DE102012202004A1 - Longitudinally watertight overmolding of metal parts, in particular stamped grids - Google Patents
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Abstract
Metallteil (1) und Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1), das mit einer Umspritzung (2) aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mit zumindest einer quer zu der axialen Erstreckung ausgerichteten Prägung (3) versehen wird.Metal part (1) and method for producing a metal part (1) which is partially surrounded by an extrusion coating (2) made of a plastic material, characterized in that the metal part (1) in the course of its axial extension with at least one transverse to the axial extension aligned embossing (3) is provided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine nach diesem Verfahren hergestellte Vorrichtung zum längswasserdichten Umspritzen von Metallteilen, insbesondere Stanzgittern, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a device produced by this method for longitudinally watertight encapsulation of metal parts, in particular stamped gratings, according to the features of the respective preamble of the independent claims.
Es ist bekannt, dass Stanzgitter mit einem Kunststoff in einem an sich bekannten Kunststoffspritzgussverfahren umspritzt werden.It is known that stamped grid are encapsulated with a plastic in a known plastic injection molding process.
Hierbei hat sich herausgestellt, dass aufgrund der Tatsache, dass es sich in den angrenzenden Bereichen um unterschiedliche Materialien handelt, diese keine ausreichende innige Verbindung eingehen können, um eine Längswasserdichtheit zu erzielen. Eine solche Längswasserdichtheit ist aber bei Metallteilen, die als elektrische Leiter in Form zum Beispiel von Rundkabeln, Stanzgittern oder dergleichen ausgebildet sind, besonders wichtig, insbesondere dann, wenn sie in der Fahrzeugtechnik angewandt werden. Denn hierbei gibt es sehr große Temperaturunterschiede, die bewirken, dass sich die beiden beteiligten Materialien (Metall und Kunststoff) unterschiedlich ausdehnen bzw. zusammenziehen und somit sich die Gefahr ergibt, dass in den angrenzenden Bereichen ein Spalt, wenn auch nur ein sehr kleiner Spalt, entsteht, in dem sich in Längsrichtung (also in axialer Richtung des Metallteiles) in nachteiliger Weise Feuchtigkeit bewegen kann. Diese Feuchtigkeit führt zum Beispiel zu Korrosionen an Kontaktpartnern, die am Ende des Metallteiles (hier ein Kabel) angeordnet sind.It has been found that due to the fact that it is in the adjacent areas to different materials, they can not form a sufficient intimate connection to achieve a longitudinal water tightness. However, such a longitudinal water-tightness is particularly important for metal parts which are designed as electrical conductors in the form of, for example, round cables, stamped gratings or the like, in particular if they are used in vehicle technology. Because there are very large temperature differences, which cause the two materials involved (metal and plastic) expand or contract differently and thus there is the danger that in the adjacent areas a gap, albeit a very small gap, arises in which can move in the longitudinal direction (ie in the axial direction of the metal part) disadvantageously moisture. This moisture leads, for example, to corrosion on contact partners, which are arranged at the end of the metal part (here a cable).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallteiles sowie ein Metallteil, das mit einer Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben ist, bereitzustellen, bei dem Maßnahmen getroffen sind, um die Längswasserdichtheit in axialer Erstreckung des Metalles in dem Bereich, in dem es von der Umspritzung umgeben ist, zu verbessern.The invention is therefore based on the object, a method for producing a metal part and a metal part, which is surrounded by an encapsulation of a plastic material partially provide in which measures are taken to the longitudinal water tightness in the axial extent of the metal in the area in which it is surrounded by the encapsulation to improve.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.
