超聲波焊接對(duì)汽車(chē)線束終端完整性的影響

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超聲波焊接對(duì)汽車(chē)線束終端完整性的影響

隨著人們對(duì)汽車(chē)安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性要求的不斷提高，各主要汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)汽車(chē)零部件的要求也越來(lái)越高，作為汽車(chē)電路主體的汽車(chē)線束也變得越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的汽車(chē)線束連接多使用機(jī)械式壓接，但是這種連接方式接觸電阻大且無(wú)法保證壓接后的機(jī)械強(qiáng)度，因此往往還需要進(jìn)行點(diǎn)焊，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，同時(shí)點(diǎn)焊過(guò)程中的助焊劑和焊料也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。對(duì)此，各汽車(chē)生產(chǎn)商對(duì)汽車(chē)線束的連接逐漸采用較為先進(jìn)的超聲波焊接取代傳統(tǒng)的機(jī)械式壓接。但是，目前對(duì)超聲波焊接的研究多從焊接工藝和焊接強(qiáng)度兩個(gè)方面進(jìn)行，并沒(méi)有分析采用超聲波焊接時(shí)能量傳遞對(duì)線束終端完整性的影響。因此，本文先對(duì)超聲波焊接進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，之后建立其對(duì)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(shí)哪些因素會(huì)對(duì)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(gè)焊接表面在高頻振動(dòng)下形成的分子層進(jìn)行連接，因此整個(gè)焊接過(guò)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(dòng)產(chǎn)生的能量沿導(dǎo)線傳播至線束終端，若振動(dòng)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(chē)的使用過(guò)程中逐漸傳播至橫梁乃至整個(gè)車(chē)身。首先對(duì)超聲波焊接過(guò)程進(jìn)行動(dòng)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(shí)間為整個(gè)焊接過(guò)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(dòng)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(zhǎng)度和質(zhì)量以及導(dǎo)線材料的屈服強(qiáng)度和硬化規(guī)律也會(huì)對(duì)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(jìn)一步提高分析精度。

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

編譯：王祥