DE2250836C3

DE2250836C3 - Process for the production of an end piece of an electrical conductor made of aluminum cores that can be connected to a connecting terminal

Info

Publication number: DE2250836C3
Application number: DE19722250836
Authority: DE
Inventors: Marvin E. Bradford Woods Pa-(V-St-A.) Hartz
Original assignee: Essex International Inc
Current assignee: Essex International Inc
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1976-05-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Verbindungsklemme verbindbaren Endstückes eines aus Aluminiumadern bestehenden elektrischen Leiters, bei dem die Adern mit leitendem Metall beschichtet werden.The invention relates to a method for producing an end piece that can be connected to a connecting terminal an electrical conductor made of aluminum cores, in which the cores are covered with conductive metal be coated.

Beispielsweise bei der Herstellung von Batterie- do kabeln werden Kabel aus Aluminiumadern verwendet. Auf der Oberfläche der Adern bildet sich sehr leicht eine einen hohen Widerstand aufweisende Oxydschicht. Nach einem bekannten Verfahren wird diese Oxydschicht mit Hilfe chemischer Hilfsmittel entfernt. Die- &5 ses Verfahren hat den Nachteil, daß das Flußmittel bei Vorhandensein von Feuchtigkeit ein Oxyd erzeugt, welches das Aluminium angreift, wodurch der LeiterFor example in the manufacture of battery do cables, cables made from aluminum cores are used. Forms on the surface of the veins very easily a high resistance oxide layer. According to a known method, this oxide layer removed with the help of chemical aids. This & 5 ses method has the disadvantage that the flux with The presence of moisture creates an oxide which attacks the aluminum, causing the conductor

fehlerhaft wird. .becomes faulty. .

Aus der DT-PS 5 15 939 ist es bekannt, ein Endstück eines aus Aluminiumadern bestehenden elektrischen Freileitungsseils zur Verbindung mit einer Verbindungsklemme derart auszubilden, daß die einzelnen Aluminiumadern des Leitungsseiis miteinander verlötet oder aber verschweißt werdenFrom DT-PS 5 15 939 it is known, an end piece of an electrical consisting of aluminum wires To train overhead cable for connection to a connecting terminal so that the individual Aluminum cores of the line rope are soldered to one another or welded

Aus der DT-PS 7 20 629 ist ferner ein Verfahren zum Verlöten von Gegenständen aus Aluminium bekannt, bei dem die zu verlötenden Teile während des Aufbringens des Lotes oder während des Lötvorganges wenigstens an der Lötstelle in mechanische Schwingungen hoher Frequenz versetzt werden. Dabei werden die Aluminiumadern in nüssiges Lot getaucht, welches in einem Gefäß enthalten ist, welches in mechanische Schwingungen versetzt wird. Durch dieses Verfahren soll sichergestellt werden, daß sich das Lot gut mit dem Aluminium verbindet.From DT-PS 7 20 629 is also a method for Soldering of objects made of aluminum known, in which the parts to be soldered during the application of the solder or during the soldering process at least at the soldering point in mechanical vibrations high frequency. The aluminum cores are dipped in nutty solder, which is contained in a vessel, which is set in mechanical vibrations. Through this procedure to ensure that the solder bonds well with the aluminum.

In üblicher Weise wird das freie Ende eines Aluminiumkabels mit einem Lötmittel versehen, um die Berührungsspannung möglichst niedrig zu halten, die zwischen dem Aluminiumkabel und dem damit zu verbindenden Kontaktstück entsteht, welches aus einem anderen Metall gebildet ist. Die nach dem bekannten Verfahren für mit Lötmittel versehenen Aluminiumkabel aus feinen Adern haben den Nachteil, daß insbesondere die innenliegenden Adern wegen des sich schnell bildenden Oxydationsfilms nicht einwandfrei mit dem Lötmittel verbunden werden.Conventionally, solder is applied to the free end of an aluminum cable in order to secure the Keep contact voltage as low as possible between the aluminum cable and the one to be connected to it Contact piece is created, which is formed from a different metal. The one after the known Processes for fine-strand aluminum cables provided with solder have the disadvantage that in particular the inner cores are not flawless because of the rapidly developing oxidation film connected to the solder.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, durch das in einfacher Weise ein einwandfreies Endstück für einen solchen Leiter hergestellt werden kann, bei dem die Verbindung zwischen Lot und Aluminiumadern auch bei den innenliegenden Adern nicht gestört wird.The object of the invention is to create a method of the type described at the outset, by means of which in a simple manner Way a flawless end piece for such a conductor can be made, in which the connection between solder and aluminum cores is not disturbed even with the inner cores.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch Verschweißen der dünnen Adern an einem Ende des Leiters zu einer fe sten Spitze, Eintauchen des Leiterendes in ein Bad geschmolzenen elektrisch leitenden Metalls und ein InSchwingung-Versetzen des Endes mit einer zum Entfernen der Oxydschicht auf den Adern ausreichenden Frequenz und Beschichten der Adern mit dem leitenden Metall und anschließendem Herausnehmen des Leiters aus dem Bad.This object is achieved by a method of the type described at the beginning, which according to the invention is characterized by welding the thin wires at one end of the conductor to a fe First tip, dipping the end of the conductor in a bath of molten electrically conductive metal and vibrating it of the end at a frequency sufficient to remove the oxide layer on the wires and coat the wires with the conductive Metal and then removing the conductor from the bath.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß das Endstück eine feste Spitze besitzt und daß alle das Kabel bildenden Enden gleichmäßig mit Lot beschichtet werden, ohne daß eine Behandlung mit Flußmittel erforderlichThis method has the advantage that the end piece has a fixed point and that all of them form the cable Ends are evenly coated with solder without the need for flux treatment