Um die Längswasserdichtheit des Metallteils mit dem umgebenden Kunststoff nach der Durchführung des Kunststoffspritzgussverfahrens sicher zu stellen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Metallteil im Laufe seiner axialen Erstreckung zumindest eine Prägung, vorzugsweise mehrere Prägungen, aufweist. Diese Prägung oder die mehreren Prägungen können je nach geometrischer Gestaltung des Metallteiles umlaufend sein. Zur optimalen Realisierung der Längswasserdichtheit ist die zumindest eine Prägung quer zur Längserstreckung einmal um das Metallteil herum ausgebildet So ist beispielsweise bei einem Draht vorgesehen, dass dieser als eine Prägung zumindest eine eingeprägte Nut oder zumindest einen umlaufenden Wulst aufweist, wobei dieser Bereich übergreifend mit Kunststoff umspritzt ist. Es ist auch denkbar, dass sich eine Nut an einen Wulst anschließt oder sich mehrere Nuten und mehrere Wülste in axialer Richtung aneinander anreihen. Gleiches gilt auch für Metallteilen, die keinen runden, sondern einen anderen Querschnitt (zum Beispiel quadratisch, rechteckig, dreieckig, oval oder dergleichen) aufweisen. Außerdem ist es je nach Material und geometrischer Gestaltung des Metallteils denkbar, die Prägung in Form einer Vertiefung nicht durch einen Umformvorgang ohne Materialwegnahme, sondern durch Materialwegnahme, beispielsweise durch Fräsen, Sägen, Drehen, Schleifen oder dergleichen, zu realisieren. Eine Wulst, Erhebung oder dergleichen kann auch anstelle eines Umformvorganges ohne Materialwegnahme durch einen Materialauftrag (Hinzugabe von Material) auf dem Metallteil aus gleichem oder unterschiedlichem Material erfolgen. Hier kann beispielsweise daran gedacht werden, auf einem Draht oder einem Stanzgitter eine Erhebung (umlaufend) durch zusätzliches (gleiches oder unterschiedliches) Drahtmaterial, Material des Stanzgitters oder dergleichen zu realisieren.In order to ensure the longitudinal water-tightness of the metal part with the surrounding plastic after performing the plastic injection molding process, it is inventively provided that the metal part in the course of its axial extent at least one embossing, preferably a plurality of embossments. This embossing or the multiple embossings can be circumferential depending on the geometric design of the metal part. For optimum realization of the longitudinal water-tightness, the at least one embossing is formed around the metal part transversely to the longitudinal extent. For example, it is provided for a wire that it has at least one embossed groove or at least one circumferential bead as an embossment, this area embracing over-molded with plastic is. It is also conceivable that a groove adjoins a bead or a plurality of grooves and a plurality of beads in the axial direction adjacent to each other. The same applies to metal parts that have no round but another cross-section (for example, square, rectangular, triangular, oval or the like). It is also conceivable depending on the material and geometric design of the metal part, the embossing in the form of a depression not by a forming without material removal, but by material removal, for example by milling, sawing, turning, grinding or the like to realize. A bead, survey or the like can also be done instead of a forming process without material removal by a material application (addition of material) on the metal part of the same or different material. Here, for example, be thought to realize on a wire or a lead frame a survey (circumferential) by additional (same or different) wire material, material of the lead frame or the like.
Nachdem die zumindest eine Prägung, vorzugsweise zumindest eine Vertiefung und/oder eine Erhöhung hergestellt worden ist, wird dieser Bereich und übergreifend angrenzende Bereiche des Metallteiles in einem an sich bekannten Kunststoffspritzgussverfahren mit Kunststoff umspritzt. Zur weiteren Verbesserung der Längswasserdichtheit ist weiterhin vorgesehen, dass ein Kunststoffmaterial eingesetzt wird, welches sich während und/oder nach dem Umspritzen, gegebenenfalls unter Ergänzung weiterer Verfahrensschritte, zusammenzieht, um die Anlage des umspritzten Bereichs an den geprägten Bereichen und angrenzenden Bereichen des Metallteiles zu verbessern. Hierbei kommen Kunststoffmaterialien in Betracht, die entweder schon während des Umspritzvorgangs sich zusammenziehen oder ein Zusammenziehen nach dem eigentlichen Umspritzvorgang ausüben. Alternativ dazu sind auch Materialien denkbar, die sich währen oder nach dem Umspritzvorgang nicht zusammenziehen, jedoch unter Zuhilfenahme eines weiteren Verfahrensschrittes (wie z. B. erneute Erwärmung) kontrahieren, um die Verbindung zwischen dem Metallteil und dem umspritzten Kunststoff zur Realisierung der gewünschten Längswasserdichtheit zu erhöhen.After the at least one embossing, preferably at least one recess and / or an elevation has been produced, this area and overlapping areas of the metal part are encapsulated in a plastic injection molding process known per se with plastic. To further improve the longitudinal water-tightness, it is further provided that a plastic material is used which contracts during and / or after the encapsulation, optionally with the addition of further process steps, in order to improve the contact of the overmolded region on the embossed regions and adjacent regions of the metal part , Here are plastic materials into consideration, either contract during the Umspritzvorgangs or exert a contraction after the actual Umspritzvorgang. Alternatively, materials are conceivable which last or do not contract after the encapsulation process, but contract with the aid of a further process step (such as renewed heating) in order to achieve the connection between the metal part and the overmolded plastic for realizing the desired longitudinal water tightness increase.