DE102015100382B3

DE102015100382B3 - Kontaktteil, Schweisskontakt sowie Prüfverfahren

Info

Publication number: DE102015100382B3
Application number: DE102015100382.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Saller
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: WO2016113244A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktteil (1, 8, 14), einen Schweißkontakt (4, 13, 17) basierend auf dem Kontaktteil und ein Verfahren (M) zum Überprüfen einer Qualität einer Schweißverbindung des Schweißkontakts. Gemäß dem Verfahren (M) wird ein Kontaktteil bereitgestellt (S1) und mit Litzen verschweißt (S3). Ein Prüfwerkzeug wird in einen Schweißverbindungszugang des Kontaktteils eingeführt (S2, S7, S10). Mittels des Prüfwerkzeugs werden Prüfdaten ermittelt (S4, S8, S11), und die Qualität der Schweißverbindung wird aufgrund der Prüfdaten bewertet (S5, S9, S12).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktteil mit einem Schweißbereich zum Anschweißen von Litzen einer elektrischen Leitung sowie einen Schweißkontakt bestehend aus einem solchen Kontaktteil und einer elektrischen Leitung mit Litzen, die am Schweißbereich mit dem Kontaktteil verschweißt sind. Darüber hinaus beschäftigt sich die vorliegende Patentanmeldung mit einem Verfahren zum Überprüfen einer Qualität einer Schweißverbindung eines solchen Schweißkontakts.
Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einem Bordnetz ausgestattet, das einen Kabelbaum umfasst, der die einzelnen Verbraucher des Kraftfahrzeuges mit der Batterie verbindet. Der Kabelbaum umfasst eine Vielzahl von Kabeln, die an ihren Enden in der Regel mit einem Kontaktteil verschweißt sind. Häufig wird Ultraschallschweißen für die Herstellung der Schweißverbindung verwendet. Problematisch ist hierbei jedoch, dass die Schweiß- und Prozessparameter keinen sicheren Aufschluss über die Festigkeit bzw. Qualität der Schweißverbindung geben.
Ein Ansatz für die Überprüfung der Qualität einer Schweißverbindung besteht in einer zerstörenden Prüfung der Schweißverbindung, um so mithilfe von statistischen Verfahren Aussagen treffen zu können über die Festigkeit der Schweißverbindungen, die durch einen bestimmten Prozess bzw. eine bestimmte Schweißvorrichtung erzeugt werden. Ein solches Verfahren ist jedoch kostenintensiv und nicht wirklich sicher, weil nur Wahrscheinlichkeitsaussagen getroffen werden können. Es gibt immer wieder Schweißverbindungen, die nach den Ergebnissen der statistischen Auswertung eigentlich in Ordnung sein sollten, die aber trotzdem bereits bei einer geringen Krafteinwirkung abbrechen. Da der zum Fehler führende Aspekt in der Regel nicht geklärt werden kann, ist eine Fehlereingrenzung kaum möglich. Daher sind aus Sicherheitsgründen umfangreiche Lagerbereinigungs- oder sogar Rückrufaktionen unumgänglich.
Häufig werden große Kabelquerschnitte durch Aluminiumlitzen verwirklicht. Dicke Leitungen bringen hohe Ströme zum Verbraucher. Diese hohen Ströme können bei fehlerhaften Schweißverbindungen, die zu hohen Übergangswiderständen führen, eine starke Erwärmung des Kontaktteils bewirken, die das Kraftfahrzeug sogar in Brand setzen kann. Noch schlimmer stellt sich die Situation bei höheren Spannungslagen dar, da hier noch die Lichtbogenproblematik hinzu kommt. Letztlich ist bei Spannungen über 60 Volt eine lebensgefährliche Verletzung möglich und bei einer brüchigen Schweißverbindung naheliegend.
Aus der DE 197 49 682 A1 ist ein beispielhaftes Prüfverfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schweißverbindung bekannt. Die Schweißverbindung besteht aus mehreren durch Ultraschallschweißen zu einem Bündel miteinander verbundenen Litzen. Es wird eine definierte Prüfkraft an zwei oder mehr schmalen Mantelflächensegmenten der Schweißverbindung aufeinander zu oder in auf einen gemeinsamen Schnittpunkt gerichteten Richtungen eingeleitet.
Beschreibung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere Überprüfung einer Qualität einer Schweißverbindung eines Schweißkontakts zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren.
