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超声波金属焊接机已被特斯拉应用已超过十年的动力电池成组技术

特斯拉在其电池系统中运用了超声波焊接技能中的一个具体运用方法,Wire Bonding,使得超声焊接技能在动力电池成组衔接领域中的运用被越来越多的评论。超声波焊接在动力电池上的运用,能够 看到运用实例的首要会合在极耳焊接,熔丝焊接方面。 超声波焊接特点 ? 可焊接的材料类型广泛,可用于同种金属材料、特别是高导电、高导热材料(如金、银、铜、铝等)和一些难熔金属的焊接,也可用于功能相差悬殊的异种金属材料(如导热、硬度、熔点等)、金 属与非金属、塑料等材质的焊接,还能够完成厚度相差悬殊材料焊接以及多层箔片的焊接; ? 焊件不通电,不需求外加热源,接头中不出现微观的气孔等缺陷,不生成脆性金属间化合物,不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等疑问; ? 焊缝金属的物理和力学功能不发生微观改变,其焊接接头的静载强度和疲劳强度都比电阻焊接头的强度高,且稳定性好; ? 被焊金属外表氧化膜或涂层对焊接质量影响较小,焊前对焊件外表准备工作比较简单; ? 焊接所需电能少;焊件变形小; ? 不需要增加任何粘结剂、填料或溶剂,具有操作简练、焊接速度快、接头强度高、出产功率高档长处; ? 缺陷,超声波焊接的首要缺陷是受现有设备功率的约束,因而与上声极触摸的焊件厚度不能太厚;接头只能选用搭接接头,对接接头还无法运用。 超声焊接的原理 超声波焊接是一种固相焊接办法,焊件之间的衔接是通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压力的加持效果下完成的。焊件在静压力及弹性振动能量的一起效果下,将弹性振动能量转变成工 件间的抵触能、形变能和热能,致使两工件外表构成纯洁金属贴合、原子扩散,从而达到抵触焊接。原理如下图所示。 超声焊接流程和原理 目前关于较厚板材(0.8–3.0 mm)大功率超声焊接的研讨首要会合在 Al、Mg 合金结构件方面。在锂电池极片封装等职业大功率超声焊接 Cu、Al 是当时重要的研讨方向之一。 超声焊机系统一般由 5部分构成: 1)超声电源(Power supply)。工频单相或三相沟通电通过超声电源转换为高频(15–75 kHz)沟通电,为压电换能器(PZT)供给电能; 2)压电换能器。电源输出的高频沟通信号通过压电换能器转换为同频的振动信号; 3)变幅杆(Booster)。使换能器输出的高频振动信号幅值扩展; 4)东西头(Horn/Sonotrode)。进一步扩展振动幅值,并把能量传递到焊接区域; 5)气动加压部分,为焊接过程供给压力。 超声波焊接的分类 超声波焊接分类按照超声波弹性振动能量传入焊件的方向,超声波焊接的基本类型分为两类:一类是振动能量由切向传递到焊件外表,而使焊接界面发生相对移动,这种方法适用于金属材料的焊接; 另一类是振动能量由垂直于焊件外表的方向传入焊件,首要用于塑料的焊接。 别的一种,根据设备特点的驱动信号方法分类,分红线性振动和非线性振动两类,如下图所示: 非线性振动焊接设备,其又包含扭矩超声焊接设备和复合振动焊接设备。 线性振动焊接设备,根据加压的位置不同分为楔–杆超声焊接设备和侧向驱动焊接设备。其中楔–杆超声焊接设备根据换能器的个数可分为单换能器和双换能器焊接设备;侧向驱动焊接设备根据东西 头的波长可分为半波和全波焊接设备。


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