Die Schritte des Verfahrens nach der Erfindung und ein Ausführungsbeispiel eines danach gefertigten Leiters sind in den Figuren dargestellt. Es zeigtThe steps of the method according to the invention and an embodiment of a conductor manufactured therefrom are shown in the figures. It shows

F i g. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Schritte des Verfahrens nach der Erfindung,F i g. 1 is a diagram showing the steps of the method according to the invention,

F i g. 2 eine bruchstückhafte Teilansicht eines Endes eines Litzenkabels, das für die Verzinnung und Ausbildung seines Endes vorgesehen ist,F i g. Figure 2 is a fragmentary, fragmentary view of one end of a stranded cable used for tinning and formation its end is foreseen,

F i g. 3 eine teilweise geschnitten dargestellte Aufsicht zur Illustration eines typischen Batteriekabels.F i g. 3 shows a partially sectioned plan view to illustrate a typical battery cable.

Ein gernäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestelltes Batteriekabel ist mit 1 bezeichnet und weist eine Mehrzahl von einzelnen Adern 2 aus vorzugsweise leicht verdrillten Aluminiumdrähten auf zum Bilden eines langgestreckten Leiters 3 mit geeigneter Länge und Durchmesser. Ein typisches Kabel ist gebildet aus 127 Drähten von etwa 0,36 mm Durchmesser. Der Lei-A prepared according to the method of the invention Battery cable is denoted by 1 and preferably has a plurality of individual wires 2 slightly twisted aluminum wires to form an elongated conductor 3 with a suitable length and diameter. A typical cable is made up of 127 wires approximately 0.36 mm in diameter. The Lei

ier besitzt gewöhnlich eine äußere Schicht aus Gummi oder anderem Isolationsmaterial 4, welches an den Enden mit nicht gezeigten herkömmlichen Maschinen zum Entfernen der Isolation entfern', worden ist, so daß die Enden des Leiters frei sind.ier usually has an outer layer of rubber or other insulating material 4, which at the ends with conventional machines not shown for removing the insulation has been removed, so that the ends of the conductor are free.

Die freien Enden des Aluminiumkabels werden nach herkömmlicher Weise mit einer Schicht 5 aus Löimitte! oder einer Zink-Zinn-Legierung versehen, um die Berührungsspannung möglichst niedrig zu halten, die entsteht zwischen dem Aluminiumkabel und den Kontaktstücken, welche aus anderen Metallen gebildet und so geformt sind, daß sie an die entgegengesetzten Enden des Leiters passen. In der gezeigten Ausführungsform weist eine kupferhaltige Klemme 6 eine Hülse 7 auf. die an einem Ende des Leiters befestigt ist, und eine Blei-Zinn-Legierungs-Batterieanschlußklemme 8 mit einer Hülse 9, die am entgegengesetzten Ende des Leiters befestigt ist. Insoweit ist der Aufbau des beschriebenen Batteriekabels gleich dem bei bekannten Kabeln.The free ends of the aluminum cable are conventionally covered with a layer 5 from the middle of the Löim! or a zinc-tin alloy to keep the contact voltage as low as possible arises between the aluminum cable and the contact pieces, which are made of other metals and shaped to mate with opposite ends of the conductor. In the embodiment shown a copper-containing terminal 6 has a sleeve 7. which is attached to one end of the conductor, and a lead-tin alloy battery terminal 8 with a sleeve 9 attached to the opposite end of the conductor. So far is the structure of the battery cable described is the same as that of known cables.

