferi.

Pentru cumpărători, cea mai importantă întrebare nu este, prin urmare, cum se numește procesul, ci dacă poate produce în mod constant necesarul:

• Zona legată;
• Grosimea terminalului finit;
• Rezistenta mecanica;
• Rezistența articulațiilor;
• Toleranta dimensionala;
• starea suprafeței;
• Repetabilitate lot-la-loturi.

În mod normal, nu este necesar niciun metal de umplere suplimentar

Pentru barele obișnuite cu folie de cupru multistrat, capetele foliei pot fi de obicei consolidate fără lipire sau umplutură de lipire. Acest lucru ajută la evitarea introducerii unui material de umplutură cu caracteristici electrice, mecanice sau termice diferite.

Când materialul de cupru, pregătirea suprafeței, sculele și programul de sudare sunt controlate corespunzător, procesul poate produce un terminal compact cu rezistență scăzută și repetabilă a îmbinării în condiții de testare definite.

Centrul flexibil este păstrat

Obiectivul nu este de a lega întreaga bară. Doar zonele terminale proiectate sunt plasate în zona principală de încălzire și presiune. Secțiunea din mijloc rămâne nelegată, astfel încât componenta finită să poată absorbi vibrațiile și mișcarea de instalare.

Dacă zona încălzită se extinde prea mult în centru, lungimea flexibilă efectivă poate fi redusă. Prin urmare, dimensiunile sculelor și poziționarea piesei de prelucrat trebuie să urmeze desenul barelor colectoare, mai degrabă decât să se bazeze pe estimarea vizuală.

Deși configurațiile mașinii variază, o bară colectoare flexibilă tipică din folie de cupru trece prin șase etape principale.

1. Confirmați specificațiile foliei și ale barei colectoare finite

Dezvoltarea procesului începe cu produsul, nu cu mașina. Producătorul trebuie să confirme următoarele informații înainte de a selecta sculele sau de a stabili un program de sudare:

• Calitatea cuprului și starea materialului;
• Grosimea foliei individuale;
• Numărul de straturi de folie;
• Latimea foliei;
• Grosimea totală a stivei;
• Lungimea totală a produsului;
• Lungime și lățime de lipire la fiecare capăt;
• Grosimea terminalului necesară după sudare;
• Poziția găurii și cerințele de prelucrare;
• Cerințe de placare sau de tratament-de suprafață;
• Criterii de acceptare mecanică și electrică.

Două stive cu aceeași grosime totală se pot comporta diferit. De exemplu, douăzeci de straturi de folie de 0,10 mm conțin mai multe interfețe decât zece straturi de folie de 0,20 mm. Acestea pot diferi în ceea ce privește starea suprafeței, contactul dintre straturile, comportamentul la încălzire și rezistența la alunecare în timpul compresiei.

Grosimea necesară a terminalului finit este de asemenea importantă. Ea influențează jocul sculelor, controlul compresiei și cantitatea acceptabilă de deformare a materialului.

2. Tăiați, aliniați și curățați foliile de cupru

Foliile sunt tăiate la lungimea specificată și aranjate în secvența de straturi necesară. Capetele trebuie aliniate la o referință repetabilă, astfel încât întreaga zonă țintă să fie acoperită în timpul încălzirii și compresiei.

Înainte de stivuire, operatorul trebuie să verifice:

• Variația lungimii;
• Bavuri de margine;
• Riduri sau pliuri;
• Zgârieturi la suprafață;
• Ulei sau reziduuri de prelucrare;
• Oxidare vizibilă;
• Particule dintre straturi;
• Orientare incorectă a foliei.

O suprafață cu aspect luminos-nu este neapărat o suprafață de lipire curată. Uleiurile, amprentele, praful și peliculele subțiri de oxid pot interfera în continuare cu contactul dintre straturile.

Metoda de curățare selectată trebuie să fie compatibilă cu grosimea foliei și cerințele de producție. Tratamentul mecanic agresiv poate deforma folia subțire sau poate crea variații dimensionale. După curățare, foliile trebuie păstrate uscate, protejate de contaminare și încărcate în scule într-o perioadă controlată.

3. Stivuiți și poziționați foliile în scule

Teancul de folie pregătit este plasat în unelte din grafit sau într-un alt ansamblu de încălzire și prindere specific aplicației{0}. Opritoarele mecanice sau caracteristicile de localizare ar trebui să controleze poziția produsului, lungimea lipirii și alinierea foliei.

Configurarea ar trebui să asigure că:

• Zona terminală completă se află în interiorul zonei de încălzire efectivă;
• Suprafețele superioare și inferioare de scule sunt paralele;
• Teancul de folie este susținut fără încrețiri;
• Niciun material străin nu este prins între straturi;
• Secțiunea flexibilă nelegată rămâne în afara zonei principale de lipire;
• Piesa de prelucrat nu poate aluneca semnificativ în timpul compresiei.

