專利名稱：用于以導(dǎo)電方式連接絞合線的方法以及超聲波焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助于超聲波焊接將具有基本上由鋁或者鋁合金構(gòu)成的芯
線或單線的絞合線與由金屬構(gòu)成的u形支承體以導(dǎo)電方式相連接的方法，其中所述支承 體被布置在超聲波焊接裝置的對(duì)應(yīng)電極上，所述絞合線被插入所述u形支承體的由橫向
腿部和側(cè)向腿部所形成邊界的空間中并且接著借助于被激勵(lì)成超聲波振動(dòng)的超聲焊極
(Sonotrode)而被彼此焊接在一起并且被與所述支承體焊接在一起。此外，本發(fā)明還涉及一 種用于執(zhí)行該方法的超聲波焊接裝置，所述超聲波焊接裝置包括傳輸超聲波振動(dòng)的超聲 焊極，該超聲焊極帶有具有焊接面的超聲焊極頭部(Sonotrodenkopf);與所述焊接面對(duì)置 的、支撐U形支承體的對(duì)應(yīng)電極；以及優(yōu)選地在側(cè)面的邊界元件，所述邊界元件帶有所述具 有焊接面的超聲焊極頭部在其間延伸的邊界面。
背景技術(shù)：
如果包含由鋁或者鋁材料構(gòu)成的單線或芯線的絞合線被彼此焊接在一起或被與 塊狀支承體焊接在一起，則在實(shí)踐中已經(jīng)表明所引入的焊接能量導(dǎo)致鋁在一定程度上流 動(dòng)、即逐漸變?yōu)樗^的糊態(tài)，使得進(jìn)行到超聲焊極面上的或到在側(cè)面對(duì)容納所述絞合線的 壓實(shí)空間形成邊界的擋板上的熔合。 為了避免這種情況，曾建議在超聲波焊接裝置的工具與由鋁構(gòu)成的絞合線之間 布置中間膜，所述中間膜阻止了與焊接工具的直接接觸。 US-A-3， 717， 842利用了相同的想法，該US_A_3， 717， 842涉及一種用于將鋁線與U 形支承體焊接在一起的方法。為了制造焊接連接，首先以公知的方式使該支承體圍繞鋁線 巻曲，以便然后開始焊接過程。在這種情況下，該支承體的被巻曲的(umgecrimpt)段位于 超聲焊極與線之間。 不僅中間膜的引進(jìn)而且附加的巻曲都是工藝過程的缺點(diǎn)，所述缺點(diǎn)尤其是在高度 自動(dòng)化的焊接流程中是不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是改進(jìn)前面所述類型的方法和超聲波焊接裝置，使得由鋁構(gòu) 成的或者含鋁的絞合線可以與U形塊狀件(Massivteil)焊接在一起，而不必為了避免所述 絞合線與焊接所必需的工具之間的直接接觸而需要中間膜或者必須巻曲所述塊狀件。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)方法基本上通過如下方式來解決該任務(wù)使用這種超聲焊極作 為超聲焊極這種超聲焊極的焊接面具有開放式梯形的曲線，所述開放式梯形具有短的基 本腿部(Basisschenkel)作為底面；并且在焊接期間，所述底面與從所述底面出發(fā)并且與 所述底面成鈍角a的側(cè)面一起直接接觸絞合線，其中已焊接狀態(tài)下的被插入U(xiǎn)形支承體 中的絞合線的總截面面積^對(duì)于由焊接面的底面和側(cè)面所包圍的空間的截面面積Fs為Fs < FL < 2FS。 已經(jīng)令人感到意外地表明如果絞合線的要焊接的線或芯線的很大部分被由超聲焊極的焊接面所包圍的并且在橫截面中形成穩(wěn)定的(gleichmaessig)梯形的空間容納， 則不發(fā)生在超聲焊極面上的熔合。對(duì)此的原因可能是，在壓實(shí)和焊接所述絞合線時(shí)出現(xiàn)的 總橫向力在很大程度上被超聲焊極的側(cè)面、即提供所述焊接面的超聲焊極頭部的側(cè)鼻壁吸 收，使得存在于由所述焊接面形成邊界的空間之外的絞合線盡管在焊接時(shí)出現(xiàn)的在該超聲 焊極頭部的區(qū)域上的流動(dòng)也不熔合。這也適用于在依照開放式等腰梯形的曲線的焊接面之 外伸展的區(qū)域。 