Ein der Luft ausgesetzter Aluminiumdraht oder ein Aluminiumkabel oxydiert schnell und bildet einen Oxydationsfilm auf seiner Oberfläche, der einen hohen Widerstand besitzt. Es ist bekannt, daß das Vibrieren eines festen Drahtes oder Bandes aus Aluminium bei Ultraschallschwingungen einen Aluminiumoxydfilm vom Draht oder Band abreiben und entfernen kann. Es ist auch bekannt, daß Ultraschallschwingungen eines festen Aluminiumdrahtes, der in ein Bad geschmolzenen Lötmittels oder einer Zink- Zinn-Legierung eingetaucht ist, nicht nur das Aluminiumoxyd vom Draht abreibt, sondern auch auf den Draht eine Schicht aus geschmolzenem Lötmittel oder aus der Legierung mit extrem guter metallurgischer Bindung zwischen den beiden darauf aufbringt Diese Vorgänge konnten bisher nicht auf Leiter angewendet werden, die aus einer Mehrzahl von Litzendrähten und so fein hergestellt sind, wie sie für Batteriekabel benötigt werden, weil die feinen Litzendrähte einfach mitschwingen oder vibrieren mit dem Ergebnis, daß der Oxydfilm nicht abgerieben wird. Folglich bleibt der den hohen Widerstand aufweisende Aluminiumfilm auf den Litzendrähten des Leiters bestehen und die Oxydschicht muß wieder mit dem vorgenannten chemischen Flußmittel entfernt werden.An aluminum wire or cable exposed in the air will quickly oxidize and form one Oxidation film on its surface, which has a high resistance. It is known that vibrating a solid wire or strip made of aluminum with ultrasonic vibrations an aluminum oxide film rub off and remove from the wire or tape. It is also known that ultrasonic vibrations of a solid aluminum wire immersed in a bath of molten solder or a zinc-tin alloy is not only rubs off the aluminum oxide from the wire, but also creates a layer on the wire molten solder or the alloy with extremely good metallurgical bond between the both on it. Up to now, these processes could not be applied to conductors consisting of a Multiple stranded wires and manufactured as fine as they are required for battery cables because the fine stranded wires simply resonate or vibrate with the result that the oxide film is not rubbed off will. As a result, the high resistance aluminum film remains on the stranded wires of the Conductor exist and the oxide layer must be removed again with the aforementioned chemical flux will.

Ein gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestelltes Batteriekabel ermöglicht es, den vorteilhaften Effekt der Ultraschallreinigung des Leiters in einem Bad aus geschmolzenem Lötmittel oder Zink-Zinn-Legierung auszunutzen, ohne daß ein beizendes Flußmittel verwendet werden muß. Dieses Ergebnis wird dadurch erzielt, daß die Enden der einzelnen Adern 2 zusammengeschmolzen oder verschweißt werden, so daß an jedem Ende des Leiters 3 ein fester Kopf 10 entsteht. Das Verschmelzen der Litzen an den Enden des Leiters kann durch eine herkömmliche Kohlelichtbogenlampe, die genügend Hitze erzeugt, bewirkt werden. Sobald die einzelnen Litzendrähte aufgeschmolzen sir.d, wird der Leiter aus der Kohlelichtbogenlampe herausgenommen, woraufhin diese fest werden und den Kopf 10 bilden, in dem alle Litzendrähte verbunden sind.A battery cable produced according to the method according to the invention enables the advantageous Effect of ultrasonic cleaning of the conductor in a bath of molten solder or zinc-tin alloy exploit without the need to use a caustic flux. This result will achieved in that the ends of the individual wires 2 are fused or welded together, so that a fixed head 10 is formed at each end of the conductor 3. The fusing of the strands at the ends of the conductor can be effected by a conventional carbon arc lamp which generates sufficient heat. As soon as the individual stranded wires are melted, the conductor is made of the carbon arc lamp taken out, whereupon these solidify and form the head 10, in which all stranded wires are connected are.

Die Enden des freigelegten Leiters könnten verzinnt werden durch Eintauchen in ein Ultraschallbad aus geschmolzenem Lötmittel oder aus Zink-Zinn-Legierung, welches eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Aluminiumlitzen 2 hat.The ends of the exposed conductor could be tinned out by immersion in an ultrasonic bath molten solder or zinc-tin alloy, which has a temperature below the Melting point of the aluminum strands 2 has.