Pentru barele colectoare largi sau suprafețele mari de lipire, planeitatea sculelor și distribuția presiunii pot fi mai importante decât simpla creștere a forței indicate de mașină. O citire ridicată a cilindrului sau hidraulic nu garantează că presiunea atinge fiecare parte a stivei de folie în mod uniform.

Suprafețele din grafit uzate, crăpate sau neuniforme pot crea zone cu presiune insuficientă, contact electric instabil sau distribuție neuniformă a căldurii.

4. Aplicați căldură și presiune controlată

După poziționare, mașina aplică presiune pentru a reduce golurile dintre straturile de folie de cupru și pentru a stabiliza stiva. Apoi, căldura este introdusă conform designului mașinii. În multe sisteme de bare colectoare flexibile, încălzirea cu rezistență electrică și sculele din grafit sunt folosite pentru a transfera căldura în zona țintă.

Temperatura, presiunea și timpul trebuie tratate ca o fereastră de proces care interacționează.

Căldura insuficientă sau timpul de menținere poate lăsa unele interfețe lipite incomplet. Încălzirea excesivă poate crește oxidarea, decolorarea, consumul de scule sau deformarea terminalului. În același mod, presiunea insuficientă poate duce la delaminare, în timp ce presiunea excesivă sau prost controlată poate cauza extrudarea foliei sau o grosime finită incorectă.

Programul efectiv de încălzire poate fi influențat de:

• Grosimea foliei și numărul de straturi;
• Calitatea cuprului și starea materialului;
• Lungime și lățime de lipire;
• Masa totală încălzită;
• Dimensiuni scule;
• Stare grafit;
• Rata de incalzire;
• Forța aplicată și zona de contact reală;
• Compresie terminală necesară;
• Condiții de răcire.

Din acest motiv, o valoare de temperatură luată de la o altă mașină sau o altă bară nu trebuie utilizată ca setare automată de producție.

În timpul încercărilor de eșantionare HAIFEI, programul inițial al procesului este dezvoltat în funcție de stiva reală de folie, dimensiunile de lipire, zona de contact a sculelor și cerințele-terminale ale clientului. Rezultatele testelor sunt apoi verificate înainte ca parametrii de producție să fie confirmați.

5. Răciți capătul lipit sub presiune

Când etapa de încălzire se termină, piesa de prelucrat nu trebuie neapărat eliberată imediat. Menținerea presiunii controlate în timpul etapei inițiale de răcire ajută la stabilizarea formei terminalului și la reducerea elasticității interstratului.

Răcirea sub presiune poate suporta:

• Grosimea terminalului mai consistentă;
• Mișcare redusă a stivei de folie;
• Stabilitate dimensională mai bună;
• Risc mai mic de distorsiune în timpul descărcarii;
• Rezultate mai repetabile între cicluri.

Sistemul de răcire afectează și producția continuă. Dacă temperatura sau debitul apei de răcire-se modifică pe măsură ce mașina funcționează, starea termică de pornire a ciclurilor ulterioare poate diferi de cea a primului eșantion.

Prin urmare, producătorii ar trebui să înregistreze condițiile de răcire relevante în timpul validării procesului, în special atunci când obiectivul de producție necesită sudare repetată pe o tură prelungită.

6. Scoateți, terminați și inspectați bara

După ce terminalul s-a răcit suficient, piesa este scoasă din scule. În funcție de desen și plan de producție, operațiunile ulterioare pot include:

• Tunderea marginilor;
• Perforarea sau găurirea găurilor de montare;
• Debavurare;
• Lustruire;
• Curățarea suprafețelor;
• Atașare folie de nichel;
• Placare cu staniu sau nichel;
• Instalare de izolare;
• Inspecție dimensională;
• Testare mecanica si electrica.

Sudarea și finisarea în aval ar trebui tratate ca etape de producție conectate, dar separate. O mașină de sudură prin difuzie nu realizează automat perforarea, placarea sau izolarea decât dacă acele procese au fost incluse într-o celulă de producție personalizată.

Calitatea sudării foliei de cupru este controlată de procesul complet, mai degrabă decât de un singur parametru principal.

De ce numai presiunea mașinii nu explică rezultatul

O mașină poate afișa presiunea cilindrului, presiunea hidraulică sau forța totală, dar interfețele foliei răspund la presiunea distribuită pe suprafața reală de lipire.