對(duì)在超聲焊極頭部的形成梯形的橫截面的容納裝置(Aufnahme)之內(nèi)不發(fā)生熔合 的另一解釋可以是在所述區(qū)域中，存在最大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得即使局部會(huì)發(fā)生熔合，所述 連接仍然由于所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)而被解除。 尤其是當(dāng)U形支承體的側(cè)向腿部的凈距離、超聲焊極或超聲焊極頭部的寬度以及 要焊接的芯線在其尺寸方面彼此被協(xié)調(diào)時(shí)，避免了在該超聲焊極頭部的進(jìn)入U(xiǎn)形支承體時(shí) 沿著其側(cè)向腿部伸展的外表面上的熔合，其中U形支承體的側(cè)向腿部的凈距離、超聲焊極 或超聲焊極頭部的寬度以及要焊接的芯線在其尺寸方面彼此被協(xié)調(diào)為使得在為了將芯線 彼此焊接在一起和與所述支承體焊接在一起而在使超聲焊極或超聲焊極頭部進(jìn)入U(xiǎn)形支 承體中的情況下在U形支承體的相應(yīng)的側(cè)向腿部的內(nèi)表面與超聲焊極或超聲焊極頭部的 面向的外表面之間存在具有寬度S(其中S《1/2AD)的縫隙，其中A。是所述絞合線的相應(yīng) 芯線的直徑。如果焊接具有橫截面不同的芯線的絞合線，則應(yīng)當(dāng)按照直徑最小的芯線來設(shè) 計(jì)所述縫隙的寬度。 盡管已知通常把由銅構(gòu)成的絞合線與U形支承體焊接在一起，在所述U形支承體 中，超聲焊極在絞合線側(cè)具有焊接面，所述焊接面顯示出可以與梯形幾何形狀相匹配的凹 形曲線(DE-U-202004010775)。通過所述幾何形狀應(yīng)實(shí)現(xiàn)減小在焊接時(shí)出現(xiàn)的橫向力，以 便最小化U形支承體的側(cè)向腿部的彎曲。在此，超聲焊極的焊接面的尺寸確定被選擇為使 得已焊接狀態(tài)下的絞合線具有如下的總橫截面所述總橫截面是由超聲焊極的焊接面所形
成邊界的空間的截面面積的多倍。通過所述對(duì)此的教導(dǎo)尤其是還將實(shí)現(xiàn)可以將支承體與
由銅構(gòu)成的絞合線更可靠地焊接在一起，所述絞合線在已焊接狀態(tài)下突出該支承體的側(cè)向 腿部。 應(yīng)當(dāng)將選自下面的組中的至少一種材料用作U形支承體的材料SE-Cu58、 SF-Cu、 E-Cu58、 CuNi3SiMg、 CuFe2P、 CuCrSiTi、 CuZn37、 CuSn6、 CuSn8。在此，所述材料的命名符合 DIN標(biāo)準(zhǔn)。 尤其是規(guī)定將適用于高質(zhì)量的插塞式連接器的被冷鍛的(federhart)材料用作 該支承體的材料。但是在這種情況下，應(yīng)當(dāng)例如通過電鍍尤其是用銀或者含銀材料來涂層 至少該支承體的絞合線側(cè)的面。 在本發(fā)明的改進(jìn)方案中規(guī)定使用在絞合線側(cè)具有U形頭段(Kopfabschnitt)的
超聲焊極，所述頭段在內(nèi)側(cè)形成焊接面的邊界，所述焊接面具有底面和以角度a伸展的側(cè) 面，所述側(cè)面是該頭段的側(cè)向腿部的內(nèi)表面，其中該超聲焊極頭部具有寬度B并且所述側(cè) 向腿部以高度T突出于所述底面，其中0. 15B《T《0. 30B。 此夕卜，應(yīng)當(dāng)采用其中在所述底面與相應(yīng)側(cè)面之間伸展的角度a為 125°《a《145°的超聲焊極。 容納絞合線并且由超聲焊極的焊接面所包圍的空間由側(cè)向腿部或隔板(Steg)來形成邊界，所述側(cè)向腿部或隔板的端面平行于底面伸展。在此，相應(yīng)端面的寬度應(yīng)當(dāng)為
0. 25mm到1. 5mm之間。通過所述尺寸確定，同樣保證了在焊接時(shí)具有鋁的熔合。進(jìn)入U(xiǎn)形支承體、即塊狀件中的超聲焊極或超聲焊極頭部可以具有1mm到25mm之
間的寬度。 —種開頭所述類型的超聲波焊接裝置的特征在于 焊接面具有擁有底面和側(cè)面的開放式等腰梯形的曲線，所述底面和相應(yīng)的側(cè)面成
角度a，其中125?！禷《145° ，所述側(cè)面是該超聲焊極頭部的以高度T突出于所述底面