Dementsprechend umfasst die Erfindung ein Kontaktteil mit einem Schweißbereich zum Anschweißen von Litzen einer elektrischen Leitung. Das Kontaktteil kann dabei insbesondere aus einem Metall wie z.B. Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Erfindungsgemäß weist das Kontaktteil im Schweißbereich zumindest einen Schweißverbindungszugang auf, um einen Zugang zu einer Schweißverbindung zwischen dem Kontaktteil und den Litzen zu ermöglichen. Bei diesem Schweißverbindungszugang kann es sich insbesondere um eine Öffnung wie z.B. ein Loch handeln.
In den Schweißverbindungszugang oder die Schweißverbindungszugänge können verschiedene Prüfwerkzeuge eingeführt werden, um die Qualität der Schweißverbindung zu überprüfen. Wie mit Bezug auf die zur Erfindung gehörigen Prüfverfahren erläutert werden wird, kommen als Prüfwerkzeuge insbesondere Temperatursensoren, Messstößel oder auch Pressstößel für eine zerstörende Prüfung in Betracht.
In einigen Ausführungsformen ist der Schweißbereich in zumindest zwei Zonen unterteilt, wobei der Schweißprozess in beiden Zonen vorzugsweise identisch ausgeführt wird. Der Schweißbereich kann z.B. eine Festigkeitszone zum Herstellen einer ausreichenden Festigkeit der Schweißverbindung zwischen den Litzen und dem Kontaktteil und eine von der Festigkeitszone verschiedene Prüfzone zum Überprüfen einer Qualität der Schweißverbindung aufweisen. In der Prüfzone kann eine erste Öffnung als ein Schweißverbindungszugang angeordnet sein. Diese Öffnung wird vorzugsweise dafür verwendet, die Qualität der Schweißverbindung durch eine möglicherweise zerstörende Prüfung zu überprüfen. Dies ist unproblematisch, da die Prüfzone nicht notwendig für eine ausreichende Festigkeit der Schweißverbindung ist. Anders ausgedrückt wird zwar möglicherweise die Schweißverbindung im Bereich der Prüfzone vorgeschädigt, doch wenn die Schweißverbindung in der Prüfzone hält, kann der so geprüfte Schweißkontakt trotzdem in einem Kraftfahrzeug verbaut werden, weil höchstens die Schweißverbindung in der Prüfzone, aber nicht in der Festigkeitszone vorgeschädigt ist. Wenn bei der zerstörenden Prüfung die Schweißverbindung abreißt, wird die Schweißverbindung natürlich als nicht in Ordnung klassifiziert und der Schweißkontakt zum Ausschuss erklärt.
Auf der Basis der Idee einer Festigkeitszone und einer Prüfzone kann am Ende einer Fertigungslinie jede Schweißverbindung mit Hilfe einer möglicherweise zerstörenden Prüfung geprüft werden, ohne dass der Schweißkontakt vorgeschädigt wird. Durch die Überprüfung der Qualität der Schweißverbindung jedes Schweißkontakts kann eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden. Alternativ zum Konzept der Festigkeitszone und Prüfzone kann das Kontaktteil natürlich auch nur eine einzige Zone mit einem Schweißverbindungszugang aufweisen, durch den dann aber eine nicht zerstörende Prüfung erfolgt, um diese hohe Prozesssicherheit zu gewährleisten.
Natürlich können auch möglicherweise schädigende Prüfverfahren und Prüfverfahren, die die Schweißverbindung nicht schädigen, miteinander kombiniert werden. Beispielsweise könnte in die erste Öffnung in der Prüfzone zunächst ein Temperatursensor beim Verschweißen eingeführt werden, anschließend ein Messstößel verwendet werden, bevor letztendlich die möglicherweise zerstörende Prüfung erfolgt.
