Измеренные данные процесса

Окно амплитуды ультразвуковой сварки для соединений Cu–Al 70 мм²

Данные процесса JHN Sonic · Опубликовано 26 октября 2026 · Можно цитировать со ссылкой

В соединении медь–алюминий 70 мм² исход решает один параметр — амплитуда. При пусконаладке у заказчика мы зафиксировали давление и частоту, меняли только амплитуду и измеряли усилие на отрыв вместе с переходным сопротивлением. Окно оказалось узким, а самое «сильное» значение — не лучшим.

45 мкмРабочая точка: 5800 Н и 1,3 мкОм — лучшее соотношение прочности и сопротивления из трёх режимов.
+5%Прирост усилия при 55 мкм. Практически ничего: соединение уже полностью уплотнено.
+46%Плата за это по сопротивлению (1,3 → 1,9 мкОм): переработанный контакт.

Измеренные данные

Окно амплитуды: усилие на отрыв и переходное сопротивление при трёх амплитудах Столбчатые диаграммы. Усилие на отрыв при 35 мкм — 3200 Н, при 45 мкм — 5800 Н, при 55 мкм — 6100 Н. Переходное сопротивление при 35 мкм — 2,8 мкОм, при 45 мкм — 1,3 мкОм, при 55 мкм — 1,9 мкОм. Оптимум — 45 мкм. Усилие на отрыв (Н) 0 2000 4000 6000 3200 35 мкм непровар 5800 45 мкм оптимум 6100 55 мкм пережог Переходное сопротивление (мкОм) 0 1 2 3 2,8 35 мкм 1,3 45 мкм 1,9 55 мкм
Рис. 1 — Усилие на отрыв (сверху) и переходное сопротивление (снизу) для соединений Cu–Al 70 мм² при трёх значениях амплитуды. Давление прижатия и частота неизменны.
Таблица 1 — Значения из пусконаладочной серии.
АмплитудаУсилие на отрывк 45 мкмПереходное сопротивлениек 45 мкмОценка
35 мкм3200 N−45%2,8 μΩ+115%Непровар
45 мкм5800 N—1,3 μΩ—Оптимальное окно
55 мкм6100 N+5%1,9 μΩ+46%Пережог

Условия испытаний

  • Соединение: медь–алюминий 70 мм², производственная оснастка
  • Меняли: только амплитуду — 35, 45 и 55 мкм
  • Неизменно: давление прижатия, частота, соновод, партия материала
  • Измеряли: усилие на отрыв и переходное сопротивление соединения
  • Проверка: та же закономерность воспроизвелась на жгутах 120 мм²

Почему оптимум посередине

При 35 мкм относительного смещения на границе недостаточно: оксидная плёнка разрывается лишь частично, площадь схватывания остаётся малой. Усилие низкое, сопротивление высокое — непровар, хотя цикл на машине считается выполненным.

При 55 мкм соединение уже полностью уплотнено. Добавка амплитуды даёт всего +5% усилия, а сопротивление растёт на 46%. Наша трактовка: контакт переработан — жилы утоньшаются и наклёпываются, площадь контакта не растёт, а теряется, и дополнительная энергия ничего не покупает.

45 мкм — точка, где обе кривые ещё на хорошей стороне. Окно режима — это не одно лучшее число, а диапазон, в котором одновременно выполнены два критерия.

Зачем нужны оба числа

  • Одно усилие насыщается. 6100 Н выглядят самым прочным соединением в таблице — и оно же единственное пережжённое.
  • Одно сопротивление не говорит, выдержит ли соединение вибрацию и термоциклы.
  • Используйте их как одно ограничение: минимальное усилие на отрыв И максимальное переходное сопротивление. Так же мы советуем строить DOE.

Куда смещается окно

  • Большие сечения: на 120 мм² закономерность повторяется, оптимум в той же области.
  • Малые сечения: ниже 35 мм² правило не работает — тонкое сечение быстрее отводит тепло и требует большей амплитуды.
  • Материал и покрытие: новая партия провода, другая толщина покрытия или новый соновод смещают окно. Его нужно заново оконтурить, а не переиспользовать число.
  • Машина и оснастка: износ волновода меняет фактическую амплитуду на изделии даже при неизменной уставке генератора.

Как применять в производстве

  1. Начните с 45 мкм для Cu–Al 70 мм².
  2. Оконтурьте 35 и 55 мкм на своём материале — убедитесь, что вы на плато, а не на краю.
  3. Принимайте режим только если он проходит и по целевому усилию, и по целевому сопротивлению.
  4. Повторяйте оконтуривание при смене партии провода, покрытия, соновода или волновода.

Границы применимости

Это одна пусконаладочная серия — три рабочих точки, одна партия, одна машина, а не полная матрица DOE. Она показывает, где лежит окно и как оно ведёт себя; это не гарантированная спецификация. Перед фиксацией производственных параметров подтвердите результат своим DOE и Cp/Cpk.

Как ссылаться

Рекомендуемая ссылка: JHN Sonic, «Окно амплитуды ультразвуковой сварки для соединений Cu–Al 70 мм²: измеренное усилие на отрыв и переходное сопротивление», gzjhn.com, 2026. https://ru.gzjhn.com/infocenter/amplitude-window/

Скачать исходные данные: CSV (3 строки, 4 столбца) · график в PNG · график в SVG
Подписи в файлах на английском; сами числа от языка не зависят.

Смотрите также