的腿部的內(nèi)表面并且在側(cè)面形成該超聲焊極頭部的邊界，而且該超聲焊極頭部具有寬度B，
該寬度B與由所述焊接面所包圍的空間的高度T的關(guān)系為0. 15B《T《0. 30B。 該超聲焊極頭部的腿部具有端面，所述端面平行于焊接面的底面并且具有寬度A，
其中0. 25mm《A《1. 5mm。此外，進(jìn)入U(xiǎn)形支承體中的超聲焊極頭部具有寬度B，其中l(wèi)mm《B《25mm。
尤其是規(guī)定該U形支承體由選自下面的組的至少一種材料構(gòu)成SE-Cu58、 SF-Cu、 E-Cu58、 CuNi3SiMg、 CuFe2P、 CuCrSiTi、 CuZn37、 CuSn6、 CuSn8。 如果該U形支承體由被冷鍛的材料、如CuCrSiTi構(gòu)成，則所述U形支承體應(yīng)當(dāng)至 少在絞合線側(cè)被優(yōu)選地涂有銀和含銀材料。 為了在壓實(shí)和焊接絞合線期間保證對(duì)支承體的明確的定位而規(guī)定相應(yīng)的側(cè)面的 邊界元件在支承體側(cè)具有如下的凹槽所述凹槽為了在超聲波焊接時(shí)容納側(cè)向腿部而與所 述側(cè)向腿部的高度和寬度相匹配。


不僅由權(quán)利要求、由要從所述權(quán)利要求所得知的特征(其本身和/或組合)得到， 而且還由下面對(duì)要從附圖中得知的優(yōu)選實(shí)施例的描述得到本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)以及特 征。
圖1以原理圖示出了超聲波焊接設(shè)備的布局， 圖2a、 b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的將鋁絞合線與U形支承體壓實(shí)和焊接在一起的原 理圖， 圖3a至3c以原理圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的巻曲和焊接變化過程， 圖4a、4b以原理圖示出了根據(jù)本發(fā)明的將鋁絞合線與U形支承體壓實(shí)和焊接在一
起，以及 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的所采用的超聲焊極的另一原理圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中純?cè)硇缘厥境龀暡ê附釉O(shè)備，在所述超聲波焊接設(shè)備中，可以將由 鋁構(gòu)成的或者含鋁的絞合線(即其細(xì)線或者芯線)與由金屬構(gòu)成的U形塊狀支承體形式的 沖壓件/彎曲件(StanzVBiegeteil)焊接在一起。該設(shè)備包括超聲波焊接裝置或者超聲 波焊接機(jī)10，該超聲波焊接裝置或者超聲波焊接機(jī)10以慣常的方式具有轉(zhuǎn)換器12，必要時(shí) 具有增幅器(Booster) 14以及具有超聲焊極16。對(duì)應(yīng)電極20 (也稱為鐵砧)以及側(cè)擋板 21、23被分配給超聲焊極16、也就是超聲焊極16的頭部18和因此該頭部的焊接面，以便包
7圍壓實(shí)空間。 轉(zhuǎn)換器12通過導(dǎo)線22與發(fā)電機(jī)24相連接，所述發(fā)電機(jī)24就它而言通過導(dǎo)線26 通向計(jì)算機(jī)28，通過計(jì)算機(jī)28進(jìn)行對(duì)焊接過程的控制，并且要焊接的絞合線和支承體的焊 接參數(shù)或橫截面和材料可以被輸入到計(jì)算機(jī)28中，或相對(duì)應(yīng)的被存儲(chǔ)的值可以被計(jì)算機(jī) 28調(diào)用。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(圖2a、2b、圖3a)、3b)、3c))，借助于具有平坦的焊接面38的超聲 焊極36來焊接包含各個(gè)細(xì)線或者芯線32、34的鋁制絞合線30。在焊接面38中，可以構(gòu)造 所期望的結(jié)構(gòu)、如波浪狀、棱錐狀等等。