Гъвкави шини от медно фолиообикновено се произвеждат чрез изрязване на тънко медно фолио по размер, подреждане и подравняване на необходимия брой слоеве, почистване на свързващите повърхности и поставяне на двата края в-специален инструмент. След това се прилагат контролирана топлина и налягане, за да се консолидират слоевете фолио в компактни крайни краища, докато средната част остава несвързана и гъвкава.
След нагряване, залепената зона обикновено се охлажда под налягане, преди шината да бъде отстранена за подрязване, щанцоване, повърхностна обработка и проверка. Крайният резултат зависи не само от температурата, а от комбинирания контрол на състоянието на фолиото, областта на залепване, разпределението на налягането, времето за нагряване, плоскостта на инструмента и стабилността на охлаждане.
Няма единен график за заваряване, подходящ за всяка гъвкава шина. Процес, разработен за двадесет слоя фолио от 0,10 mm, не може автоматично да се приложи към десет слоя от фолио от 0,20 mm, дори когато общата дебелина на стека е една и съща.
Какво е гъвкава шина от медно фолио?
Гъвкавата шина от медно фолио е компонент-, носещ ток, направен от множество слоеве тънко медно фолио. Двата края са консолидирани в относително твърди крайни зони, докато центърът остава ламиниран и гъвкав.
Тази комбинация позволява на шината да провежда висок ток, като същевременно побира:
- Вибрации по време на работа на оборудването;
- Термично разширение и свиване;
- Монтажни допуски;
- Движение между свързани компоненти;
- Механично напрежение, причинено от монтажа;
- Леко разминаване между електрическите клеми.
Гъвкавите медни шини обикновено се използват в акумулаторни пакети за електромобили, системи за съхранение на енергия, разпределителни уреди, трансформатори, разпределителни шкафове за захранване, оборудване за зареждане и други високо{0}}електрически модули.
Свързаните краища могат впоследствие да бъдат щанцовани, пробити, покрити или свързани с други проводници. Несвързаната средна част трябва да запази ефективната гъвкава дължина, посочена в чертежа на продукта.
Защо се използват множество тънки фолиа вместо една твърда медна пръчка?
Плътна медна шина може да пренася ток ефективно, но не може лесно да абсорбира вибрации или относително движение между компонентите. Разделянето на същата дебелина на проводника на множество тънки слоеве увеличава гъвкавостта в желаната посока.
Въпреки това, разхлабените слоеве от фолио не могат да бъдат надеждно завинтени или монтирани, без да се образуват стабилни крайни зони. Дифузионното заваряване с медно фолио се използва за консолидиране на краищата, така че да могат да бъдат обработени и свързани, като същевременно се запази слоестата структура в средата.
Защо се използва дифузионно заваряване за ламинирани медни фолиа?
Дифузионното заваряване е процес на-съединяване в твърдо състояние, при който топлината и налягането поставят подготвените метални повърхности в достатъчно близък контакт, за да се развие връзка през интерфейсите. При класическото дифузионно свързване не се изисква допълнителен метал, а състоянието на повърхността, плоскостта, температурата, налягането и времето са важни променливи на процеса. Този общ принцип е описан и в техническото ръководство, публикувано от TWI за дифузионно свързване.
В индустрията за гъвкави шини термините „дифузионно заваряване на медно фолио“ и „дифузионно заваряване с високо-полимер“ често се използват за процес с електрическо нагряване,-подпомогнат от налягане, използващ графитни инструменти. Този метод на производство не трябва автоматично да се третира като идентичен с дълго{3}}цикълно вакуумно-слепване чрез дифузия в пещ. Методът на нагряване, атмосферата, времето на цикъла и поведението на интерфейса могат да се различават.
Следователно за купувачите най-важният въпрос не е как се нарича процесът, а дали може постоянно да произвежда необходимите:
- Залепена зона;
- Дебелина на готовия терминал;
- Механична якост;
- Ставно съпротивление;
- Толерантност на размерите;
- Състояние на повърхността;
- Повторяемост от-за-партида.
Обикновено не се изисква допълнителен метален пълнеж
За обикновените многослойни шини от медно фолио, краищата на фолиото обикновено могат да бъдат консолидирани без спойка или пълнител за спояване. Това помага да се избегне въвеждането на пълнежен материал с различни електрически, механични или термични характеристики.
Когато медният материал, подготовката на повърхността, инструменталната екипировка и графикът за заваряване са правилно контролирани, процесът може да произведе компактен терминал с ниско и повтарящо се съпротивление на съединението при определени условия на изпитване.
