用于在電線路與導(dǎo)電構(gòu)件之間建立導(dǎo)電連接的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在包括多條單導(dǎo)線的電線路與導(dǎo)電構(gòu)件之間建立導(dǎo)電連接的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在公知的這種類型的方法中，電線路的鋁絞線通過(guò)超聲波焊接與鍍鎳和鍍銀的銅十字接頭連接。
[0003]在此存在這樣的問(wèn)題，S卩，在鋁絞線與銅十字接頭之間的連接在空氣濕氣和/或氯化鈉溶液的影響下受腐蝕，因而連接的抗拉強(qiáng)度由于腐蝕而劇烈下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于在包括多條單導(dǎo)線的電線路與導(dǎo)電構(gòu)件之間建立導(dǎo)電連接的方法，該方法能被簡(jiǎn)單且優(yōu)選無(wú)需附加的防腐蝕措施地執(zhí)行以及因此實(shí)現(xiàn)了在電線路的單導(dǎo)線與導(dǎo)電構(gòu)件之間的耐腐蝕的連接。
[0005]該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)按權(quán)利要求1所述的方法解決，該方法包括:
[0006]-借助壓接工具從壓接元件預(yù)成型件中產(chǎn)生區(qū)段式包圍單導(dǎo)線的壓接元件；
[0007]-通過(guò)借助超聲焊頭的超聲波焊接過(guò)程將單導(dǎo)線的至少一部分與導(dǎo)電構(gòu)件連接。
[0008]本發(fā)明基于這樣的方案，S卩，將單導(dǎo)線的通過(guò)壓接的機(jī)械固定與單導(dǎo)線在壓接時(shí)以及在超聲波焊接過(guò)程中更好的緊湊化結(jié)合起來(lái)。
[0009]通過(guò)壓接以及緊接著的超聲波焊接過(guò)程，使單導(dǎo)線牢固地緊湊化，從而使單導(dǎo)線整體上接近實(shí)心材料。在這樣緊湊化的單導(dǎo)線上沒(méi)有足夠的作用面來(lái)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷連接部位的腐蝕。
[0010]通過(guò)壓接對(duì)單導(dǎo)線的附加的機(jī)械的止動(dòng)和/或固定附加地阻止的是，即便發(fā)生腐蝕，單導(dǎo)線仍可以脫開(kāi)與導(dǎo)電構(gòu)件的連接。
[0011]在壓接時(shí)，這就是說(shuō)，在產(chǎn)生區(qū)段式包圍單導(dǎo)線的壓接元件時(shí)，單導(dǎo)線優(yōu)選在超聲波焊接過(guò)程之前完全被壓接元件包圍。
[0012]由此，避免了單導(dǎo)線的不均勻的分配以及因此避免了超聲波焊接過(guò)程時(shí)不均勻的擠壓。
[0013]優(yōu)選在超聲波焊接過(guò)程之前執(zhí)行的壓接使單導(dǎo)線成為限定的形狀，這引起了在緊接著的超聲波焊接過(guò)程時(shí)的更高的過(guò)程安全性。
[0014]通過(guò)更好地使單導(dǎo)線緊湊化以及借助壓接而明顯改善的機(jī)械固定，可以實(shí)現(xiàn)的是，在電線路和導(dǎo)電構(gòu)件之間的連接具有更高的強(qiáng)度以及不會(huì)由于超聲波焊接連接的脫開(kāi)而中斷，而是大多由于單導(dǎo)線的材料失效而中斷。也就是說(shuō)，當(dāng)連接在焊接部位上自行脫開(kāi)之前，在焊接物后面的單導(dǎo)線就已斷開(kāi)。
[0015]針對(duì)在電線路與和導(dǎo)電構(gòu)件之間的連接的抗拉強(qiáng)度的初始值在建立導(dǎo)電的連接之后就已經(jīng)明顯比在公知的連接方法中要高。因?yàn)檫B接的抗拉強(qiáng)度不再由焊接部位的失效決定，而是由單導(dǎo)線的材料失效決定，所以過(guò)程能力明顯提高，因?yàn)閱螌?dǎo)線始終在類似的拉力負(fù)荷值下斷裂。