Die Festigkeitszone kann eine zweite Öffnung als einen Schweißverbindungszugang aufweisen, die einer Prüfung der Schweißverbindung dient, die die Schweißverbindung nicht schädigen kann. In der zweiten Öffnung könnte beispielsweise ein Temperatursensor während des Schweißverfahrens angeordnet werden. Natürlich kann durch diese zweite Öffnung auch eine Prüfung mithilfe eines Messstößels erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung einen Schweißkontakt mit einem erfindungsgemäßen Kontaktteil und einer elektrischen Leitung mit Litzen, die im Schweißbereich mittels einer Schweißverbindung mit dem Kontaktteil verschweißt sind. Die Schweißverbindung kann insbesondere eine Reibschweißverbindung sein, die z.B. mithilfe eines Ultraschallschweißverfahrens erzeugt wurde. Die Schweißverbindung kann einen ersten Teil aufweisen, der die Litzen mit der Festigkeitszone verbindet, und einen zweiten Teil, der die Litzen mit der Prüfzone verbindet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Festigkeitszone und der Prüfzone eine Freizone angeordnet, mit der die Litzen nicht verbunden sind. Diese Freizone bewirkt, dass eine Beschädigung der Schweißverbindung in der Prüfzone sich nicht auf die Schweißverbindung in der Festigkeitszone auswirken kann, weil z.B. ein Aufplatzen der Schweißverbindung in der Prüfzone sich nicht über die Freizone fortpflanzt. Auf diese Weise kann die Qualität der Schweißverbindung besonders sicher mittels Drücken eines Pressstößels gegen die Litzen überprüft werden.
Der bereits beschriebene zumindest eine Schweißverbindungszugang des Kontaktteils ermöglicht eine Vielzahl von Prüfverfahren. Dementsprechend umfasst die Erfindung gemäß noch einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Überprüfen einer Qualität einer Schweißverbindung eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts. Gemäß dem Verfahren wird zunächst ein erfindungsgemäßes Kontaktteil bereitgestellt. Die Litzen einer elektrischen Leitung werden mit dem Schweißbereich des Kontaktteils verschweißt, um so einen erfindungsgemäßen Schweißkontakt herzustellen. Zumindest ein Prüfwerkzeug wird in zumindest einen Schweißverbindungszugang des Kontaktteils eingeführt. Mittels des Prüfwerkzeuges werden Prüfdaten ermittelt, die dann in einem weiteren Schritt bewertet werden, um die Qualität der Schweißverbindung zu ermitteln.
Beispielsweise kann als Prüfwerkzeug ein Temperatursensor verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Wärmebildkamera zum Einsatz kommen. Der Temperatursensor ermittelt während des Verschweißens die entsprechenden Prüfdaten, die zur Bewertung der Qualität der Schweißverbindung verwendet werden. Da der Temperatursensor natürlich zerstörungsfrei Prüfdaten ermittelt, kann er sowohl in einem Schweißverbindungszugang in der Festigkeitszone als auch in der Prüfzone benutzt werden. Regelmäßig wird der Schweißprozess derartig ausgestaltet sein, dass die Qualitäten der Schweißverbindungen in der Festigkeitszone und in der Prüfzone identisch sind. Dennoch kann es wertvoll sein, die Temperatur in der Festigkeitszone zu messen, falls es doch einmal zu unterschiedlichen Temperaturen in der Prüfzone und in der Festigkeitszone kommen sollte, weil letztendlich natürlich die Qualität der Schweißverbindung in der Festigkeitszone über die Frage entscheidet, ob der Schweißkontakt als in Ordnung klassifiziert werden sollte.
Die Ermittlung von Prüfdaten bereits während des Schweißprozesses hat den Vorteil, dass die Parameter des Schweißprozesses im Fehlerfalle besonders zügig angepasst werden können, so dass die Produktion von Ausschuss nicht nur entdeckt, sondern vermieden werden kann.
Für die Bewertung der Qualität der Schweißverbindung kann ein Temperaturgrenzwert zum Einsatz kommen. Vorzugsweise wird die Qualität der Schweißverbindung dann als in Ordnung bewertet, wenn die Prüfdaten einen gemessenen Temperaturwert umfassen, der einen Temperaturgrenzwert überschreitet. Der Temperaturgrenzwert kann dabei insbesondere vom Material des Kontaktteils und der Litzen abhängig sein.
Wenn das Verschweißen mittels Reibschweißen, wie z.B. Ultraschallschweißen, erfolgt, bildet sich in dem Schweißverbindungszugang durch aufgeschobene Masse der Litzen ein Plastifizierungsgrat. Mithilfe des Plastifizierungsgrats kann ebenfalls festgestellt werden, ob eine ausreichende Plastifizierung bzw. Erhitzung der Litzen stattgefunden hat, um eine gute Qualität der Schweißverbindung zu gewährleisten. Eine Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in einen Schweißverbindungszugang kann mithilfe eines Messstößels ermittelt werden. Als Prüfwerkzeug wird also ein Messstößel verwendet, der in den Schweißverbindungszugang eingeführt wird, bis der Messstößel auf einen Plastifizierungsgrat stößt, der sich durch das Reibschweißen an Rändern des Schweißverbindungszugangs oder an einem Innenumfang des Schweißverbindungszugangs gebildet hat. Als Prüfdaten werden dann aufgrund einer Eindringtiefe des Messstößels in den Schweißverbindungszugang eine Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in den Schweißverbindungszugang ermittelt.