為了避免絞合線30、即其線32、34熔合在超聲焊極 36或其焊接面38上，現(xiàn)有技術(shù)規(guī)定在絞合線30上放置膜，通過該膜避免芯線32、34與焊 接面38之間的直接接觸。 如果不引進(jìn)與此有關(guān)的中間膜，則發(fā)生由于導(dǎo)入超聲波振動(dòng)而變成糊狀的鋁的熔 合，該鋁因此流動(dòng)。這可以從圖2a和2b的比較中變得顯而易見。因此，如能從圖l中在原 理上得知的那樣，要與絞合線30焊接在一起的U形支承體40被布置在超聲波焊接機(jī)的鐵 砧42上。在支承體40的側(cè)面以可移動(dòng)的方式布置有側(cè)擋板44、46，所述側(cè)擋板44、46對(duì)準(zhǔn) 支承體40來使得支承體40以其側(cè)向腿部52、54被階梯形凹槽48、50容納，所述側(cè)向腿部 52 、54通過放在鐵砧42上的橫向腿部56相連接。 如果現(xiàn)在通過降低超聲焊極36并激勵(lì)該超聲焊極36來進(jìn)行壓實(shí)和焊接，則絞合 線30的鋁材料流動(dòng)，其結(jié)果是所述鋁材料不僅熔合在焊接面38上，而且侵入超聲焊極側(cè) 面58、60與側(cè)擋板44、46的面向的邊界面62、64之間的縫隙中，并且在那里不僅可熔合在 側(cè)擋板44、46的面62、64上，而且還可熔合在超聲焊極36的外表面58、60上。
為了避免所述熔合，US-A-3， 717， 842建議，將由鋁構(gòu)成的絞合線66引進(jìn)U形支承 體68中，所述支承體68的側(cè)向腿部70、72被確定尺寸為使得所述側(cè)向腿部70、72首先能 夠圍繞絞合線66巻曲(圖3b)，以便然后在降低超聲焊極74時(shí)其焊接面76不直接與絞合 線66或其線接觸，其中借助于所述超聲焊極74進(jìn)行絞合線66、即其細(xì)線與被巻曲的支承 體70的焊接。由此在原理上實(shí)現(xiàn)了一種如同已經(jīng)利用根據(jù)圖2a和2b中的闡述內(nèi)容的中 間膜所實(shí)現(xiàn)的那樣的技術(shù)方案。 然而，所述巻曲或中間膜的插入尤其是在生產(chǎn)流程中要高度自動(dòng)化地執(zhí)行的焊接 工藝中具有缺點(diǎn)，因?yàn)橛纱瞬粌H形成故障源，而且存在時(shí)間延遲并且由此存在成本提高。
為了避免所述缺點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)(根據(jù)圖4a、4b、5中的原理圖，其中從圖 2a、2b得知的附圖標(biāo)記基本上被用于相同的要素)規(guī)定常用的超聲波焊接機(jī)的超聲焊極 78在其焊接面80中被構(gòu)造為使得在焊接時(shí)產(chǎn)生的促進(jìn)熔合的橫向力被超聲焊極78在很大 程度上吸收，從而令人感到意外地不會(huì)發(fā)生熔合。 根據(jù)圖2a、2b的圖示，在鐵砧42上定位有具有側(cè)向腿部52、54和橫向腿部56的 U形支承體40。然后，使側(cè)擋板44、46靠近支承體52，其中由于側(cè)邊界面62、64中的階梯 形凹槽48、50而容納橫向腿部52、54，使得階梯48、50之外的邊界面62、64幾乎平齊地 (fluchtend)逐漸變?yōu)閁形支承體40的側(cè)向腿部52 、54的內(nèi)表面82 、84。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)入支承體40中的超聲焊極78或其頭部具有焊接面80 ，所述焊接面 80顯示出具有較短的底面86和側(cè)面88、90的開放式等腰梯形的曲線，其中相應(yīng)的側(cè)面88、 90與底面86成角度a或|3+90° ，該角度計(jì)為125°《a《145° 。此外，焊接面80具有深度T，使得由側(cè)面88、90和底面86所形成邊界的空間92具有如下的橫截面所述橫截 面大于已焊接狀態(tài)下的絞合線30(即芯線32、34)的一半的橫截面FJ在圖4b中原理性地 示出)。