中國汽車(chē)線(xiàn)束超聲波焊接設備市場(chǎng)分析

汽車(chē)線(xiàn)束焊接目前生產(chǎn)工藝主要有壓接和超聲波焊接：壓接就是利用端子將多股電線(xiàn)壓在一起形成接頭；超聲波焊是利用超聲波振動(dòng)所產(chǎn)生的物理效應將線(xiàn)頭結合起來(lái)。超聲波應用于汽車(chē)線(xiàn)束生產(chǎn)，是從歐美開(kāi)始流行的，主要得益于超聲波金屬焊接技術(shù)的發(fā)展。
兩種技術(shù)比較：



1. 壓接  優(yōu)點(diǎn)：
生產(chǎn)速度快；設備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：金屬沖壓存在反彈風(fēng)險；惡劣工況下存在氧化和生銹風(fēng)險，所有風(fēng)險均可導致接觸不良。
2.超聲波焊  優(yōu)點(diǎn)：
超強的電連接特性（基本零電阻）；對于惡劣工況下存在氧化和生銹風(fēng)險不敏感。缺點(diǎn)：設備昂貴；消耗件也較貴。

國內市場(chǎng)能見(jiàn)到的超聲波線(xiàn)束焊機的廠(chǎng)家及產(chǎn)品分析：
一．進(jìn)口產(chǎn)品：

1. TELSONIC （瑞士）：其產(chǎn)品在國內并不多見(jiàn)。



據稱(chēng)其產(chǎn)品最大焊接橫截面積：160mm2.

2. SCHUNK (德國）：該公司產(chǎn)品以前主要由庫邁思精密機械（上海）有限公司代理。


主要型號：
Minic-II  標稱(chēng)：0.5-30mm2；
Global-Splicer-40   最大標稱(chēng)：40mm2
Global-Splicer-50   最大標稱(chēng)：50mm2

3. AMTECH （BRANSON美國）：
SONICS （美國）：經(jīng)銷(xiāo)商是上海幸義。





主要型號：
Ultrasplice®XL 0.7-2標稱(chēng)：0.7-28mm2



Ultrasplice®MOD-10  最大標稱(chēng)： 35mm2

 4. TECHSONIC （韓國）：由北京特聲銷(xiāo)售。



主要型號： US-3020WS標稱(chēng)：0.5-32mm2

二．國內合格產(chǎn)品：
佛山市順德區楚鑫機電有限公司作為國內先進(jìn)超聲波金屬焊接設備專(zhuān)業(yè)制造商，也推出了四種線(xiàn)束焊接機產(chǎn)品。



CX-40XA超聲波線(xiàn)束焊機：
基本參數：①焊接線(xiàn)橫截面積為:0.3-10mm2;
②工作頻率： 40 KHz;
③標稱(chēng)功率容量 :  1000W



CX-20XA超聲波線(xiàn)束焊機：
基本參數：①焊接線(xiàn)橫截面積為:0.5-25mm2;
②工作頻率： 20 KHz;
③標稱(chēng)功率容量 :  3600W



CX-20XB超聲波線(xiàn)束焊機：
基本參數：①最大焊接線(xiàn)橫截面積為:40mm2;
②工作頻率： 20 KHz;
③標稱(chēng)功率容量 :  5000W



CX-20XC超聲波線(xiàn)束焊機：
基本參數：①最大焊接線(xiàn)橫截面積為:50mm2;
②工作頻率： 20 KHz;
③標稱(chēng)功率容量 :  5000W

 以上所列為滿(mǎn)足汽車(chē)線(xiàn)束生產(chǎn)技術(shù)要求的產(chǎn)品，其具有明顯的技術(shù)特征：① 超聲波發(fā)生器均是頻率自動(dòng)跟蹤（沒(méi)有調頻率的旋鈕）；② 線(xiàn)寬調整都是數字化設置；③ 多種參數數字化設置、存儲及調用功能（一般都超過(guò)幾十個(gè)）；④ 有焊接品質(zhì)控制軟件。

三．國內不合格產(chǎn)品：
    國內除楚鑫機電外的廠(chǎng)家，這些廠(chǎng)家基本都是利用現有的超聲波塑料焊接技術(shù)的電路及換能器等來(lái)做超聲波金屬焊接設備，所做設備滿(mǎn)足不了汽車(chē)線(xiàn)束批量生產(chǎn)的技術(shù)要求。下面就舉網(wǎng)絡(luò )上信息量最大的一款產(chǎn)品例子來(lái)分析一下：


