最先进的焊接和焊接设备可确保将电线牢固地连接到端子或其他电线上。

　　当普通人打开冰箱，抓到的是没有制冷的汽水罐或瓶子时，他最初的反应是失望的。但是，如果那个人刚好是这一类型设备的线束组装者，他的下意识想法是：检查蒸发器风扇线束。在检查磨损和损坏的同时，他还将了解电线是熔接还是焊接到连接器，以及两种工艺的执行情况。

　　很可能，他会看到电线是超声波焊接的。服务于白色家电市场的线束制造商越来越喜欢这种技术，因为它可以产生具有高导电性的可靠连接。

　　这并不是说所有这些线束制造商都已转向超声波焊接。许多人还喜欢电阻焊接和熔接。前者是经济的并且能够连接相似和不同的材料，而后者仍然是端接镀锡线和小批量生产的流行方式。

　　制造商确切知道的是，所有这三种方法都能有效地将电线连接到金属部件，以及将两根或更多根电线拼接在一起。他们还知道，充分了解每种技术的所有优缺点对于选择应用的最佳连接工艺至关重要。

　　超声波焊接

　　自20世纪80年代初以来，超声波已经被用于电线接合以及将电线焊接到金属连接器和端子。该工艺涉及在15至40千赫的频率下通过压力将线股振动在一起。振动能量使表面氧化物分散，在股线上产生磨损并形成固态冶金结合。

　　图1：自20世纪80年代初以来，超声波已经被用于电线接合以及将电线焊接到金属连接器和端子。

　　“超声波工艺提供低电阻焊接，”Emerson聘请的美国布兰森超声波金属焊接公司全国销售经理Joe Stacy说。“低电阻焊接允许使用更小的电缆，这为制造商节省了资金和空间。”

　　通常，铝、镍、银、铜和金等导电材料被超声波焊接。该工艺比电阻焊所消耗的能量减少了约80%，并且不需要水冷却。而且，与焊接不同，超声波焊接不需要焊剂或填充材料。

　　Branson的2032S系统可生产高质量的线接头，其横截面积为0.7至40平方毫米。 该系统配备Versagraphic电源，可自动即时调整接头参数，包括宽度、压力、振幅和能量。 操作员可以按顺序编程预设接头的数量，以获得最佳的生产效率。 其他标准功能包括可伸缩的铁砧(最大化线缆负载区域)、聚集工具(便于拆卸接头)和冷却空气，以延长高生产环境中的工具寿命。

　　“无论他们所服务的是什么行业，线束制造商都需要24-7(每周七天，每天24小时)的可靠且具有成本效益的焊具，”Stacy说。“超声波焊接始终具有成本效益，这也是其日益普及的主要原因之一。”

　　Sonobond Ultrasonics公司总裁Janet Devine表示，不断发展的机器技术也有助于超声波焊接比其他连接方法更能保持其经济和效率优势。例如，陶瓷压电传感器能够在高电压和高温(高达300℃)下有效运行。此外，电源和电子设备提供数字精度和控制。

　　Sonobond的SPG(单点接地)2600焊机可在单个端子上超声波焊接多达20平方毫米(最多18根线)的线束。在自动折叠端子臂之前，微处理器控制的单元以一个脉冲完成焊接，从而可以消除接头应力。它可处理标准和轻微镀锡或氧化的电线。

　　Devine表示，该焊机采用获得专利的Wedge-Reed系统，而不是横向驱动系统。前者将低振动幅度与高振动力相结合，该高振动力以剪切模式引导平行至被焊接材料的界面。这使得与金属焊件的阻抗匹配得更好，其密度是塑料的六到九倍。

　　图2：超声波焊接有效地捻接绞合(顶部)和镀锡线。

　　尽管有许多好处，超声波焊接却还是有一些局限性。对于初学者来说，这个工艺需要比压接(大约2秒)更长的时间，并且设备相对昂贵(35000美元到70000美元)。它不能用于镀锡、小于1平方毫米的导线束、薄的单根导线(36 AWG或更高)或具有高绞合数的导线束。另外，由于该工艺需要交叠，因此并不总是能够进行对焊接头。

　　电阻焊

　　与超声波焊接一样，电阻焊接具有快速且经济有效地将电线连接到小金属部件的长期应用历史。它们的区别在于电阻焊更适合于导电性较差的材料，如镍和不锈钢。例如，如果端子是镀锡黄铜，则将使用该工艺。

　　在电阻焊接中，将电线插入孔或其他类型的自固定端子设计中。然后将电线和其他部件推到一起，同时使电流短暂地通过它们。对电流的阻力在部件和电线内部和之间产生用于焊接的热量。当电流停止时，电极继续将部件保持在一起以形成焊接。

　　电阻焊通常用于拼接和压紧绞合铜线。该工艺在2至50毫秒内发生，具体取决于导线尺寸(50至10 AWG)。它的另一个好处是节能、清洁焊接和最小的热影响区，其中焊接热量几乎不会改变焊缝处或附近的材料。