Vorzugsweise wird die Qualität der Schweißverbindung als in Ordnung bewertet, wenn die Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in den Schweißverbindungszugang einen vorherbestimmten Eindringmindestwert überschreitet. Der Eindringmindestwert kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegen. Vorzugsweise liegt er zwischen 0,2 mm und 0,4 mm.
Bei der Messung der Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats mittels eines Messstößels handelt es sich wieder um eine Messmethode, die die Schweißverbindung nicht schädigt. Der Messstößel könnte also durchaus in einen Schweißverbindungszugang eingeführt werden, der sich in der Festigkeitszone befindet.
In einer Ausführungsform wird als Prüfwerkzeug ein Pressstößel verwendet, der in die erste Öffnung in der Prüfzone eingeführt wird, bis der Pressstößel die Litzen der elektrischen Leitung berührt. Anschließend wird der Pressstößel gegen die Litzen mit einem vorherbestimmten Druck gedrückt. Als Prüfdaten wird eine Eindringtiefe des Pressstößels in die erste Öffnung ermittelt. Durch den Druck auf die Litzen kann die Schweißverbindung durchaus vorgeschädigt werden oder sogar abreißen. Deswegen sollte dieses Messverfahren in der Prüfzone durchgeführt werden, wobei vorzugsweise zwischen der Festigkeitszone und der Prüfzone eine Freizone angeordnet ist, mit der die Litzen nicht verbunden sind. Durch die Freizone wird sichergestellt, dass Risse der Schweißverbindung nicht von der Prüfzone auf die Festigkeitszone übergreifen.
Der vorherbestimmte Druck, mit dem der Pressstößel gegen die Litzen gedrückt wird, kann beispielsweise zwischen 10 % und 30 % des Festigkeitswertes eines Materials der Litzen liegen. Die Litzen können beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder auch Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Vorzugsweise liegt der vorherbestimmte Druck zwischen 15 % und 25 % des Festigkeitswertes des Litzenmaterials, wobei sich besonders Werte zwischen 18 % und 22 % als vorteilhaft erwiesen haben.
In einer Ausführungsform wird die Eindringtiefe des Pressstößels in die erste Öffnung anhand einer Auslenkung eines distalen Endes des Pressstößels über eine Schweißseite des Kontaktteils, auf der die Litzen an dem Kontaktteil angeschweißt sind, ermittelt. Die Qualität der Schweißverbindung wird dann als in Ordnung bewertet, wenn die Auslenkung trotz des Drückens des Pressstößels gegen die Litzen einen Auslenkungsgrenzwert nicht übersteigt. Dieser Auslenkungsgrenzwert kann insbesondere vom Durchmesser der ersten Öffnung und der Form des Pressstößels abhängig sein. Er kann beispielsweise bei 0,5 mm liegen, wenn die erste Öffnung z.B. einen Durchmesser von 3 mm aufweist.
Häufig wird man alle drei hier vorgestellten Messverfahren miteinander kombinieren wollen. Beispielsweise ist es möglich, zunächst mithilfe einer Wärmebildkamera während des Schweißvorgangs die Temperatur der Schweißverbindung zu überwachen. Anschließend wird mithilfe eines Messstößels eine Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in einen Schweißverbindungszugang gemessen. Ganz am Schluss erfolgt eine möglicherweise zerstörende Prüfung mithilfe des Pressstößels. Um eine klare Trennung zwischen der Messung mit dem Messstößel und dem Pressstößel zu erreichen, ist es bevorzugt, dass der Pressstößel im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist, aber entlang seiner Achse länger ist als an seinem Umfang, damit der Pressstößel beim Drücken gegen die Litzen den Plastifizierungsgrat nicht berührt. Beispielsweise wäre es möglich, an einem distalen Ende des Zylinders eine Halbkugel anzuordnen, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf ein Kontaktteil, auf einen Schweißkontakt und auf ein Verfahren mit insbesondere drei Ausführungsformen beschrieben. Sofern nichts anderes angegeben ist, können die Merkmale des Kontaktteils analog auf den Schweißkontakt und das Verfahren angewendet werden und umgekehrt. Die Merkmale sind also frei miteinander kombinierbar.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden sollen weitere Details und damit zusammenhängende Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Dabei zeigen:
1a und 1b eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils;
1c eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts;
2a und 2b eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils;
2c eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts;
3a und 3b eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils;
3c eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts;
4 einen Temperatursensor in einem Schweißverbindungszugang;
5 einen Messstößel in einem Schweißverbindungszugang;
6a und 6b einen Pressstößel in einem Schweißverbindungszugang und
7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche und gleichwirkende Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen benannt.