Гъвкавият център е запазен
Целта не е да се свърже цялата шина. Само проектираните терминални зони се поставят в основната зона на отопление и налягане. Средната част остава несвързана, така че готовият компонент да може да абсорбира вибрациите и движението на монтажа.
Ако нагрятата зона се простира твърде далеч в центъра, ефективната гъвкава дължина може да бъде намалена. Следователно размерите на инструмента и позиционирането на детайла трябва да следват чертежа на шина, вместо да разчитат на визуална оценка.
Процес на дифузионно заваряване на гъвкава шина с медно фолио
Въпреки че конфигурациите на машината варират, типичната гъвкава шина от медно фолио преминава през шест основни етапа.
1. Потвърдете спецификациите на фолиото и готовата шина
Развитието на процеса започва с продукта, а не с машината. Производителят трябва да потвърди следната информация, преди да избере инструменти или да създаде график за заваряване:
- Степен на мед и състояние на материала;
- Индивидуална дебелина на фолиото;
- Брой слоеве фолио;
- Ширина на фолиото;
- Обща дебелина на стека;
- Обща дължина на продукта;
- Дължина и ширина на залепване във всеки край;
- Необходима дебелина на клемата след заваряване;
- Позиция на отвора и изисквания за обработка;
- Изисквания за покритие или повърхностна-обработка;
- Механични и електрически критерии за приемливост.
Две купчини с еднаква обща дебелина може да се държат различно. Например, двадесет слоя от 0,10 mm фолио съдържат повече интерфейси, отколкото десет слоя от 0,20 mm фолио. Те могат да се различават по състоянието на повърхността, контакта между слоевете, поведението при нагряване и устойчивостта на плъзгане по време на компресия.
Необходимата крайна дебелина на терминала също е важна. Той влияе върху хлабината на инструмента, контрола на компресията и допустимото количество деформация на материала.
2. Изрежете, подравнете и почистете медното фолио
Фолиата се нарязват на зададената дължина и се подреждат в желаната последователност на слоевете. Краищата трябва да бъдат подравнени към повтаряща се референция, така че цялата целева област да бъде покрита по време на нагряване и компресия.
Преди подреждане операторът трябва да провери за:
- Вариация на дължината;
- Неравности по ръбовете;
- Бръчки или гънки;
- Повърхностни драскотини;
- Масло или остатъци от обработката;
- Видимо окисление;
- Частици между слоевете;
- Неправилна ориентация на фолиото.
Ярко{0}}изглеждащата повърхност не е непременно чиста залепваща повърхност. Масла, пръстови отпечатъци, прах и тънки оксидни филми все още могат да пречат на контакта между слоевете.
Избраният метод за почистване трябва да е съвместим с дебелината на фолиото и производствените изисквания. Агресивното механично третиране може да деформира тънко фолио или да създаде промяна в размерите. След почистване фолиата трябва да се поддържат сухи, защитени от замърсяване и заредени в инструмента в рамките на контролиран период.
3. Подредете и позиционирайте фолиата в инструментите
Подготвеният пакет от фолио се поставя в графитен инструмент или друг-специфичен за приложение нагревателен и затягащ възел. Механични ограничители или функции за локализиране трябва да контролират позицията на продукта, дължината на залепване и подравняването на фолиото.
Настройката трябва да гарантира, че:
- Цялата зона на терминала лежи вътре в ефективната нагревателна зона;
- Горната и долната повърхност на инструмента са успоредни;
- Купчината фолио се поддържа без гънки;
- Между слоевете не се задържа чужд материал;
- Несвързаният гъвкав участък остава извън основната зона на свързване;
- Детайлът не може да се плъзга значително по време на компресия.
За широки шини или големи области на свързване плоскостта на инструмента и разпределението на налягането могат да бъдат по-важни от простото увеличаване на указаната сила на машината. Високото отчитане на цилиндъра или хидравликата не гарантира, че налягането достига еднакво до всяка част от стека фолио.
Износени, напукани или неравни графитни повърхности могат да създадат зони с недостатъчно налягане, нестабилен електрически контакт или неравномерно разпределение на топлината.
4. Приложете контролирана топлина и налягане
След позициониране машината прилага натиск, за да намали празнините между слоевете медно фолио и да стабилизира стека. След това се въвежда топлина в съответствие с конструкцията на машината. В много гъвкави шинни системи за пренос на топлина в целевата област се използват електрически съпротивителни нагреватели и графитни инструменти.
Температурата, налягането и времето трябва да се третират като взаимодействащ прозорец на процеса.