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Prägung in ihrem Verlauf um das Metallteil herum den gleichen Querschnitt und/oder in ihrem Verlauf um das Metallteil herum einen sich verändernden Querschnitt aufweist. Diese beiden entweder sich ergänzenden oder alternativ vorzusehenden Maßnahmen haben den Vorteil, dass die Prägung (zum Beispiel in Form der Vertiefung und/oder der Erhebung gegenüber der äußeren Kontur des Metallteiles) eben dieser Kontur des Metallteiles angepasst werden können, um durch Vergrößerung der Oberfläche der anliegenden Bereiche zwischen Kunststoffumspritzung und Metallteil die Längswasserdichtheit zu verbessern.In a development of the invention, it is provided that the at least one embossing in its course around the metal part has the same cross-section and / or has a varying cross-section in its course around the metal part. These two either complementary or alternatively to be provided measures have the advantage that the embossing (for example in the form of the recess and / or the survey against the outer contour of the metal part) just this contour of the metal part can be adjusted to increase the surface of the adjacent areas between Kunststoffumspritzung and metal part to improve the longitudinal water tightness.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Metallteiles bzw. des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Metallteiles mit einer Umspritzung ist darin zu sehen, dass das Metallteil ein Stanzgitter oder Kabel eines Steckverbinders ist und die Umspritzung zumindest teilweise ein Gehäuse des Steckverbinders bildet. Dadurch kann ein an sich bekanntes Bauteil, nämlich ein Steckverbinder, insbesondere ein Steckverbinder zur Anwendung in der Fahrzeugtechnik, auf diesem Gebiet weiter bezüglich der Längswasserdichtheit verbessert werden. So ist in an sich bekannter Weise innerhalb eines Steckverbinders ein Stanzgitter angeordnet, welches einerseits zumindest einen Kontaktpartner, oftmals mehrere Kontaktpartner, in Richtung eines Gegensteckverbinders bildet. Dieses Stanzgitter ist am Ende eines Kabels angeordnet. Alternativ zu dem am Ende des Kabels, genauer dessen elektrischen Leiters, angeordneten Stanzgitters, kann auch ein an sich bekannter Kontaktpartner, wie zum Beispiel ein Kontaktstift oder eine Kontaktbuchse, angeordnet sein. In diesem Fall handelt es sich bei dem Metallteil um diesen Kontaktstift, diese Kontaktbuchse oder dergleichen, die im Laufe ihrer axialen Erstreckung eine Prägung oder mehrere Prägungen aufweist. Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass auch der elektrische Leiter, bei dem es sich um das Metallteil handelt, die zumindest eine Prägung aufweist. Solche Prägungen können zum Beispiel bei elektrischen Leitern aus Vollmaterial bzw. Rundmaterial sehr einfach eingebracht werden. Handelt es sich beispielsweise bei dem elektrischen Leiter um einen Leiter aus Litzenmaterial, könnte zum Beispiel daran gedacht werden, diesen in dem Bereich, in dem er mit Kunststoff umspritzt werden soll, mittels Lötzinn starr auszubilden und dann in diesem Bereich die zumindest eine Prägung einzubringen. Ebenso könnte daran gedacht werden, dass der Verbindungsbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner mit der zumindest einen Prägung versehen wird. Hierbei ist der Vollständigkeit halber zu ergänzen, dass dieser Verbindungsbereich, zum Beispiel ein Krimpbereich, zwischen dem Ende des elektrischen Leiters und dem Kontaktpartner zielgerichtet mit der zumindest einen Prägung versehen wird.A particularly advantageous application of the metal part according to the invention or the method for producing such a metal part with an encapsulation is to be seen in that the metal part is a stamped grid or cable of a connector and the encapsulation at least partially forms a housing of the connector. As a result, a component known per se, namely a plug connector, in particular a plug connector for use in vehicle technology, can be further improved in this field with respect to the longitudinal water tightness. Thus, a stamped grid is arranged in a conventional manner within a connector, which forms on the one hand at least one contact partner, often several contact partners, in the direction of a mating connector. This punched grid is arranged at the end of a cable. As an alternative to the stamped grid arranged at the end of the cable, more precisely its electrical conductor, a contact partner known per se, such as a contact pin or a contact socket, can also be arranged. In this case, the metal part is this contact pin, this contact socket or the like, which has one or more embossments in the course of its axial extent. Alternatively or additionally, it is conceivable that the electrical conductor, which is the metal part, has at least one embossment. Such embossments can be very easily introduced, for example, in electrical conductors made of solid material or round material. If, for example, the electrical conductor is a conductor made of stranded material, it could, for example, be thought of rigidly forming it by means of solder in the area in which it is to be encapsulated with plastic and then introducing the at least one embossment in this area. Likewise, it could be thought that the connection region between the electrical conductor and the contact partner is provided with the at least one embossing. In this case, for the sake of completeness, it should be added that this connection region, for example a crimping region, is purposefully provided with the at least one embossing between the end of the electrical conductor and the contact partner.