Die 1a und 1b illustrieren eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils 1 aus Kupfer. In 1a ist das Kontaktteil 1 von der Seite und in 1b von oben dargestellt. Das Kontaktteil 1 besitzt einen Schweißbereich 2 zum Anschweißen von Litzen einer elektrischen Leitung, der in 1a im Schnitt gezeigt ist. Im Schweißbereich 2 ist eine Öffnung 3 angeordnet, um einen Zugang zu einer Schweißverbindung zwischen dem Kontaktteil 1 und den Litzen zu ermöglichen.
Die 1c zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts 4 mit dem Kontaktteil 1 und einer elektrischen Leitung 5 mit Litzen 6, die im Schweißbereich 2 mittels einer Ultraschweißverbindung mit dem Kontaktteil 1 verschweißt sind. In die Öffnung 3 ist ein Plastifizierungsgrat 7 eingedrungen, der sich mit dem Innenumfang der Öffnung 3 verbunden hat.
Die 2a und 2b zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils 8 aus Kupfer. Das Kontaktteil 8 unterscheidet sich von dem Kontaktteil 1 dadurch, dass es eine Festigkeitszone 9 und eine Prüfzone 10 im Schweißbereich 2 aufweist. Die Festigkeitszone 9 dient der Herstellung einer ausreichenden Festigkeit der Schweißverbindung, während in der Prüfzone auch zerstörende Prüfmethoden gefahrlos angewendet werden können. In der Prüfzone 10 sind zwei Öffnungen 11, 12 angeordnet, die einen Zugang zu der Schweißverbindung zwischen dem Kontaktteil 8 und den Litzen ermöglichen sollen.
In der 2c ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts 13 illustriert. Dieser Schweißkontakt 13 umfasst ein Kontaktteil 8 und wiederum eine elektrische Leitung 5 mit Litzen 6, die mit dem Kontaktteil 8 verschweißt sind. Durch den Ultraschallschweißvorgang haben sich in den Öffnungen 11 und 12 wiederum Plastifizierungsgrate 7 gebildet.
Die 3a und 3b zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils 14. Das Kontaktteil 14 ist in 3a wiederum in einer seitlichen Sicht dargestellt, wobei der Schweißbereich in einer Schnittdarstellung gezeigt ist, während in 3b das Kontaktteil 14 von oben zu sehen ist. Der Schweißbereich 2 ist diesmal unterteilt in eine Festigkeitszone 9, eine Prüfzone 10 und eine Freizone 16, die zwischen der Festigkeitszone 9 und der Prüfzone 10 angeordnet ist. In der Prüfzone 10 befindet sich eine erste Öffnung 11 und in der Festigkeitszone 9 eine zweite Öffnung 15.
In der 3c ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts 17 gezeigt. Dieser umfasst das Kontaktteil 14, wobei die Litzen 6 der elektrischen Leitung 5 sowohl in der Festigkeitszone 9 als auch der Prüfzone 10 mit dem Kontaktteil 14 verschweißt sind. Mit der Freizone 16, die zwischen der Prüfzone 10 und der Festigkeitszone 9 liegt, sind die Litzen 6 hingegen nicht verbunden, damit sich eine zerstörende Prüfung in der ersten Öffnung 11 nicht auf die Festigkeitszone 9 auswirken kann.
Die 4 zeigt einen Temperatursensor 18 in der zweiten Öffnung 15. Der Temperatursensor 18 ermittelt Prüfdaten, während die Litzen mit dem Kontaktteil 14 verschweißt werden. Beim Temperatursensor 18 kann es sich beispielsweise um eine Wärmebildkamera handeln, die während des Verschweißens ein Wärmebild aufnimmt, das anschließend analysiert wird, um daraus Rückschlüsse auf die Qualität der Schweißverbindung zu ziehen.