Недостатъчната топлина или времето на задържане може да остави някои интерфейси непълно свързани. Прекомерното нагряване може да увеличи окисляването, обезцветяването, потреблението на инструменти или деформацията на клемите. По същия начин, недостатъчното налягане може да доведе до разслояване, докато прекомерното или лошо контролирано налягане може да причини екструдиране на фолиото или неправилна крайна дебелина.
Ефективният график за отопление може да бъде повлиян от:
- Дебелина на фолиото и брой слоеве;
- Степен на мед и състояние на материала;
- Дължина и ширина на залепване;
- Обща нагрята маса;
- Размери на инструменталната екипировка;
- Графитно състояние;
- Скорост на нагряване;
- Приложена сила и действителна контактна площ;
- Необходима терминална компресия;
- Условия на охлаждане.
Поради тази причина температурна стойност, взета от друга машина или друга шина, не трябва да се използва като автоматична производствена настройка.
По време на пробните изпитания на HAIFEI първоначалният график на процеса се разработва въз основа на действителния куп фолио на клиента, размерите на свързване, контактната площ на инструмента и изискванията за завършен-терминал. След това резултатите от изпитанията се проверяват, преди да бъдат потвърдени производствените параметри.
5. Охладете залепения край под налягане
Когато етапът на нагряване приключи, детайлът не трябва да се освобождава незабавно. Поддържането на контролирано налягане по време на началния етап на охлаждане помага за стабилизиране на формата на терминала и намаляване на обратното пружиниране на междинния слой.
Охлаждането под налягане може да поддържа:
- По-постоянна дебелина на терминала;
- Намалено движение на стека фолио;
- По-добра стабилност на размерите;
- По-малък риск от изкривяване при разтоварване;
- По-повтарящи се резултати между циклите.
Охладителната система също влияе върху непрекъснатото производство. Ако температурата или потокът на охлаждащата- вода се променят, докато машината работи, условията за термично стартиране на следващите цикли може да се различават от тези на първата проба.
Поради това производителите трябва да записват съответните условия на охлаждане по време на валидирането на процеса, особено когато производствената цел изисква многократно заваряване през продължителна смяна.
6. Отстранете, завършете и проверете шината
След като терминалът се охлади достатъчно, частта се отстранява от инструмента. В зависимост от чертежа и производствения план последващите операции могат да включват:
- Подрязване на ръбове;
- Пробиване или пробиване на монтажни отвори;
- отстраняване на ръбове;
- полиране;
- Почистване на повърхности;
- Приставка за никелово фолио;
- калайдисване или никелиране;
- Монтаж на изолация;
- Проверка на размерите;
- Механични и електрически тестове.
Заваряването и последващото довършване трябва да се третират като свързани, но отделни производствени етапи. Машината за дифузионно заваряване не извършва автоматично щанцоване, обшивка или изолация, освен ако тези процеси не са включени в персонализирана производствена клетка.
Ключови фактори, които влияят върху качеството на дифузионно заваряване на медно фолио
Качеството на заваряване на медно фолио се контролира от целия процес, а не от един основен параметър.
| Процесен фактор | Възможен резултат, ако не се контролира | Какво да проверите първо |
|---|---|---|
| Състояние на повърхността на фолиото | Локално разслояване или променлива сила | Масло, окисление, частици и съхранение след почистване |
| Подравняване на фолиото | Неравни ръбове или непълно залепване | Толеранс на рязане и справка за подреждане |
| Температура и време на нагряване | Незалепване, окисление или прекомерна деформация | Равномерност на нагряване, скорост и период на задържане |
| Разпределение на налягането | Едната страна се свързва, докато другата се разделя | Паралелност на инструмента, позиция на детайла и контактна зона |
| Състояние на графитната инструментална екипировка | Локални промени в топлината или налягането | Равност, износване, напукване и повърхностни остатъци |
| Завършен-контрол на дебелината | Терминалът е твърде дебел, твърде тънък или непоследователен | Хлабина на инструментите, компресия и толеранс на стека |
| Условия на охлаждане | Вариация на размери или партиди | Температура на водата, дебит и производствен интервал |
| Входяща медна консистенция | Резултатите от процеса се променят между партидите | Степен на материала, твърдост и толеранс-на дебелина на фолиото |
Защо машинният натиск сам по себе си не обяснява резултата
Една машина може да показва налягане в цилиндъра, хидравлично налягане или обща сила, но интерфейсите на фолиото реагират на налягането, разпределено в действителната област на свързване.
Една и съща машинна сила, приложена към две различни области на свързване, не създава същото състояние на интерфейса. Деформацията на инструмента, разместването и локалното износване могат допълнително да променят разпределението на налягането.
