用于將管狀電纜接線頭連接到鋁制絞線的方法
【專利說(shuō)明】用于將管狀電纜接線頭連接到鋁制絞線的方法
[0001]WO 2010/057753A1公開(kāi)了一種用于將非鐵金屬制成的連接件連接到鋁制絞線的方法。其中，該絞線通過(guò)超聲焊接以一體結(jié)合的方式被連接到該連接件。為了避免接觸腐蝕，該絞線配置有密封劑，該密封劑在超聲焊接的過(guò)程中熔化并填充在單獨(dú)的股芯之間的空腔中。該密封劑是粘合劑。該密封劑用于防止?jié)駳鉂B透到在該鋁制絞線和該連接件之間的接觸區(qū)域。然而，在實(shí)踐中已經(jīng)證明了所提出的密封劑的密封效果是不持久的。
[0002]DE 11 2011 102 335 T5公開(kāi)了一種用于將絞線連接到管狀電纜接線頭的方法。該絞線被插入該管狀電纜接線頭中。然后，利用加熱裝置使該絞線的各單獨(dú)的金屬絲在該管狀電纜接線頭內(nèi)熔化。然后，從多方向向該管狀電纜接線頭施加壓力，使得熔融金屬在該絞線的護(hù)套的方向上被升高。該絞線的融化是高能耗且耗時(shí)的。
[0003]W0 2012/008519 A1公開(kāi)了一種用于焊接兩個(gè)平金屬板的方法，其中一個(gè)板放置在另一個(gè)板上。站座(anvil)和焊頭(sonotrode) 二者都具有梳狀立面(comb-likeelevat1ns)，當(dāng)朝著該砧座按壓焊頭時(shí)，砧座的梳狀立面和焊頭的梳狀立面是彼此相對(duì)布置的。因此可以將特別高的壓力施加到位于在該砧座的梳狀部和與其相對(duì)的該焊頭的梳狀部之間的區(qū)域。該已知的方法避免了待焊接至另一金屬板到金屬板的形變。
[0004]本發(fā)明的目的是為了克服根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。尤其要說(shuō)明的是能夠盡可能簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)地實(shí)施的、用于將非鐵金屬制成的管狀電纜接線頭連接到鋁制絞線的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，利用該方法將該絞線和該管狀電纜接線頭之間的接觸區(qū)域牢固地焊接，從而持久地防止?jié)駳獾臐B透。
[0005]該目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利實(shí)施例將從權(quán)利要求2至權(quán)利要求10的特征中體現(xiàn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于將非鐵金屬制成的管狀電纜接線頭連接到鋁制絞線的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]提供管狀電纜接線頭，該管狀電纜接線頭具有管狀部以及從管狀部延伸的連接部，
[0008]提供具有焊頭和砧座的超聲焊接裝置，該焊頭具有以梳狀方式彎曲的壓力面，該砧座具有以梳狀方式彎曲的配合壓力面，
[0009]通過(guò)以該管狀部面向該砧座的配合壓力面的方式夾緊而將該連接部固定到該砧座，
[0010]將該絞線的一端插入到該管狀電纜接線頭的管狀部，
[0011 ] 使該壓力面與該管狀部相接觸，
[0012]朝著該管狀部按壓該壓力面，使得該管狀部靠著該配合壓力面受力，并且
[0013]利用焊頭產(chǎn)生取向大致垂直于該管狀部的管軸的超聲振動(dòng)，以這種方式，使得該管狀部發(fā)生形變并且插入其中的鋁制絞線至少部分地被焊接。
[0014]用所提出的方法，可以以非常簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的方式將鋁制絞線連接到非鐵金屬制成的管狀電纜接線頭。此處的連接是指，在壓力面和配合壓力面之間的形變區(qū)域，鋁制絞線的內(nèi)部牢固地焊接并且也牢固地焊接到周圍的管狀部。由于該被牢固地焊接的部分，因此持久地避免了濕氣滲透入該管狀部以及由此產(chǎn)生的接觸腐蝕。根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠用短的周期時(shí)間和較低的能耗實(shí)現(xiàn)該連接。尤其是，該方法無(wú)需熔化管狀部中的絞線以產(chǎn)生連接。
[0015]在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的超聲焊接方法中，為了焊接兩個(gè)金屬件，將一個(gè)金屬件以靜止不動(dòng)的方式固定在砧座上。然后，朝著前述一個(gè)金屬件按壓另一金屬件，同時(shí)引入超聲能量。形成此處產(chǎn)生的超聲焊接連接的原因在于，使用焊頭激發(fā)了該另一金屬件相對(duì)于固定到砧座的金屬件的高頻運(yùn)動(dòng)。相比之下，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，該超聲能量被引入到固定地連接到該砧座的管狀部。盡管如此，出乎意料地實(shí)現(xiàn)了該絞線和該管狀部之間的焊接連接。當(dāng)形成焊接連接時(shí)，該絞線的各單獨(dú)的金屬絲僅在表面處彼此焊接。此處產(chǎn)生了小范圍的熔融相(molten phase)，至多達(dá)到小于由管狀部所限定的體積的20%，優(yōu)選小于15%，特別優(yōu)選小于10%。所產(chǎn)生的該熔融相的量?jī)?yōu)選為足以填充管狀部的區(qū)域中的絞線的各單獨(dú)的金屬絲之間的空間的量。