Aceeași forță de mașină aplicată pe două zone diferite de legătură nu creează aceeași condiție de interfață. Deformarea sculelor, alinierea greșită și uzura locală pot schimba și mai mult distribuția presiunii.

Când o probă este lipită pe o parte, dar se separă pe cealaltă, creșterea presiunii mașinii nu ar trebui să fie primul răspuns automat. Paralelismul sculelor, starea grafitului, alinierea foliei și poziția piesei de prelucrat trebuie inspectate mai întâi.

De ce parametrii de producție trebuie blocați după validare

Odată ce a fost produsă o probă acceptabilă, procesul aprobat ar trebui să fie documentat. Înregistrarea poate include:

Numărul programului mașinii;

• Etape și durata de încălzire;
• Setarea forței sau presiunii aplicate;
• Identificarea sculelor;
• Timp de răcire;
• Material de cupru și lot;
• Dimensiuni terminale finisate;
• Rezultatele inspecției;
• Operator și data producției.

Controlul parametrilor ajută la distingerea unei probleme a mașinii de modificările de material, scule, pregătire sau încărcare.

Atunci când apare un defect, numai o variabilă trebuie schimbată la un moment dat, acolo unde este posibil. Creșterea simultană a temperaturii, presiunii și timpului de menținere poate produce un eșantion cu aspect diferit-, dar face ca cauza reală să fie dificil de identificat.

Nicio metodă de îmbinare nu este ideală pentru fiecare proiect de conductor. Selecția trebuie să urmeze geometria îmbinării, combinația de materiale, cerințele electrice, volumul de producție și zona afectată de căldură acceptabilă-.

Sudarea prin difuzie merită evaluată în special atunci când produsul conține mai multe folii subțiri și necesită zone terminale compacte, păstrând în același timp flexibilitatea între capete. Un proces diferit poate fi mai potrivit atunci când îmbinarea este foarte localizată, dificil de fixat sau proiectată în jurul unei alte combinații de materiale.

Selectarea mașinii ar trebui să se bazeze pe cea mai mare și mai solicitantă piesă de prelucrat aprobată, mai degrabă decât doar pe capacitatea transformatorului sau pe lățimea maximă generală a produsului.

Un furnizor trebuie să evalueze următoarele:

Zona de legătură necesară

Lungimea și lățimea terminalului determină zona de contact care trebuie să primească căldură și presiune suficient de uniforme. Un terminal lat poate necesita un aranjament diferit de scule și forță față de un terminal îngust cu aceeași grosime totală de cupru.

Stivă maximă de folie

Evaluarea ar trebui să includă grosimea individuală a foliei, numărul de straturi și grosimea totală a stivei. Aceste valori afectează contactul dintre straturile, comportamentul la încălzire și jocul sculelor.

Grosimea terminalului finit

Dacă desenul specifică o toleranță îngustă la grosime, sistemul trebuie să ofere compresie repetabilă și oprire stabilă sau control al poziției. Forța mașinii singură nu poate garanta dimensiunea finală.

Capacitatea de producție

Cumpărătorul trebuie să furnizeze cantitatea zilnică și durata ciclului necesar. Furnizorul poate evalua apoi:

• Încărcare manuală sau automată;
• Instrumente cu un singur- sau mai multe-stații;
• Capacitatea de racire;
• Stocarea parametrilor;
• Implicarea operatorului;
• Manipularea materialelor;
• Integrare cu echipamente de tăiere sau perforare.

Utilități și condiții de instalare

Propunerea ar trebui să identifice cerințele:

• Alimentare electrică;
• Capacitatea de răcire-apă sau răcitor;
• Aer comprimat, dacă este cazul;
• Spațiu de pardoseală;
• Fundația mașinii;
• Ventilatie sau extractie;
• Acces la încărcare și întreținere.

Cerințe de calitate și trasabilitate

Pentru automobile, stocarea energiei sau alte producții controlate, cumpărătorii pot avea nevoie de gestionarea rețetelor, parametri protejați cu parolă-, numărarea ciclului, înregistrări de alarmă sau export de date.

Capacitatea de încălzire necesară, sistemul de presiune și dimensiunile sculelor trebuie evaluate din stiva reală de folie și zona de lipire înainte de a selecta unaparat de sudura cu difuzie de cupru.

Mașina și procesul corect nu pot fi confirmate doar din grosimea totală a cuprului.

Trimiteți lui Haifei specificația dvs. de folie de cupru, numărul de straturi, dimensiunile terminalelor, grosimea finită, desenul produsului și ținta de producție. Inginerii noștri pot revizui proiectarea îmbinării, pot pregăti unelte specifice aplicației-și pot organiza un probă de sudură înainte de a recomanda configurația mașinii.

Solicitați un test de sudură cu eșantion de folie de cupru