因此，所焊接的芯線32、34的具有梯形形狀的截面面積97大于下面的矩形截面面 積99(即在超聲焊極頭部的腿部98、 100的端面94、96與支承體40的橫向腿部56的底面 之間延伸的面積)。 因此，該超聲焊極頭部在焊接面80的區(qū)域內(nèi)具有其開口朝向絞合線30的U形幾 何形狀。 通過根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)或所說明的尺寸確定，實(shí)現(xiàn)了 全部作用到絞合線30上的 由于降低超聲焊極78以及在超聲波激勵(lì)的超聲焊極78中形成的橫向力被顯著減小，其結(jié) 果是糊態(tài)的流動(dòng)的鋁材料不易于在焊接面80上以及在腿部98、 100的端面94、96上熔合， 所述端面94、96在側(cè)面上形成由焊接面80的底面86和側(cè)面88、90所包圍的空間92的邊 界。因此，超聲焊極頭部的腿部或者隔板98、100的內(nèi)表面是焊接面80的側(cè)面88、90。
附加地，由此也可能解釋不發(fā)生鋁在焊接面80上的熔合在所述區(qū)域中出現(xiàn)芯線 32、34與焊接面80之間的最大相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得即使會(huì)發(fā)生暫時(shí)的熔合，所述熔合由于所述 相對(duì)運(yùn)動(dòng)也被破壞。 附加地通過如下方式阻止鋁流入超聲焊極78或其頭部的外表面與側(cè)擋板46、48 的側(cè)面的邊界面62、64之間的縫隙S中U形支承體40的內(nèi)表面82、84(即其腿部52、54) 的凈距離、各個(gè)芯線32、34的橫截面以及因此直徑、超聲焊極78的寬度B以及因此側(cè)擋板 46、48的距離彼此被協(xié)調(diào)來使得得到小于相應(yīng)的要焊接的芯線32、34的直徑A。的一半的縫 隙寬度S。如果應(yīng)焊接具有橫截面不同的芯線的絞合線30，則縫隙S與橫截面最小的芯線 的直徑相協(xié)調(diào)。芯線34、36可以具有在0. 1mm至1mm的范圍內(nèi)的直徑。
由焊接面80所包圍的空間的高度T、即突出于底面86的腿部98、 100的高度應(yīng)當(dāng) 與超聲焊極78或超聲焊極頭部的寬度B成0. 15B《T《0. 30B的關(guān)系。進(jìn)入U(xiǎn)形支承體 40中的超聲焊極頭部的寬度優(yōu)選地處于1mm到25mm之間的范圍中。 此外，相應(yīng)的腿部98、100的端面94、96應(yīng)當(dāng)具有U形支承體的側(cè)向腿部52、54之 間的處于O. 25mm至lj 1. 5mm之間的范圍中的寬度距離(Breitenerstreckung)。附加地，通過 所述尺寸確定也確保了不發(fā)生鋁的熔合。用于支承體40的材料應(yīng)當(dāng)選自下列組SE-Cu58、 SF-Cu、 E_Cu58、 CuNi3SiMg、
CuFe2P、 CuCrSiTi、 CuZn37、 CuSn6、 CuSn8。所述材料的命名符合DIN標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于高質(zhì)量的接線端子，通常使用由被冷鍛的鋼、如CuCRSiTi構(gòu)成的U形支承體。 為了基于不同的鋁硬度和支承體材料保證進(jìn)行粘結(jié)牢固的(stoffschlilssig)連
接，優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)例如通過電鍍優(yōu)選地用銀或含銀材料來涂層支承體的內(nèi)表面。 此外，由于根據(jù)本發(fā)明的對(duì)超聲焊極78的構(gòu)造以及由焊接面80所包圍的空間的
預(yù)給定的高度T，得出如下優(yōu)點(diǎn)超聲焊極78在很大程度上進(jìn)入U(xiǎn)形支承體40中，使得因
此減小作用到支承體40的側(cè)向腿部52、54上的橫向力，其結(jié)果是可以使用與現(xiàn)有技術(shù)相
比更軟的材料作為支承體40的基本材料。U形形狀顯著地更加剛性地構(gòu)造支承體40。
權(quán)利要求