In der 5 ist ein Messstößel 19 in der zweiten Öffnung 15 dargestellt. Die Litzen 6 wurden mittels Ultraschallschweißen bereits mit dem Kontaktteil 14 verschweißt, so dass sich ein Plastifizierungsgrat 7 gebildet hat. Der Messstößel 19 wird in die zweite Öffnung 15 eingeführt, bis er an den Plastifzierungsgrat 7 stößt, der sich durch das Ultraschallschweißen am Innenumfang der zweiten Öffnung 15 gebildet hat. Aufgrund des Plastifizierungsgrats 7 kann der Messstößel 19 nicht ganz bis an die Litzen 6 herangeführt werden, so dass die Eindringtiefe des Messstößels 19 kleiner ist als die Stärke des Kontaktteils 14. In Kenntnis der Stärke des Kontaktteils 14 und der Eindringtiefe des Messstößels 19 in die zweite Öffnung 15 kann die Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats 7 in die zweite Öffnung 15 ermittelt werden. Anhand eines vorherbestimmten Eindringmindestwertes kann dann entschieden werden, ob die Qualität der Schweißverbindung in Ordnung ist.
In den 6a und 6b ist ein Pressstößel 20 in der ersten Öffnung 11 in der Prüfzone 10 dargestellt. Der Pressstößel 20 weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf, aber ist entlang seiner Achse mit einer Halbkugel 21 derart verlängert, dass er entlang seiner Achse länger ist als an seinem Umfang, damit der Pressstößel 20 beim Drücken gegen die Litzen 6, die mit dem Kontaktteil 14 verschweißt sind, den Plastifizierungsgrat 7 nicht berührt. In 6a wird der Pressstößel 20 mit 20 % des Festigkeitswertes des Materials der Litzen gegen die Litzen 6 gedrückt. Das distale Ende 22 des Pressstößels 20 ist über die Schweißseite 23 des Kontaktteils leicht ausgelenkt. In 6a halten die Litzen dem Druck Stand. Die Schweißverbindung reißt also nicht vom Kontaktteil 14 ab. In 6b ist eine Situation gezeigt, in der die Schweißverbindung aufgrund des Drucks des Pressstößels 20 aufbricht. Entsprechend lösen sich die Litzen vom Kontaktteil 14. Aufgrund der Freizone 16 (siehe 3c) kann sich dieser Abriss jedoch nicht bis in die Festigkeitszone 9 fortpflanzen. In 6a kann die Qualität der Schweißverbindung aufgrund der niedrigen Auslenkung des Pressstößels über die Schweißseite 23 als in Ordnung klassifiziert werden, während in 6b die Schweißverbindung nicht in Ordnung ist.
Die 7 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens M. Dem dargestellten Beispiel des Verfahrens M liegt die dritte Ausführungsform des Schweißkontakts 17 zugrunde. In Schritt S1 wird zunächst die dritte Ausführungsform des Kontaktteils 14 (siehe 3a) bereitgestellt. In Schritt S2 wird eine Wärmebildkamera in die zweite Öffnung 15 eingeführt. In Schritt S3 werden die Litzen 6 mittels eines Ultraschallschweißverfahrens mit dem Kontaktteil 14 verschweißt. Während des Schweißvorgangs macht die Wärmebildkamera in der zweiten Öffnung 15 in Schritt S4 mehrere Bilder von der Schweißverbindung, die in Schritt S5 bewertet werden. Wenn die Schweißverbindung aufgrund der Bilder der Wärmebildkamera als „nicht in Ordnung“ klassifiziert wird, verzweigt das Verfahren M zu Schritt S6, in welchem eine Ausschussbehandlung erfolgt. Wenn aufgrund der gemessenen Temperaturen die Schweißverbindung als „in Ordnung“ klassifiziert wird, verzweigt das Verfahren M zu Schritt S7.
In Schritt S7 wird ein Messstößel 19 in die zweite Öffnung 15 eingeführt. Mithilfe des Messstößels wird in Schritt S8 eine Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats 7 in die zweite Öffnung 15 ermittelt. In Schritt S9 erfolgt eine entsprechende Bewertung der Eindringtiefe. Wenn die Eindringtiefe nicht ausreichend ist, wird zu Schritt S6 verzweigt, in welchem eine Ausschussbehandlung erfolgt. Wenn die Eindringtiefe ausreichend ist, wird mit Schritt S10 fortgefahren.