[0016]在本發(fā)明的意義上，“非鐵金屬制成的管狀電纜接線頭”應(yīng)理解為例如由銅、黃銅、鋁或主要含銅、黃銅或鋁的合金制成的管狀電纜接線頭。同樣地，“鋁制絞線”是一種絞線，其所含的單獨(dú)的金屬絲是由鋁或主要含鋁的合金制成。管狀電纜接線頭通常一體地制成。從管狀部延伸的連接部通常設(shè)計(jì)成板狀，其可具有開(kāi)孔。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)楹割^的壓力面和砧座的相對(duì)的配合壓力面二者都以梳狀的方式彎曲，壓力最初經(jīng)由連接梳狀曲率的最高點(diǎn)的梳狀線被引入到管狀部上。因此，在既與壓力面相對(duì)又與配合壓力面相對(duì)的管狀部中，實(shí)現(xiàn)了很大程度上對(duì)稱的形變。利用通過(guò)以梳狀的方式彎曲的壓力面和配合壓力面引入的超聲能量，支持形成管狀電纜接線頭和被管狀部包圍的絞線的材料的塑性形變(plastic flow)，使得在該絞線內(nèi)以及在絞線和包圍該絞線的管狀部的形變部之間形成牢固的焊接連接。
[0018]根據(jù)有利實(shí)施方式，壓力面的第一梳狀線和配合壓力面的第二梳狀線被定向?yàn)槠叫杏诒舜?。有利地，第一和第二梳狀線還處于移動(dòng)平面內(nèi)，當(dāng)焊頭朝著砧座降低時(shí)，該移動(dòng)平面由當(dāng)焊頭朝著砧座降低時(shí)壓力面的第一梳狀線的移動(dòng)所限定。因此，可以實(shí)現(xiàn)管狀部的尤其有效的形變，并且以及由此實(shí)現(xiàn)了尤其牢固的焊接。
[0019]有利地，壓力面和/或配合壓力面各自為半圓形。壓力面和/或配合壓力面的半徑可以在2mm至10mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在3mm至8mm的范圍內(nèi)。壓力面和/或配合壓力面的實(shí)施方式取決于管狀部的直徑。在管狀部直徑較小的情況下，為壓力面和/或配合壓力面選取較小的半徑。壓力面和/或配合壓力面也可以為梯形輪廓。在這種情況下，梯形梳的邊緣是圓形的。
[0020]根據(jù)特別有利的實(shí)施方式，壓力面和配合壓力面是平滑的。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，特別是由于形成砧座的配合壓力面是平滑的，當(dāng)在管狀電纜接線頭和絞線之間形成連接時(shí)，除了由壓力面和/或配合壓力面引起的形變，所述管狀部的外表面有利地保持完好無(wú)損。特別是，在管狀電纜接線頭的外表面上設(shè)置的層保持完好無(wú)損，例如鎳層或錫層。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適用于絞線與外表面涂覆有鎳層或錫層的管狀電纜接線頭的連接。
[0021]根據(jù)另一有利實(shí)施例，僅當(dāng)管狀部已經(jīng)發(fā)生了預(yù)定壓痕深度的形變時(shí)產(chǎn)生超聲振動(dòng)。預(yù)定的壓痕深度可以是在0.5mm至5.0mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為在2.0mm至4.0mm的范圍內(nèi)。壓痕深度的選擇取決于管狀部的直徑。對(duì)于具有較大外徑如10mm或12mm的管狀部，例如選取3_至4_的壓痕深度。由于發(fā)生了預(yù)定壓痕深度的管狀部的形變，該絞線被夾緊在管狀部中。當(dāng)隨后引入超聲能量時(shí)，管狀部?jī)?nèi)的絞線的軸向位置不會(huì)因超聲振動(dòng)而改變。
[0022]根據(jù)另一有利實(shí)施例，在形成連接的過(guò)程中，預(yù)定的最大壓力被施加到管狀部上。最大壓力的選擇也取決于管狀部的直徑以及其壁厚。選擇最大壓力以使得既實(shí)現(xiàn)到該絞線的牢固的焊接，又不對(duì)除管狀部的形變之外的絞線造成損害，例如形成裂紋等。
[0023]根據(jù)另一有利實(shí)施例，扭轉(zhuǎn)焊頭用作焊頭，在其外圍處，壓力面以第一梳狀軸線大致垂直于扭轉(zhuǎn)焊頭的扭轉(zhuǎn)軸延伸的方式安裝。這種扭轉(zhuǎn)焊頭例如從DE 10 2010 029 395A1中已知。該文件中的公開(kāi)內(nèi)容并入本發(fā)明中。
[0024]利用所提出的扭轉(zhuǎn)焊頭，兩個(gè)壓力面以彼此相對(duì)的布置被有利地布置在其周圍。隨著壓力面開(kāi)始磨損，可以將扭轉(zhuǎn)焊頭繞扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°，因此隨后可以使用另一壓力面繼續(xù)工作。除了所提出的扭轉(zhuǎn)焊頭，也可以使用縱向焊頭。在這種情況下，壓力面的梳狀線平行于縱向焊頭的振動(dòng)方向延伸。在這種情況下，壓力面的梳狀線也定向?yàn)榇笾麓怪庇谠摴軤畈康墓茌S。
[0025]下面將在附圖的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中:
[0026]圖1不出根據(jù)本發(fā)明的布置的剖視圖，
[0027]圖2示出沿圖1中剖面線A-A的另一剖視圖，
[0028]圖3示出當(dāng)形成到絞線的焊接連接時(shí)的根據(jù)圖1的布置的剖視圖，和
[0029]圖4示出其上焊接有絞線的管狀電線連接頭的剖視圖。
[0030]圖1至圖3中所示的布置，通常由附圖標(biāo)記2表示的管狀