[0016]通過(guò)以壓接元件來(lái)包圍以及將單導(dǎo)線的至少一個(gè)部分與壓接元件焊接保而護(hù)了單導(dǎo)線。此外，避免了單導(dǎo)線在超聲波焊接過(guò)程期間的束緊，這可能導(dǎo)致單導(dǎo)線更容易斷開(kāi)。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在單導(dǎo)線上不產(chǎn)生預(yù)定斷裂部位。
[0017]通過(guò)更高的緊湊化度以及以壓接元件的材料完全包圍焊接部位，使腐蝕作用面明顯減小，這明顯提高了這樣建立的連接的耐腐蝕性。
[0018]尤其可以使用根據(jù)按本發(fā)明的方法建立的在電線路與導(dǎo)電構(gòu)件之間的連接部位，而無(wú)須向連接部位涂敷防腐蝕介質(zhì)。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，超聲焊頭不同于壓接工具。
[0020]壓接過(guò)程和超聲波焊接過(guò)程因此優(yōu)選相繼地以不同的工具來(lái)執(zhí)行。
[0021 ]超聲波焊接過(guò)程優(yōu)選在壓接元件產(chǎn)生之后才開(kāi)始。
[0022]在本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，既借助壓接工具也借助超聲波焊接工具的超聲焊頭使單導(dǎo)線緊湊化。
[0023]在電線路的單導(dǎo)線之間保留在壓接元件的區(qū)域中的間隙容積因此在壓接過(guò)程中減小以及在超聲波焊接過(guò)程中進(jìn)一步減小。
[0024]當(dāng)超聲焊頭的焊接壓力至少暫時(shí)為至少約3巴，尤其至少約4巴，例如至少約5巴時(shí)，特別實(shí)現(xiàn)了單導(dǎo)線的良好的緊湊化。
[0025]在試驗(yàn)中，約5巴的焊接壓力被證實(shí)特別有利。
[0026]此外，當(dāng)超聲波焊接過(guò)程的焊接時(shí)間至少約為1.0秒，優(yōu)選至少約為1.5秒，尤其至少約為3秒時(shí)，被證實(shí)為對(duì)單導(dǎo)線的緊湊化是有利的。
[0027]超聲波焊接過(guò)程的焊接時(shí)間尤其是使包圍單導(dǎo)線的壓接元件變形到預(yù)定的最終高度(所謂的最終結(jié)點(diǎn)高度)(例如變形到7.5mm的最終結(jié)點(diǎn)高度)所需的時(shí)間。
[0028]原則上可以規(guī)定，壓接元件預(yù)成型件是與導(dǎo)電構(gòu)件分開(kāi)制造的結(jié)構(gòu)元件。
[0029]但在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，壓接元件預(yù)成型件與導(dǎo)電構(gòu)件一體式地構(gòu)造。
[0030]壓接元件預(yù)成型件和/或由此形成的壓接元件優(yōu)選具有至少約1mm，尤其至少約為
1.5mm，例如至少約1.8mm的材料厚度。
[0031]壓接元件預(yù)成型件和/或由此形成的壓接元件例如可以包括優(yōu)選經(jīng)涂層的、帶有約1.8mm的材料厚度的銅材料。
[0032]為了防止壓接元件不期望地向上彎曲，有利地是，壓接元件預(yù)成型件和/或?qū)щ姌?gòu)件包括如下的金屬材料，其抗拉強(qiáng)度Rm大于250N/mm2，優(yōu)選大于300N/mm2，尤其大于350N/mm2 ο
[0033]壓接元件預(yù)成型件和/或?qū)щ姌?gòu)件例如可以包括抗拉強(qiáng)度至少約為360N/mm2的銅材料。
[0034]在本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，壓接元件預(yù)成型件和/或?qū)щ姌?gòu)件包括銅，優(yōu)選作為其主要成分。