In Schritt S10 wird ein Pressstößel 20 in die erste Öffnung 11 eingeführt, bis der Pressstößel 20 auf die Litzen 6 stößt. Dort wird der Pressstößel 20 gegen die Litzen 6 mit einem Druck von 20 % des Festigkeitswertes des Materials der Litzen 6 gedrückt. In Schritt S11 wird eine Auslenkung des distalen Endes 22 des Pressstößels 20 über die Schweißseite 23 des Kontaktteils 14 ermittelt. In Schritt S12 erfolgt wiederum eine Bewertung. Wenn die Auslenkung aufgrund des Drückens des Pressstößels 20 gegen die Litzen 6 einen Auslenkungsgrenzwert überschreitet, wird wiederum zu Schritt S6 verzweigt, in dem eine Ausschussbehandlung vorgenommen wird. Ansonsten wird die Schweißverbindung endgültig als in Ordnung klassifiziert, so dass der Schweißkontakt in Schritt S13 in einem Fahrzeug verwendet werden kann.
Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den gezeigten Ausführungsformen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: erste Ausführungsform eines Kontaktteils
2: Schweißbereich
3: Öffnung
4: erste Ausführungsform eines Schweißkontakts
5: elektrische Leitung
6: Litzen
7: Plastifizierungsgrat
8: zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils
9: Festigkeitszone
10: Prüfzone
11: Öffnung
12: Öffnung
13: zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts
14: dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktteils
15: zweite Öffnung
16: Freizone
17: dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißkontakts
18: Temperatursensor
19: Messstößel
20: Pressstößel
21: Halbkugel
22: distales Ende
23: Schweißseite
S1: Bereitstellen der dritten Ausführungsform des Kontaktteils
S2: Einführen einer Wärmebildkamera in die zweite Öffnung
S3: Verschweißen der Litzen mit dem Kontaktteil mittels Ultraschallschweißen
S4: Ermitteln von Prüfdaten durch die Wärmebildkamera
S5: Bewerten der Qualität der Schweißverbindung
S6: Ausschussbehandlung
S7: Einführen des Messstößels in die zweite Öffnung
S8: Ermitteln einer Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in die zweite Öffnung
S9: Bewerten der Qualität der Schweißverbindung aufgrund der Eindringtiefe
S10: Einführen eines Pressstößels in die erste Öffnung und Drücken gegen die Litzen
S11: Ermitteln einer Auslenkung des distalen Endes des Pressstößels über die Schweißseite des Kontaktteils
S12: Bewerten der Qualität der Schweißverbindung
S13: Verwenden des Schweißkontakts
M: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens

Claims

Kontaktteil (1, 8, 14), insbesondere aus Metall, mit einem Schweißbereich (2) zum Anschweißen von Litzen (6) einer elektrischen Leitung (5), wobei das Kontaktteil (1, 8, 14) im Schweißbereich (2) zumindest einen Schweißverbindungszugang (3, 11, 12, 15), insbesondere eine Öffnung, aufweist, um einen Zugang zu einer Schweißverbindung zwischen dem Kontaktteil (1, 8, 14) und den Litzen (6) zu ermöglichen.
Kontaktteil (8, 14) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schweißbereich (2) eine Festigkeitszone (9) zum Herstellen einer ausreichenden Festigkeit der Schweißverbindung zwischen den Litzen und dem Kontaktteil und eine von der Festigkeitszone verschiedene Prüfzone (10) zum Überprüfen einer Qualität der Schweißverbindung aufweist, wobei in der Prüfzone (10) eine erste Öffnung (11) als ein Schweißverbindungszugang angeordnet ist, die insbesondere einer Prüfung der Schweißverbindung dient, die die Schweißverbindung schädigen kann.
Kontaktteil (14) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in der Festigkeitszone (9) eine zweite Öffnung (15) als ein Schweißverbindungszugang angeordnet ist, die einer Prüfung der Schweißverbindung dient, die die Schweißverbindung nicht schädigen kann.