一種用于借助于超聲波焊接將具有基本上由鋁或者鋁合金構(gòu)成的芯線或單線(32，34)的絞合線(30)與由金屬構(gòu)成的U形支承體(40)以導(dǎo)電方式相連接的方法，其中所述支承體被布置在超聲波焊接裝置(10)的對(duì)應(yīng)電極(42)上，所述絞合線被插入所述U形支承體的由橫向腿部和側(cè)向腿部(52，54，56)所形成邊界的空間中并且接著借助于被激勵(lì)成超聲波振動(dòng)的超聲焊極(16，78)而被彼此焊接在一起和被與所述支承體焊接在一起，其特征在于，使用以下超聲焊極作為超聲焊極(16，78)所述超聲焊極的焊接面(80)具有開放式梯形的曲線，所述開放式梯形具有短的基本腿部作為底面(86)；并且在焊接期間，所述底面與從所述底面出發(fā)并且與所述底面成鈍角α的側(cè)面(88，90)一起直接接觸絞合線(30)，其中已焊接狀態(tài)下的被插入U(xiǎn)形支承體(40)中的絞合線的總截面面積FL對(duì)于由焊接面的底面和側(cè)面包圍的空間的截面面積FS為FS＜FL＜2FS。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，U形支承體(40)的側(cè)向腿部(52，54)的凈距離、超聲焊極(78)的寬度以及要焊接的芯 線(32，34)在尺寸方面被彼此協(xié)調(diào)為使得在為了將所述芯線彼此焊接在一起和將所述芯 線與U形支承體焊接在一起而使所述超聲焊極進(jìn)入所述支承體中的情況下，在所述U形支 承體的側(cè)向腿部的相應(yīng)內(nèi)表面與所述超聲焊極的面向的外表面之間存在寬度為S的縫隙， 其中S《1/2A。，其中AD是所述絞合線的相應(yīng)芯線的直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于，在焊接具有直徑不同的芯線(32， 34)的絞合線(30)的情況下，按照直徑最小的芯線來 設(shè)計(jì)所述縫隙的寬度S。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，選自以下組的至少一種材料被用作U形支承體(40)的材料SE-Cu58、SF-Cu、E-Cu58、 CuNi3SiMg、 CuFe2P、 CuCrSiTi、 CuZn37、 CuSn6、 CuSn8。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，被冷鍛的材料被用作U形支承體(40)的材料，所述被冷鍛的材料在導(dǎo)線側(cè)被涂層。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，支承體(40)在導(dǎo)線側(cè)優(yōu)選地通過電鍍被涂有銀或者含銀材料。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，使用在導(dǎo)線側(cè)具有U形頭段的超聲焊極(78)，所述頭段在內(nèi)側(cè)形成焊接面(80)的邊 界，所述焊接面(80)具有底面(86)和以角度a伸展的側(cè)面(88，90)，所述側(cè)面(88,90)是 該頭段的側(cè)向腿部(98,100)的內(nèi)表面，其中該超聲焊極具有寬度B并且所述側(cè)向腿部以長 度T突出于所述底面，其中0. 15B《T《0. 30B。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使用在底面(86)與相應(yīng)的側(cè)面(88，90)之間伸展的角度a為125°《a《145°的 超聲焊極(78)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，使用具有側(cè)向腿部(98,100)的超聲焊極(78)，所述側(cè)向腿部(98,100)的端面(94， 96)平行于底面(80)伸展，其中相應(yīng)的端面的寬度A為0. 25mm《A《1. 5mm。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的方法， 其特征在于，使用具有寬度B的超聲焊極(78)，其中l(wèi)mm《B《25mm。
