Dans la production moderne de barres omnibus, par exemple pour les modules de batterie, l’équipement électronique de puissance ou les systèmes de distribution d’énergie, la liaison du cuivre et de l’aluminium est depuis longtemps la norme. Cependant, la mise en œuvre est techniquement exigeante et, dans de nombreuses méthodes de production, conduit à des rejets et à des raccords peu fiables qui perdent de la qualité au fil du temps.
La raison : de nombreux procédés d’assemblage classiques atteignent leurs limites avec de tels raccords mixtes. Les différences dans les propriétés des matériaux entraînent des problèmes de qualité, des raccords instables ou des méthodes de production complexes.
Le soudage par ultrasons offre une alternative particulièrement stable pour le processus, économe en ce qui concerne les matériaux et économique qui a fait ses preuves dans de nombreuses applications industrielles.
Pourquoi les raccords mixtes tels que Cu-Al sont techniquement difficiles
Le cuivre et l’aluminium diffèrent considérablement tant par leurs propriétés physiques que par leur comportement lors de l’assemblage :
- Différence des points de fusion (Al : ~660 °C, Cu : ~1 085 °C)
- Haute conductivité thermique (en particulier avec le cuivre)
- Formation de phases intermétalliques fragiles lors de la liaison thermique
Ces différences conduisent souvent à des problèmes de procédures thermiques telles que le soudage laser, le brasage ou le soudage par résistance :
- Des structures dures et fragiles sont générees, lesquelles sont susceptibles d’être endommagées mécaniquement
- La conductivité électrique se détériore au fil du temps
- La méthode nécessite souvent des agents d’assemblage supplémentaires, des gaz de protection ou des traitements préalables complexes
- La stabilité de la procédure en pâtit, en particulier lorsque les tolérances sont plus élevées ou que les lots de matériaux changent
Pourquoi le soudage par ultrasons est le meilleur choix pour les assemblages différents
Le soudage par ultrasons n’utilise pas la chaleur pour assembler des métaux tels que le cuivre et l’aluminium, mais plutôt la vibration mécanique à haute fréquence et la pression. Cette combinaison permet d’assembler des métaux à l’état solide et d’éviter les faiblesses typiques des autres méthodes.
1. Pas de fusion – pas de phases intermétalliques
Le matériau n’entrant pas en fusion, aucune liaison intermétallique fragile ne peut se former. Le raccord est réalisé directement par déformation plastique des surfaces de contact : il est ainsi solide, homogène et fiable.
2. Les couches d’oxyde sont brisées mécaniquement
Avec l’aluminium en particulier, la couche d’oxyde est un obstacle majeur aux raccords électriques et mécaniques. Les vibrations ultrasons assurent que ce décalage est décomposé directement en fin de processus. Cela génère une surface de contact métallique propre, sans aucun traitement préalable chimique.
3. Différences dans les propriétés des matériaux ? Aucun problème.
Étant donné qu’aucune chaleur stratégique n’est appliquée, peu importe si le cuivre absorbe plus de chaleur ou si l’aluminium se déforme plus rapidement. La procédure est robuste contre les différences de matériaux, et donc particulièrement adaptée pour la liaison de métaux non ferreux tels que les alliages cuivre-aluminium, aluminium-laiton ou d’autres liaisons bimétalliques.
Conclusion : les ultrasons permettent de raccorder de manière fiable les barres omnibus, même si les métaux sont différents
Les assemblages mixtes tels que le cuivre et l’aluminium ne peuvent être produits qu’avec une fiabilité limitée en utilisant des méthodes conventionnelles. Le soudage par ultrasons offre ici un net avantage : il raccorde les différences de métaux sans fusion, sans additifs, et avec une qualité électrique et mécanique élevée.
Les principaux avantages en un coup d’œil :
✅ Haute résistance mécanique – même dans la direction du plateau et du cisaillement
✅ Très faible résistance de contact – <0,1 mΩ possible
✅ Aucun brasage requis
✅ Temps de cycle court de 7 à 12 secondes et capacité d’automatisation élevée
✅ Parfaitement adapté aux liaisons Cu-Al et autres raccords bimétalliques
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