Когато пробата е залепена от едната страна, но се отделя от другата, увеличаването на налягането на машината не трябва да бъде първата автоматична реакция. Първо трябва да се проверят успоредността на инструментите, състоянието на графита, подравняването на фолиото и позицията на детайла.
Защо производствените параметри трябва да бъдат заключени след валидиране
След като бъде произведена приемлива проба, одобреният процес трябва да бъде документиран. Записът може да включва:
номер на програма на машината;
- Етапи на нагряване и продължителност;
- Настройка на приложена сила или налягане;
- Идентификация на инструменталната екипировка;
- Време за охлаждане;
- Меден материал и партида;
- Размери на готовата клема;
- Резултати от проверката;
- Оператор и дата на производство.
Контролът на параметрите помага да се разграничи проблемът с машината от промените в материала, инструменталната екипировка, подготовката или натоварването.
Често срещани дефекти и какво да проверите първо
| Наблюдаван проблем | Възможни причини | Първи проверки |
|---|---|---|
| Слоевете фолио се разделят след заваряване | Замърсяване, недостатъчна топлина, недостатъчно налягане или кратко време на задържане | Подготовка на повърхността и действително състояние на отопление |
| Едната страна се свързва, а другата не | Неравномерен натиск, наклонени инструменти или-натоварване извън центъра | Паралелност на инструмента и позиция на детайла |
| Прекомерно обезцветяване на повърхността | Прекомерна топлина, продължително излагане или нестабилно охлаждане | График на отопление и цикъл на охлаждане |
| Дебелината на клемата е непоследователна | Неправилно подравняване на фолиото, вариация на стека или неравномерно компресиране | Входящо фолио, метод на подреждане и инструменти |
| Залепеният ръб се напуква по време на щанцоване | Остатъчно напрежение, неправилна хлабина на матрицата или недостатъчна опора | Процес на щанцоване и поддръжка на терминали |
| Резултатите се променят между производствените партиди | Материалът, инструментите, условията на охлаждане или натоварване са се променили | Производствени записи и входяща проверка |
Когато възникне дефект, само една променлива трябва да се променя наведнъж, когато е практично. Едновременното повишаване на температурата, налягането и времето на задържане може да доведе до различно-изглеждане на проба, но прави истинската причина трудна за идентифициране.
Дали дифузионното заваряване е правилният процес за всяка медна връзка?
Нито един метод на свързване не е идеален за всеки дизайн на проводник. Изборът трябва да следва геометрията на фугата, комбинацията от материали, електрическите изисквания, производствения обем и приемливата топлинно-засегната зона.
| Метод на присъединяване | Типична годност | Основни съображения за избор |
|---|---|---|
| Дифузионно заваряване | Многослойни медни фолиа с широки, консолидирани крайни зони | Площ на залепване, брой слоеве, инструментална екипировка, равномерност на топлина и налягане |
| Ултразвуково заваряване | Локално фолио, кабелни и клемни съединения | Заваръчна зона, сонотроден достъп, дебелина на фолиото и реакция на вибрации |
| Съпротивително заваряване | Локализирани петна или специфични ставни -структури | Изисквания за път на тока, достъп до електрода и -точка на заваряване |
| Запояване | Фуги, където е приемлив пълнежен материал | Избор на пълнител, хлабина на фуги, нагряване и контрол на остатъците |
| Лазерно заваряване | Достъпни локализирани шевове или раздели | Отразителна способност, проникване,-напасване и концентрация на топлина |
Дифузионното заваряване си струва особено да се оцени, когато продуктът съдържа множество тънки фолиа и изисква компактни крайни зони, като същевременно запазва гъвкавостта между краищата. Различен процес може да бъде по-подходящ, когато съединението е силно локализирано, трудно за затягане или проектирано около друга комбинация от материали.
Как да изберете машина за дифузионно заваряване на медно фолио
Изборът на машина трябва да се основава на най-големия и най-взискателния одобрен детайл, а не само на капацитета на трансформатора или общата максимална ширина на продукта.
Доставчикът трябва да оцени следното:
Необходима зона за залепване
Дължината и ширината на клемата определят контактната площ, която трябва да получава достатъчно равномерна топлина и налягане. Един широк терминал може да изисква различни инструменти и разположение на силата от тесен терминал със същата обща дебелина на медта.
Максимален стек фолио
Оценката трябва да включва отделна дебелина на фолиото, брой слоеве и обща дебелина на стека. Тези стойности влияят на контакта между слоевете, поведението при нагряване и хлабината на инструмента.
Готова дебелина на клемата
Ако чертежът определя тесен толеранс на дебелината, системата трябва да осигурява повтаряща се компресия и стабилно спиране или контрол на позицията. Машинната сила сама по себе си не може да гарантира крайния размер.