11. 一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法的超聲波焊接裝置，其包括傳輸超聲波 振動(dòng)的超聲焊極(16，78)，所述超聲焊極(16， 78)具有擁有焊接面(80)的超聲焊極頭部； 與所述焊接面對(duì)置的、支撐U形支承體(40)的對(duì)應(yīng)電極(42);以及優(yōu)選地具有邊界面(62， 64)的側(cè)面的邊界元件(46,48)，其特征在于，焊接面(80)具有擁有底面(86)和側(cè)面(88，90)的開放式等腰梯形的曲線；所述 底面和相應(yīng)的側(cè)面成角度a ，其中125°《a《145° ;所述側(cè)面是超聲焊極(78)或 超聲焊極頭部的以高度T突出于所述底面的腿部(98,100)的內(nèi)表面并且在側(cè)面形成 該超聲焊極頭部的邊界；而且該超聲焊極頭部具有寬度B，該寬度B與高度T的關(guān)系為 0. 15B《T《0. 30B。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波焊接裝置， 其特征在于，所述U形支承體(40)由選自以下組的至少一種材料構(gòu)成SE-Cu58、 SF-Cu、 E_Cu58、 CuNi3SiMg、 CuFe2P、 CuCrSiTi、 CuZn37、 CuSn6、 CuSn8。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的超聲波焊接裝置， 其特征在于，所述U形支承體(40)由被冷鍛的材料構(gòu)成，所述被冷鍛的材料至少在絞合線側(cè)被優(yōu)選 地涂有銀或者含銀材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的超聲波焊接裝置， 其特征在于，所述超聲焊極頭部(78)的腿部(98,100)具有端面(94，96)，所述端面(94， 96)平行于 焊接面(80)的底面(86)伸展并且每個(gè)端面都具有寬度A，其中0. 25mm《A《1. 5mm。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的超聲波焊接裝置， 其特征在于，進(jìn)入U(xiǎn)形支承體(40)中的超聲焊極頭部(78)具有寬度B，其中l(wèi)mm《B《25mm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的超聲波焊接裝置， 其特征在于，相應(yīng)的側(cè)面的邊界元件(46,48)在支承體側(cè)具有凹槽(48,50)，所述凹槽(48,50)為了 在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)容納所述U形支承體(40)的側(cè)向腿部(52，54)而與所述腿部的高度和寬度相匹配:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助于超聲波焊接將具有基本上由鋁構(gòu)成的單線(32，34)的絞合線(30)與由金屬構(gòu)成的U形支承體(40)以導(dǎo)電方式相連接的超聲波焊接裝置(10)以及方法。在此，使用這種超聲焊極作為超聲焊極(78)這種超聲焊極的焊接面(80)具有開放式梯形的曲線，所述開放式梯形具有短的基本腿部作為底面(86)。在焊接期間，所述絞合線直接接觸所述底面和從所述底面出發(fā)并且與所述底面成鈍角的側(cè)面(88，90)，其中已焊接狀態(tài)下的被插入U(xiǎn)形支承體中的絞合線的總截面面積FL對(duì)于被焊接面的底面和側(cè)面所包圍的空間的截面面積FS為FS＜FL＜2FS。
文檔編號(hào)H01R43/02GK101772866SQ200880102119
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者D·斯特羅, H·斯特羅 申請(qǐng)人:申克索諾系統(tǒng)有限責(zé)任公司