Schweißkontakt (4, 13, 17) mit einem Kontaktteil (1, 8, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer elektrischen Leitung (5) mit Litzen (6), die im Schweißbereich (2) mittels einer Schweißverbindung, insbesondere einer Reibschweißverbindung, mit dem Kontaktteil (1, 8, 14) verschweißt sind.
Schweißkontakt (17) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schweißverbindung einen ersten Teil aufweist, der die Litzen (6) mit der Festigkeitszone (9) verbindet, und einen zweiten Teil aufweist, der die Litzen (6) mit der Prüfzone (10) verbindet, wobei vorzugsweise zwischen der Festigkeitszone (9) und der Prüfzone (10) eine Freizone (16) angeordnet ist, mit der die Litzen (6) nicht verbunden sind.
Verfahren (M) zum Überprüfen einer Qualität einer Schweißverbindung eines Schweißkontakts nach Anspruch 4 oder 5, mit den Schritten – Bereitstellen eines Kontaktteils (S1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – Verschweißen von Litzen (S3) einer elektrischen Leitung mit dem Schweißbereich des Kontaktteils, um einen Schweißkontakt nach Anspruch 4 oder 5 herzustellen, – Einführen eines Prüfwerkzeugs (S2, S7, S10) in einen Schweißverbindungszugang des Kontaktteils, – Ermitteln von Prüfdaten (S4, S8, S11) mittels des Prüfwerkzeugs und – Bewerten der Qualität der Schweißverbindung (S5, S9, S12) aufgrund der Prüfdaten.
Verfahren (M) nach Anspruch 6, wobei – als Prüfwerkzeug ein Temperatursensor (18), insbesondere eine Wärmebildkamera, verwendet wird und – die Prüfdaten während des Verschweißens mittels des Temperatursensors ermittelt werden (S4).
Verfahren (M) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Qualität der Schweißverbindung als in Ordnung bewertet wird, wenn die Prüfdaten einen gemessenen Temperaturwert umfassen, der einen Temperaturgrenzwert überschreitet.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei – das Verschweißen (S3) mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, erfolgt, – als Prüfwerkzeug ein Messstößel (19) verwendet wird, der in den Schweißverbindungszugang eingeführt wird, bis der Messstößel auf einen Plastifizierungsgrat stößt, der sich durch das Reibschweißen an Rändern des Schweißverbindungszugangs oder an einem Innenumfang des Schweißverbindungszugangs gebildet hat, und – als Prüfdaten aufgrund einer Eindringtiefe des Messstößels (19) in den Schweißverbindungszugang eine Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in den Schweißverbindungszugang ermittelt wird (S8).
Verfahren (M) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Qualität der Schweißverbindung als in Ordnung bewertet wird, wenn die Eindringtiefe des Plastifizierungsgrats in den Schweißverbindungszugang einen vorherbestimmten Eindringmindestwert überschreitet, wobei der Eindringmindestwert bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,4 mm, liegt.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei – als Prüfwerkzeug ein Pressstößel (20) verwendet wird, der in die erste Öffnung (11) in der Prüfzone (10) eingeführt wird, bis der Pressstößel die Litzen (6) der elektrische Leitung (5) berührt, und anschließend gegen die Litzen (6) mit einem vorherbestimmten Druck gedrückt wird, – wobei als Prüfdaten eine Eindringtiefe des Pressstößels (20) in die erste Öffnung (11) ermittelt wird.
Verfahren (M) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der vorherbestimmte Druck zwischen 10% und 30%, vorzugsweise zwischen 15% und 25%, besonders bevorzugt zwischen 18% und 22%, des Festigkeitswertes eines Materials der Litzen (6) liegt.
Verfahren (M) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Eindringtiefe des Pressstößels (20) in die erste Öffnung (11) anhand einer Auslenkung ein distales Ende (22) des Pressstößels über eine Schweißseite (23) des Kontaktteils, auf der die Litzen (6) an dem Kontaktteil (14) angeschweißt sind, ermittelt wird und die Qualität der Schweißverbindung als in Ordnung bewertet wird, wenn die Auslenkung trotz des Drückens des Pressstößels (20) gegen die Litzen (6) einen Auslenkungsgrenzwert nicht übersteigt.
Verfahren (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei der Pressstößel (20) im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist, aber entlang seiner Achse länger ist als an seinem Umfang, damit der Pressstößel (20) beim Drücken gegen die Litzen (6) einen Plastifizierungsgrat (7) nicht berührt.