Производствен капацитет
Купувачът трябва да предостави дневното количество и необходимото време за цикъл. Тогава доставчикът може да оцени:
- Ръчно или автоматизирано зареждане;
- Единични- или много-инструменти;
- Капацитет на охлаждане;
- Съхраняване на параметри;
- Участие на оператора;
- обработка на материали;
- Интегриране с оборудване за подрязване или щанцоване.
Помощни програми и условия за инсталиране
Предложението трябва да идентифицира необходимото:
- Захранване;
- Капацитет на-охлаждаща вода или охладител;
- Въздух под налягане, ако е приложимо;
- Площ на пода;
- Машинен фундамент;
- Вентилация или изсмукване;
- Достъп за товарене и поддръжка.
Изисквания за качество и проследимост
За автомобили, съхранение на енергия или друго контролирано производство, купувачите може да се нуждаят от управление на рецепти, параметри,-защитени с парола, броене на цикли, записи на аларми или експорт на данни.
Необходимият капацитет на нагряване, системата за налягане и размерите на инструмента трябва да бъдат оценени от действителната купчина фолио и зоната на залепване, преди да изберетемашина за дифузно заваряване на мед.
ЧЗВ
Въпрос: Могат ли няколко слоя медно фолио да бъдат дифузионно заварени?
A: Да. Многослойните купчини от медно фолио могат да бъдат консолидирани в краищата на терминала чрез контролирана топлина и налягане. Графикът на процеса трябва да бъде разработен според индивидуалната дебелина на фолиото, броя на слоевете, площта на залепване, състоянието на медта и необходимата крайна дебелина.
В: Цялата гъвкава шина става ли твърда?
О: Не. В типичната гъвкава шина само клемните области са свързани. Центърът остава ламиниран и гъвкав, така че да може да поеме вибрации, термично движение и толеранси на сглобяване.
Въпрос: Необходим ли е добавъчен метал за дифузионно заваряване с медно фолио?
О: Като цяло не се изисква добавъчен метал при съединяване на съвместими слоеве от голо медно фолио. Различните материали, покритите фолиа или специалните структури на продукта трябва да се оценяват отделно, защото може да изискват различен дизайн на интерфейса или процес на свързване.
В: Каква температура е необходима за дифузионно заваряване на медно фолио?
О: Няма надеждна универсална температура за всяка шина. Необходимата настройка зависи от медния материал, дебелината на фолиото, броя на слоевете, размерите на свързване, метода на нагряване, инструменталната екипировка, налягането и времето на цикъла.
Отчитането на температурата също трябва да се тълкува според това къде и как е измерено. Настройките на изхода на машината и действителната температура на интерфейсите на фолиото не са непременно идентични.
В: Защо слоевете от медно фолио се разделят след заваряване?
О: Честите причини включват замърсяване на повърхността, недостатъчно или неравномерно нагряване, неадекватно разпределение на налягането, кратко време на задържане, разместване на фолиото и износени инструменти. Позицията на разслояването може да помогне за идентифициране на причината. Разделянето, концентрирано върху един ръб, често сочи към позициониране или успоредност на инструментите, а не към обща липса на капацитет на машината.
Въпрос: Могат ли медно фолио и никелов лист да бъдат съединени в един и същи процес?
О: Такава структура може да бъде оценена, но не трябва да се третира като еквивалентна на свързване между-с-мед. Дебелината на никела, позицията, състоянието на повърхността, областта на свързване и изискваната електрическа или механична производителност могат да променят прозореца на процеса. Препоръчва се физическо тестване на проби преди избор на оборудване.
В: Как да избера правилния размер на машината?
О: Осигурете на доставчика най-голямата ширина на фолиото, броя на слоевете, площта на залепване на терминала, крайната дебелина, производствената цел и изискванията за качество. След това машината трябва да бъде оценена за капацитет на нагряване, използваема сила, размери на инструмента, капацитет на охлаждане и автоматизация, вместо да бъде избрана само по номинална мощност.
Заявете проба за заваряване на медно фолио
Правилната машина и процес не могат да бъдат потвърдени само от общата дебелина на медта.
Изпратете на Haifei вашите спецификации за медно фолио, брой слоеве, размери на клемите, крайна дебелина, чертеж на продукта и производствена цел. Нашите инженери могат да прегледат дизайна на съединението, да подготвят-специфични инструменти за приложение и да организират пробно заваряване, преди да препоръчат конфигурацията на машината.
Поискайте тест за заваряване на проба от медно фолио