① 超聲波發(fā)生器，一看就知道是用的超聲波塑料焊B類(lèi)半橋功放，不具備頻率自動(dòng)跟蹤功能；②線(xiàn)寬手動(dòng)調整；焊高手動(dòng)調整限位；③ 焊接氣壓手動(dòng)調整；④ 沒(méi)有品控軟件。
問(wèn)題：① 焊頭發(fā)熱及帶不同負載時(shí)所產(chǎn)生的頻率漂移，怎么辦？由此引致的焊頭振幅下降，怎么辦？② 不同方數的電線(xiàn)焊接參數每種都要手工調節？③ 如何判斷每次焊接的產(chǎn)品是否合格？要知道，汽車(chē)線(xiàn)束生產(chǎn)可是大批量的。這種產(chǎn)品，我們有一比喻：載重貨車(chē)上裝了顆手扶拖拉機的發(fā)動(dòng)機，你叫它怎么穩定載貨？
對于國內那些號稱(chēng)做超聲波金屬焊的廠(chǎng)家具體的技術(shù)比較，我們有詳細的技術(shù)比較文件，有興趣的讀者，可來(lái)電索取。

中國市場(chǎng)分析：2008年以前線(xiàn)束焊機的第一品牌應該是：SCHUNK；排第二的應該是：AMTECH(BRANSON)；2008年后，韓國TECHSONIC也進(jìn)入中國；美國SONICS在2011年通過(guò)上海幸義進(jìn)入中國。隨著(zhù)2008年楚鑫機電賣(mài)出第一臺線(xiàn)束焊機，標志著(zhù)國內產(chǎn)品和洋品牌在中國的競爭正式開(kāi)始；楚鑫機電從一開(kāi)始就將成為中國市場(chǎng)占有率第一品牌作為自己的目標，這個(gè)目標的制定，源自楚鑫機電的優(yōu)勢：①擁有和SCHUNK等進(jìn)口產(chǎn)品品質(zhì)競爭的核心技術(shù)；②基于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格一半的定價(jià)；③本土服務(wù)的快捷、周到。


我們楚鑫機電擁有兩個(gè)注冊品牌

國內那些號稱(chēng)做超聲波金屬焊的廠(chǎng)家也想進(jìn)入汽車(chē)線(xiàn)束市場(chǎng)，但其產(chǎn)品技術(shù)的先天不足使它們很難切入正規市場(chǎng)，只能進(jìn)入那些不要求品質(zhì)的微型企業(yè)。

作為超聲波線(xiàn)束焊機而言，雖然生產(chǎn)的廠(chǎng)家不多，但都有一些技術(shù)細節的區分，下面就針對其中的一些技術(shù)細節做一下分析：

A.焊頭區別：
焊頭結構有兩種，一種是整體焊頭；一種是分體焊頭。整體焊頭被如下公司采用：TELSONIC、SCHUNK、TECHSONIC、楚鑫機電。分體焊頭被如下公司采用：AMTECH(BRANSON)、SONICS。分體焊頭其唯一優(yōu)點(diǎn)是更換成本低，其他全是技術(shù)上的缺點(diǎn)了，如：兩種材質(zhì)聲阻抗的不同造成的發(fā)熱；安裝扭力及端面接觸不好引致的發(fā)熱等。從技術(shù)角度出發(fā)，整體焊頭有不可比的優(yōu)勢。整體焊頭的缺點(diǎn)就是更換成本高些；但美國銷(xiāo)售的分體焊頭的配件價(jià)格還是比楚鑫機電的整體焊頭價(jià)格高。

B.紋路區別：
紋路有兩種，一種是直條紋；一種是網(wǎng)紋。直條紋對于超聲波所引入的加速度能量是有更多的好處的。對于線(xiàn)束這種松散的結構，直紋和網(wǎng)紋對于焊接品質(zhì)均能保證。但是，在線(xiàn)束焊接中，所有夾具和焊頭形成的是一個(gè)方框，而且彼此之間需要相對滑動(dòng)，當紋路磨損產(chǎn)生時(shí)，網(wǎng)紋就體現出一些缺點(diǎn)了：容易夾線(xiàn)。直紋的設計是齒對齒的，磨損對于底部的縫隙影響小。網(wǎng)紋一般被AMTECH(BRANSON)、SONICS所采用。

C.聲能元件及結構區別：
AMTECH采用換能器+鈦焊頭+焊嘴結構，不帶變幅桿，固定方式采用端面+節點(diǎn)輔助固定。優(yōu)點(diǎn)：體積小。缺點(diǎn)：鈦焊頭形狀奇異，當焊頭損壞后，裝拆是個(gè)麻煩事。
對于這些細節，楚鑫機電經(jīng)過(guò)評估，采用的是整體焊頭及直條紋設計。我們和SCHUNK一樣，采用換能器+變幅桿+焊頭結構，固定方式不一樣。
對于線(xiàn)束機的使用，我們咨詢(xún)過(guò)很多用戶(hù)，看他們對于這些細節如何評判，結果是不確定的，我們估計是使用習慣問(wèn)題吧。