Besonders wichtig ist bezüglich der verschiedenen Varianten des Metallteiles noch zu erwähnen, dass die zumindest eine Prägung in besonders bevorzugter Weise quer zu der axialen Ausrichtung des Metalles ausgerichtet ist. In diesem Fall wird die verbesserte Längswasserdichtheit besonders gut erzielt.It is particularly important with regard to the different variants of the metal part to mention that the at least one embossment is aligned in a particularly preferred manner transverse to the axial orientation of the metal. In this case, the improved longitudinal water tightness is achieved particularly well.
In der Figur ist ein Beispiel gezeigt, bei dem es sich in der linken Darstellung um den Ausschnitt eines Stanzgitters (einmal von oben und einmal von der Seite) handelt, bevor dieser Teil des Stanzgitters mit Kunststoff umspritzt worden ist. Hierbei ist erkennbar, dass das an sich im Querschnitt rechteckförmige Stanzgitter zumindest eine Prägung aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier Prägungen in Form von Rillen und angrenzenden Materialüberständen realisiert. Wie in den beiden linken Ansichten der Figur erkennbar ist, kann allgemein in Abhängigkeit der Form des Metallteils, hier das Stanzgitter, die Form der Prägung (Vertiefung/Überstand) frei gewählt werden, wodurch gewährleistet ist, dass in dem umspritzten Bereich und benachbart angrenzenden Bereichen die Oberfläche, mit der die Umspritzung an dem Metallteil anliegt, durch die Prägungen deutlich erhöht wird, um die Längswasserdichtheit zu gewährleisten und ggfs. gleichzeitig auch eine Zugentlastung zu bewirken.In the figure, an example is shown, in which the left-hand illustration is the section of a stamped grid (once from above and once from the side), before this part of the stamped grid has been overmoulded with plastic. It can be seen here that the punched grid, which is rectangular in cross-section, has at least one embossment. In this embodiment, four embossments in the form of grooves and adjacent protrusions of material are realized. As can be seen in the two left-hand views of the figure, in general, depending on the shape of the metal part, here the stamped grid, the shape of the embossment (recess / projection) can be freely selected, thereby ensuring that in the overmolded area and adjacent adjacent areas the surface with which the encapsulation rests against the metal part, is significantly increased by the embossing, in order to ensure the longitudinal water tightness and possibly. At the same time to cause a strain relief.
In der Figur ist in der rechten Darstellung das Metallteil gezeigt, nachdem es mit einem Kunststoff (schraffierter Bereich, ausschnittsweise) umgeben worden ist. Hierbei legt sich nach dem Kunststoff-Spritzgussvorgang das Spritzmaterial auf der Oberfläche des Metallteiles und selbstverständlich auch in den Zwischenbereichen zwischen den Materialüberständen an, um somit die Längswasserdichtheit zu realisieren.In the figure, the metal part is shown in the right illustration after it has been surrounded with a plastic (hatched area, partial). In this case, after the plastic injection molding process, the spray material settles on the surface of the metal part and of course also in the intermediate regions between the material overhangs, in order to realize the longitudinal water tightness.
In der Figur nicht gezeigt, bei der Realisierung der Umspritzung aber ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, ist darin zu sehen, dass ein Kunststoffmaterial verwendet wird, das sich gegebenenfalls während des Spritzvorganges, auf jeden Fall aber nach Durchführung des Spritzvorganges, zusammenzieht, um so die Anlagekräfte der Umspritzung auf der Oberfläche des Metallteiles deutlich zu erhöhen.In the figure, not shown, in the realization of the encapsulation but an essential aspect of the invention, it can be seen that a plastic material is used, which optionally contracts during the injection process, but in any case after carrying out the injection process, so as to To significantly increase investment forces of the encapsulation on the surface of the metal part.
Die Maße in der Figur sind nur beispielhaft.The dimensions in the figure are only examples.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Metallteilmetal part
- 22
- Umspritzungencapsulation
- 33
- Prägungembossing
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