　　图3：SPG 2600焊机将超过20平方毫米的线束超声波焊接到一个端子上。

　　在缺点方面，电阻焊接期间产生的热量会使线材退火，这会降低与焊缝相邻的线股的抗拉强度。由于电流密度，电极磨损也很高。

　　“成功将绞合铜线电阻焊接到不同类型端子的关键是防止它在焊接工艺中扩散，”咨询公司microJoining Solutions(mJS)的创始人兼总裁David Steinmeier解释道。自1998年以来，mJS专注于激光和电阻焊接工艺的开发、优化和验证。“任何和所有通过接头传输的线股都会使附近的连接器短路。”

　　Steinmeier提供了四种方法来捕获这些接头。第一种是电固化，这涉及通过经由顶部和底部钨电极使高电流通过该块，从而将绞合线固化成实心铜块。顶部电极上的力有助于压缩和固化绞合线。然后将固体块焊接到端子上。

　　另一种选择是在电极尖端上制作V形凹槽或半直径的圆弧，然后在焊接期间将绞合线放置在该区域内。这种方法可能无法捕获和焊接所有股线，而且它带来了清洁和保持尖端的挑战，以及顶部电极与底部电极短路并终止焊接工艺的可能性。

　　猪尾绝缘方法包括分离(但不去除)与电线的绝缘(以减少焊接期间的布线扩散)，并使暴露的电线股与扁平的矩形顶电极接触。最后一个选择是设计带有导向柱或固定销的夹具，将绞合线固定在端子上，防止绞合线在焊接工艺中扩散。该设计可以容纳一个或多个端子。

　　“铝线可以进行电阻焊接，但这是一项挑战，”Amada Miyachi America的销售工程经理Marty Mewborne说。“问题是顶层氧化，导线迅速弱化。”

　　为了解决这个问题，Mewborne建议线束制造商在末端使用带铝覆层的铜端子。这些端子可实现铝—铝焊接。

　　热压接

　　几十年来，欧洲电动机制造商博世、西门子和大众汽车使用机器或化学品从磁线末端剥去搪瓷涂层，然后将其压接到铜环端子或套管上。Strunk Connect有限两合公司在2010年改变了所有这一切，引入了热压接技术，这种技术可以在压接电线和端子或套管时对绝缘材料进行蒸发。除了提高制造商的生产率外，该技术还通过最大限度地减少电线和端子中铜的应力来提高焊接强度。

　　与电阻焊接类似，热压接依赖于由焊接材料的电阻产生的热量以及在焊接期间用于将材料保持在一起的力。与电阻焊不同，热压接使用专门设计的焊头，将焊线连接到端子，接触电阻几乎为零。

　　Strunk Connect董事总经理Heinz Bockard表示，该技术可以加入标准和高频(电流大于10千赫兹)的电磁线和非绝缘铜线。电磁线由铜或铝制成，并涂有非常薄的搪瓷或聚合物绝缘层。热压接可焊接直径从30 AWG到300 MCM(300,000圆密耳)的焊线。

　　在半自动台式机器上，工人将缠绕电磁线的线圈放入机器中，在端子中插入开放的端子并激活焊接循环。在几毫秒内，焊头释放足够的电流以在端子处产生约700℃的温度，蒸发绝缘体并将线端部彼此焊接到端子上。在接下来的几秒钟内，终端冷却至100℃，然后冷却至45℃，然后手动从机器中取出。

　　半自动系统具有小托盘，其将部件移入和移出热卷边机。工人将线端插入端子，启动机器并在冷却后从托盘中取出组件。全自动系统还可在焊接前自动将线端插入端子。

　　焊接

　　一个多世纪以来，装配商一直使用焊接熔接和捻接电线，这对于自公元前3000年以来一直存在的技术来说相对较新。焊接是将两块金属与熔点(约200℃)低于工件的填充金属(焊料)连接的工艺。

　　因为它主要是手工完成的，所以焊接最适合小批量生产。然而，在一些大批量应用中，手工焊接是不可避免的。案例包括将电线连接到不可能接头的专用设备，或将高端同轴电缆焊接到连接器。

　　该工艺有几个优点和缺点。从好的方面来说，焊接提供了耐用、耐腐蚀、相对便宜的设备，以及可以轻松移除连接的灵活性，从而简化了原型设计和现场工作。负面因素包括安全问题(生产车间的热铁和熔融金属)、腐蚀性焊剂以及需要提取器去除燃烧焊剂中的烟雾。

　　“在不能将电阻焊接电极施加到电线端子接头的地方，电线与端子的快速焊接开始出现在应用中

　　在不能将电阻焊接电极施加到电线端子接头的应用中，电线与端子的快速(Flash)焊接开始出现，”Steinmeier称。“这种自动化方法涉及使用二极管激光器，需要0.1到0.25秒，而手工焊接则需要2秒钟。”

　　根据Steinmeier的说法，快速焊接用于端接或接合细线：15至125微米宽(50至36 AWG)。它使用标准或无铅焊料(熔点为80°C至220°C)，适用于涉及微小、敏感连接器或PCB的应用，例如医疗设备中的应用。

　　该技术也很灵活。Steinmeier认为可用热风笔代替激光。预焊接端子是另一种选择。在导线压接在端子中之后，它在笔的前面通过，使焊料熔化并流到位。

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