對于線(xiàn)束焊接產(chǎn)品品質(zhì)分析：1.檢驗標準 ； 2.焊接設備上如何分析：


首先，我們來(lái)看看什么樣的焊接效果才是理想效果（見(jiàn)左圖）。實(shí)際上，很多客戶(hù)有誤區：認為超聲波焊接是將所有電線(xiàn)壓成一個(gè)實(shí)體。這在技術(shù)上是能實(shí)現的，但有兩個(gè)副作用：A. 壓縮量比較大，減低拉力強度；B. 會(huì )需要較多的能量，會(huì )造成工件過(guò)熱，表象是發(fā)黑。
所以，焊接線(xiàn)與線(xiàn)之間的理想狀態(tài)是留有空余量的六角狀結構，下面就詳細分析一下具體的數值：

松散的線(xiàn)所表現出來(lái)的橫截面積是真實(shí)橫截面積的1.11-1.28倍（見(jiàn)左圖排列）；通常超聲波焊接對產(chǎn)品的壓縮量一般為：0.8-0.9范圍；所以焊接出來(lái)成品的橫截面積基本為真實(shí)橫截面積的1.0-1.1倍范圍（測量時(shí)需考慮紋路深度的影響）。

1. 檢驗標準:
國家標準現在還沒(méi)有標準去針對于超聲波焊接的汽車(chē)線(xiàn)束；IPC/WHMA-A-620A(線(xiàn)纜及線(xiàn)束組件的要求及驗收），是我們能找到的關(guān)于超聲波焊接線(xiàn)束的標準資料，但該標準也只是作了外觀(guān)等非具體量化的標準約束。IPC標準主要內容：要求超聲波焊接的線(xiàn)束，寬厚比介于1:1和2:1之間；線(xiàn)材不得出現任何變色；③在加壓面可辨識股線(xiàn)的輪廓，但是沒(méi)有松散的股線(xiàn)。
外資及合資企業(yè)基本采用德國大眾標準VW60307-CN-2005
現在國內企業(yè)都是按德國大眾標準或自己制定企業(yè)的標準來(lái)檢驗產(chǎn)品，主要有兩個(gè)評判參數：1.拉力參數；2. 接觸電阻。

2. 焊接設備上如何分析：
超聲波線(xiàn)束焊機里有哪些參數調整、檢測及如何分析呢？可調整、檢測參數：振幅、壓力、焊接時(shí)間、焊接能量、焊接高度、焊接寬度。
振幅：振幅的確定首先根據所焊材料機械特性，材質(zhì)越軟，需要的振幅越低；其次根據所焊線(xiàn)的橫截面積，橫截面積越大，代表焊接厚度越厚，考慮超聲波在焊接方向上的衰減，所以橫截面積越大，振幅越高。同一臺機器，在焊接3mm2和焊接25mm2線(xiàn)束時(shí)，振幅參數基本要相差30%左右（所以超聲波設備如果不具備振幅連續可調的功能，如何能適應線(xiàn)束焊接？）。
壓力：橫截面積越大，焊接壓力越高。好的設備都是通過(guò)電氣比例閥數字控制。
焊接寬度：根據IPC標準和德國大眾標準VW60307-CN-2005，線(xiàn)結寬厚比介于1:1和2:1之間。橫截面積越大，線(xiàn)結寬厚越接近2:1。所以當我們拿到一個(gè)線(xiàn)束產(chǎn)品時(shí)，首先根據這個(gè)規則確定焊接寬度；再根據寬度確定大致的焊接高度。優(yōu)質(zhì)焊機都是通過(guò)步進(jìn)電機或伺服電機來(lái)調整焊接寬度。
焊接時(shí)間、焊接能量需根據所焊線(xiàn)橫截面積來(lái)試焊確定。
高度參數是重要的分析參數：當我們確定好焊接寬度后，根據前面的分析，高度值就可計算出來(lái)，分焊前與焊后高度，作為沒(méi)有焊之前是否缺線(xiàn)和是否焊接好的評判標準。質(zhì)量分析，主要就指高度判斷；當然，焊接能耗和時(shí)間可以作為另外的約束參數，看是否超過(guò)范圍。一般做法：設定一個(gè)高度值（可計算和實(shí)際試焊決定），然后設定偏差值，當高度偏差超過(guò)范圍時(shí)，即可判定為不合格。焊前與焊后均是這樣。

3. 在評估超聲波設備的生產(chǎn)穩定性上，拉力及撕拉力cmk及cpk是評判設備穩定性的關(guān)鍵指標。需強調一點(diǎn):歐美廠(chǎng)家形成的單線(xiàn)0.35平方撕拉力cmk評判標準值得商榷。

總結：在中國，超聲波焊接會(huì )越來(lái)越多地應用于汽車(chē)線(xiàn)束的生產(chǎn)，針對這項新的技術(shù)，消費者要擦亮眼睛，不要被那些行業(yè)內的騙子所蒙蔽。我們寫(xiě)這篇文章的目的，也就是讓消費者對這種技術(shù)及設備進(jìn)行初步了解，幫助判斷，不要讓產(chǎn)品陷入低品質(zhì)低價(jià)格的惡性循環(huán)。

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