用于将管状电缆接线头连接到铝制绞线的方法
【专利说明】用于将管状电缆接线头连接到铝制绞线的方法
[0001]WO 2010/057753A1公开了一种用于将非铁金属制成的连接件连接到铝制绞线的方法。其中，该绞线通过超声焊接以一体结合的方式被连接到该连接件。为了避免接触腐蚀，该绞线配置有密封剂，该密封剂在超声焊接的过程中熔化并填充在单独的股芯之间的空腔中。该密封剂是粘合剂。该密封剂用于防止湿气渗透到在该铝制绞线和该连接件之间的接触区域。然而，在实践中已经证明了所提出的密封剂的密封效果是不持久的。
[0002]DE 11 2011 102 335 T5公开了一种用于将绞线连接到管状电缆接线头的方法。该绞线被插入该管状电缆接线头中。然后，利用加热装置使该绞线的各单独的金属丝在该管状电缆接线头内熔化。然后，从多方向向该管状电缆接线头施加压力，使得熔融金属在该绞线的护套的方向上被升高。该绞线的融化是高能耗且耗时的。
[0003]W0 2012/008519 A1公开了一种用于焊接两个平金属板的方法，其中一个板放置在另一个板上。站座(anvil)和焊头(sonotrode) 二者都具有梳状立面(comb-likeelevat1ns)，当朝着该砧座按压焊头时，砧座的梳状立面和焊头的梳状立面是彼此相对布置的。因此可以将特别高的压力施加到位于在该砧座的梳状部和与其相对的该焊头的梳状部之间的区域。该已知的方法避免了待焊接至另一金属板到金属板的形变。
[0004]本发明的目的是为了克服根据现有技术的缺陷。尤其要说明的是能够尽可能简单而经济地实施的、用于将非铁金属制成的管状电缆接线头连接到铝制绞线的方法。根据本发明的另一目的，利用该方法将该绞线和该管状电缆接线头之间的接触区域牢固地焊接，从而持久地防止湿气的渗透。
[0005]该目的通过权利要求1的特征而实现。本发明的有利实施例将从权利要求2至权利要求10的特征中体现。
[0006]根据本发明，提出了一种用于将非铁金属制成的管状电缆接线头连接到铝制绞线的方法，所述方法包括以下步骤:
[0007]提供管状电缆接线头，该管状电缆接线头具有管状部以及从管状部延伸的连接部，
[0008]提供具有焊头和砧座的超声焊接装置，该焊头具有以梳状方式弯曲的压力面，该砧座具有以梳状方式弯曲的配合压力面，
[0009]通过以该管状部面向该砧座的配合压力面的方式夹紧而将该连接部固定到该砧座，
[0010]将该绞线的一端插入到该管状电缆接线头的管状部，
[0011 ] 使该压力面与该管状部相接触，
[0012]朝着该管状部按压该压力面，使得该管状部靠着该配合压力面受力，并且
[0013]利用焊头产生取向大致垂直于该管状部的管轴的超声振动，以这种方式，使得该管状部发生形变并且插入其中的铝制绞线至少部分地被焊接。
[0014]用所提出的方法，可以以非常简单且经济的方式将铝制绞线连接到非铁金属制成的管状电缆接线头。此处的连接是指，在压力面和配合压力面之间的形变区域，铝制绞线的内部牢固地焊接并且也牢固地焊接到周围的管状部。由于该被牢固地焊接的部分，因此持久地避免了湿气渗透入该管状部以及由此产生的接触腐蚀。根据本发明的方法，能够用短的周期时间和较低的能耗实现该连接。尤其是，该方法无需熔化管状部中的绞线以产生连接。
[0015]在根据现有技术已知的超声焊接方法中，为了焊接两个金属件，将一个金属件以静止不动的方式固定在砧座上。然后，朝着前述一个金属件按压另一金属件，同时引入超声能量。形成此处产生的超声焊接连接的原因在于，使用焊头激发了该另一金属件相对于固定到砧座的金属件的高频运动。相比之下，在根据本发明的方法中，该超声能量被引入到固定地连接到该砧座的管状部。尽管如此，出乎意料地实现了该绞线和该管状部之间的焊接连接。当形成焊接连接时，该绞线的各单独的金属丝仅在表面处彼此焊接。此处产生了小范围的熔融相(molten phase)，至多达到小于由管状部所限定的体积的20%，优选小于15%，特别优选小于10%。所产生的该熔融相的量优选为足以填充管状部的区域中的绞线的各单独的金属丝之间的空间的量。