[0035]材料的主要成分是占材料最大重量份額的成分。
[0036]尤其可以規(guī)定，壓接元件預(yù)成型件和/或?qū)щ姌?gòu)件由銅或銅合金形成。
[0037]此外被證實(shí)有利的是，壓接元件預(yù)成型件和/或?qū)щ姌?gòu)件具有涂層，該涂層包括鎳和/或銀。
[0038]單導(dǎo)線原則上可以由任意的具有足夠的電導(dǎo)率的材料形成。
[0039]在本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，單導(dǎo)線包括鋁，尤其作為其主要成分。
[0040]例如可以規(guī)定，單導(dǎo)線由鋁或由鋁合金形成。
[0041]有利的是，壓接元件預(yù)成型件由如下材料形成，其比用來(lái)形成借助壓接元件壓接的單導(dǎo)線的至少一部分的材料具有更高的機(jī)械強(qiáng)度。由此尤其可以實(shí)現(xiàn)的是，在超聲波焊接過(guò)程中能向單導(dǎo)線的材料中引入足夠高的焊接能量。
[0042]例如可以規(guī)定，用來(lái)形成壓接元件預(yù)成型件的材料比用來(lái)形成單導(dǎo)線的至少一部分的材料具有更高的抗拉強(qiáng)度、更高的屈服極限和/或更高的彈性模量。
[0043]用來(lái)形成壓接元件預(yù)成型件的材料的抗拉強(qiáng)度，優(yōu)選是用來(lái)形成單導(dǎo)線的至少一部分的材料的抗拉強(qiáng)度的至少兩倍，特別是至少三倍。
[0044]此外，用來(lái)形成壓接元件預(yù)成型件的材料的屈服極限優(yōu)選是用來(lái)形成單導(dǎo)線的至少一部分的材料的屈服極限的至少兩倍，特別是至少五倍，尤其優(yōu)選至少十倍。
[0045]用來(lái)形成壓接元件預(yù)成型件的材料例如可以是根據(jù)EN13599規(guī)范名稱為Cu R360的銅材料，其具有360MPa的抗拉強(qiáng)度和320MPa的屈服極限。
[0046]用來(lái)形成借助壓接元件壓接的單導(dǎo)線的至少一部分的材料，特別是用來(lái)形成借助壓接元件壓接的所有單導(dǎo)線的材料，都可以例如是根據(jù)EN 573/485規(guī)范名稱為AW-Al 99.5的鋁材料，其具有65MPa至95MPa的抗拉強(qiáng)度和20MPa的屈服極限。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適用于在有較大導(dǎo)線橫截面的電線路與導(dǎo)電構(gòu)件之間建立導(dǎo)電連接。
[0048]尤其可以規(guī)定，尤其在建立了導(dǎo)電連接之后，電線路的單導(dǎo)線在壓接元件的區(qū)域中的整個(gè)橫截面積為大于50mm2，尤其大于55mm2，例如約為59mm2。
[0049]對(duì)于在超聲波焊接過(guò)程中單導(dǎo)線的特別良好的緊湊化來(lái)說(shuō)被證實(shí)有利的是，超聲焊頭具有帶縱向方向的接觸面，其中，接觸面的縱向方向在超聲波焊接過(guò)程期間與壓接元件的自由邊緣夾成了大于45°的角，優(yōu)選大于60°的角，尤其約90°的角。
[0050]此外有利的是，導(dǎo)電構(gòu)件包括焊接區(qū)域和接觸區(qū)域，電線路的單導(dǎo)線的至少一部分固定在該焊接區(qū)域上，其中，接觸區(qū)域經(jīng)由折邊的區(qū)域與焊接區(qū)域連接。
[0051]尤其可以規(guī)定，接觸區(qū)域經(jīng)由彎曲了大于45°的角，優(yōu)選大于60°的角，例如約90°的角的折邊與焊接區(qū)域連接。
[0052]折邊的區(qū)域可以沿著折邊線延伸，該折邊線基本上平行于壓接元件的橫向方向指向。
[0053]作為對(duì)此的備選也可以規(guī)定，折邊的區(qū)域沿著折邊線延伸，該折邊線橫向于壓接元件的橫向方向取向。
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