浅析汽车高压线束在超声波焊接后的撕裂力

近年来，随着国家汽车工业的蓬勃发展和一系列环保政策的出台，用户对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求不断提高，各汽车制造厂商对汽车零部件的环保要求和质量要求也越来越严格。超声波焊接作为一种新兴的特种加工技术，已经逐步应用到了汽车高压线束加工中。相比传统的焊接和压接技术，超声波焊接具有诸多优点: 焊接材料不熔融、不弱化导体性能; 焊接后导电性能好，电阻系数极低;焊接时间短、效率高; 焊接无火花、烟雾、残锡等。

众周所知，超声波焊接是超声波传递到需焊接的金属导体表面，然后施加一定的压力，使两个金属导体的表面相互摩擦，形成分子层之间的熔合。而接点位置的撕裂力大小便是衡量分子层之间熔合效果的参数，分子间熔合效果越好，撕裂力就越大; 反之，撕裂力就越小，汽车在颠簸行驶中焊接处的几根电线就越容易脱落分离，最终影响汽车的信号传输。

影响接点撕裂力因素及解决方法

汽车线束在超声波焊接后接点撕裂力的大小受多种因素影响，但起决定性作用的主要为焊接的工艺参数、导体的排列方式、导体表面附着物的处理等三个关键因素。

导体焊接的工艺参数

影响超声波焊接质量的主要工艺参数有振幅、宽度、焊接能量和气压。振幅过小，宽度过大，能量太少，气压不足，容易导致焊接不牢，撕裂力就达不到要求; 振幅过大，宽度过小，能量偏多，气压太高，则又容易造成导体熔化的“过焊”现象。因此，针对不同焊接面积的导体，需要通过大量试验，从小振幅、少能量、低气压开始，逐步加大参数，同步做撕裂力试验，找出焊接效果最佳的工艺参数。

另外，超声波焊接时焊头会产生热量，因此在批量焊接过程中还应注意焊头的冷却，可采用压缩空气风冷的方式对焊头进行降温，防止因焊头温度过高而造成焊接质量不好。

导体表面附着物的处理

由于超声波焊接是将超声波传到金属表面，在压力作用下，通过导体表面相互摩擦形成分子层之间的熔合。如果导体表面有油污、氧化、杂质等，焊接质量将受到很大影响。

(1) 单丝表面残留的润滑液。导体绞合前的单丝在生产时应尽量将拉丝液或退火液的浓度控制在工艺范围的下限，以减少单丝表面残留的润滑液。通常拉丝液的浓度控制在5.5%，退火液的浓度控制在0.5%，即可保证铜单丝不氧化，同时将铜单丝表面残留的润滑液减少至最低程度。

(2) 导体表面氧化。铜导体氧化后会在表面形成一层氧化铜，使导体表面发黄甚至发黑。这层氧化铜会阻碍铜分子之间的熔合，从而影响焊接后的撕裂力。通过对比试验发现，导体表面氧化程度越深，则焊接后的撕裂力越小，因此在电线的整个生产过程中都要做好防氧化处理。若待焊接的汽车电线采用的是紧压导体，最好在导体绞合紧压时使用0.1%～0.4%的苯丙三氮唑酒精溶液，将抗氧剂溶解在工业酒精中，用输液管滴入束绞的单丝或并丝中，以起润滑和冷却束绞线的作用，可防止紧压导体在铜绞线过拉拔模时因温度升高而引起的表面氧化，还可对拉丝过程中铜丝表面的残留物起到清洗作用，进而可以达到更好的焊接效果。

(3) 塑料析出物。待焊接的电线应遵循先进先出原则，尽量减少库存时间。避免因长时间存放导致塑料的析出物粘附在导体表面，影响焊接质量。