[0016]在本发明的意义上，“非铁金属制成的管状电缆接线头”应理解为例如由铜、黄铜、铝或主要含铜、黄铜或铝的合金制成的管状电缆接线头。同样地，“铝制绞线”是一种绞线，其所含的单独的金属丝是由铝或主要含铝的合金制成。管状电缆接线头通常一体地制成。从管状部延伸的连接部通常设计成板状，其可具有开孔。
[0017]根据本发明，因为焊头的压力面和砧座的相对的配合压力面二者都以梳状的方式弯曲，压力最初经由连接梳状曲率的最高点的梳状线被引入到管状部上。因此，在既与压力面相对又与配合压力面相对的管状部中，实现了很大程度上对称的形变。利用通过以梳状的方式弯曲的压力面和配合压力面引入的超声能量，支持形成管状电缆接线头和被管状部包围的绞线的材料的塑性形变(plastic flow)，使得在该绞线内以及在绞线和包围该绞线的管状部的形变部之间形成牢固的焊接连接。
[0018]根据有利实施方式，压力面的第一梳状线和配合压力面的第二梳状线被定向为平行于彼此。有利地，第一和第二梳状线还处于移动平面内，当焊头朝着砧座降低时，该移动平面由当焊头朝着砧座降低时压力面的第一梳状线的移动所限定。因此，可以实现管状部的尤其有效的形变，并且以及由此实现了尤其牢固的焊接。
[0019]有利地，压力面和/或配合压力面各自为半圆形。压力面和/或配合压力面的半径可以在2mm至10mm的范围内，优选在3mm至8mm的范围内。压力面和/或配合压力面的实施方式取决于管状部的直径。在管状部直径较小的情况下，为压力面和/或配合压力面选取较小的半径。压力面和/或配合压力面也可以为梯形轮廓。在这种情况下，梯形梳的边缘是圆形的。
[0020]根据特别有利的实施方式，压力面和配合压力面是平滑的。相对于现有技术，特别是由于形成砧座的配合压力面是平滑的，当在管状电缆接线头和绞线之间形成连接时，除了由压力面和/或配合压力面引起的形变，所述管状部的外表面有利地保持完好无损。特别是，在管状电缆接线头的外表面上设置的层保持完好无损，例如镍层或锡层。因此，根据本发明的方法尤其适用于绞线与外表面涂覆有镍层或锡层的管状电缆接线头的连接。
[0021]根据另一有利实施例，仅当管状部已经发生了预定压痕深度的形变时产生超声振动。预定的压痕深度可以是在0.5mm至5.0mm的范围内，优选为在2.0mm至4.0mm的范围内。压痕深度的选择取决于管状部的直径。对于具有较大外径如10mm或12mm的管状部，例如选取3_至4_的压痕深度。由于发生了预定压痕深度的管状部的形变，该绞线被夹紧在管状部中。当随后引入超声能量时，管状部内的绞线的轴向位置不会因超声振动而改变。
[0022]根据另一有利实施例，在形成连接的过程中，预定的最大压力被施加到管状部上。最大压力的选择也取决于管状部的直径以及其壁厚。选择最大压力以使得既实现到该绞线的牢固的焊接，又不对除管状部的形变之外的绞线造成损害，例如形成裂纹等。
[0023]根据另一有利实施例，扭转焊头用作焊头，在其外围处，压力面以第一梳状轴线大致垂直于扭转焊头的扭转轴延伸的方式安装。这种扭转焊头例如从DE 10 2010 029 395A1中已知。该文件中的公开内容并入本发明中。
[0024]利用所提出的扭转焊头，两个压力面以彼此相对的布置被有利地布置在其周围。随着压力面开始磨损，可以将扭转焊头绕扭转轴旋转180°，因此随后可以使用另一压力面继续工作。除了所提出的扭转焊头，也可以使用纵向焊头。在这种情况下，压力面的梳状线平行于纵向焊头的振动方向延伸。在这种情况下，压力面的梳状线也定向为大致垂直于该管状部的管轴。
[0025]下面将在附图的基础上更详细地说明本发明的示例性实施例，其中:
[0026]图1不出根据本发明的布置的剖视图，
[0027]图2示出沿图1中剖面线A-A的另一剖视图，
[0028]图3示出当形成到绞线的焊接连接时的根据图1的布置的剖视图，和
[0029]图4示出其上焊接有绞线的管状电线连接头的剖视图。
[0030]图1至图3中所示的布置，通常由附图标记2表示的管状