Die Schwingung wird mit einer herkömmlichen Ultraschall-Vibrationsvorrichtung erzeugt. Der Leiter wird eingetaucht in das geschmolzene Metallbad bis kurz vor die Isolation und wird mit einer Ultraschallschwingung von über 20 kHz behandelt. Der thermische und der chemische Vorgang dabei erzeugen einen genügend großen Abrieb des Oxydfilms vom Leiter und ermöglichen, daß die Zinnlegierung metallurgisch mit den Aluminiumdrähten verbunden wird. Das verschmolzene Ende des Leiters liefert eine geeignete mechanische Festigkeit für die einzelnen Litzen des Leiters, so daß eine Schwingung der einzelnen Drähte als Antwort auf die angewandte Ultraschallfrequenz vermieden wird, wodurch es möglich wird, daß die einzelnen Litzendrähte sauber von dem Oxydfilm befreit und metallurgisch mit der Zinnlegierung verbunden werden. Nach dem Verzinnen der Enden des Leiters können die Klemme 6 und die Anschlußklemme 8 auf den Leiter aufgesteckt werden. Das Aufbringen der Klemmen kann durch herkömmliche Mittel erfolgen, etwa durch Spritzgießen oder durch Löten oder durch Aufschrumpfen einer vorverzinnten Messingklemme auf den Leiter mit einer solchen Kraft, daß die Schicht 5 fließend oder plastisch wird und dadurch eine metallurgische Verbindung zwischen der Klemme und dem Leiter bildet.The vibration is generated with a conventional ultrasonic vibration device. The head is immersed in the molten metal bath until just before the insulation and is vibrated with ultrasound handled by over 20 kHz. The thermal and the chemical process create one sufficiently large abrasion of the oxide film from the conductor and allow the tin alloy to be metallurgical connected to the aluminum wires. The fused end of the conductor provides a suitable one mechanical strength for the individual strands of the conductor, so that an oscillation of the individual wires in response to the applied ultrasonic frequency is avoided, thereby making it possible that the individual Litz wires cleanly freed from the oxide film and metallurgically connected to the tin alloy will. After the ends of the conductor have been tinned, terminal 6 and connecting terminal 8 can open be attached to the conductor. The clamps can be applied by conventional means, for example by injection molding or soldering or by shrinking on a pre-tinned brass clamp on the conductor with such a force that the layer 5 is flowing or plastic and thereby a forms a metallurgical connection between the terminal and the conductor.

Ein anderer Vorteil des Verschmelzens der Enden der Drähte 2 besteht darin, daß alle Drähte oder Litzen an ihren Enden miteinander verbunden sind und dadurch alle Drähte den Strom weiterleiten, unabhängig davon, ob die Aluminiumoxydschicht von den inneren Litzendrähten des Kabels entfernt worden ist oder nicht.Another advantage of fusing the ends of the wires 2 is that all of the wires or strands are connected at their ends and thereby all wires conduct the current independently whether the aluminum oxide layer has been removed from the inner stranded wires of the cable or not.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing an end piece that can be connected to a connecting clamp an electrical conductor made of aluminum cores, in which the cores are covered with conductive metal are coated, characterized by welding the thin wires (2) on one end of the conductor (1) to a fixed point (10), immersing the end of the conductor in a bath molten electrically conductive metal and vibrating the end with a Remove the oxide layer on the wires with sufficient frequency and coat the wires with is the conductive metal (5) and then removing the conductor from the bath.

2. The method according to claim I, characterized in that that the conductive metal has a melting point which is below that of the wires (2).

3. The method according to claim 2, characterized in that the conductive metal is a Zinc-tin alloy is.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a clamp (6,8) is applied to one end of the conductor (3) using such a force that the conductive metal flows and a metallurgical connection between the conductor (3) and the terminal (6,8) arises.

5. Electrical conductor from a plurality of electrically conductive aluminum cores, produced according to one of the methods according to claims 1 to 3, characterized in that the wires (2) on one end of the conductor (3) are fused together to form a solid head (10) and that one end of the conductor (3) is coated with pus conductive metal (5).

6. Electrical conductor according to claim 5, characterized in that the conductive metal (5) of the Layer is unequal to the metal of the wires (2).

7. Electrical conductor according to claim 6, characterized in that the conductive metal consists of a Zinc-tin alloy is made.

8. Electrical conductor according to one of claims 5 to 7, characterized in that an electrical conductive terminal (6,8) is firmly applied to one end of the conductor (3) and that the coating (5) metallurgically connected to the conductor (3) and the terminal (6,8).