DE2837046A1

DE2837046A1 - Schweissverfahren

Info

Publication number: DE2837046A1
Application number: DE19782837046
Authority: DE
Inventors: Claude Teytaud
Original assignee: Motorola Automobile SA
Current assignee: Motorola Automobile SA
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB2003069B; FR2400986A1; JPS5462951A; ES472858A1; CA1087425A; US4219249A; FR2400986B1; GB2003069A; ZA783676B; BR7805508A

Description

Schweißverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Verschweißen eines metallischen im allgemeinen leitenden Drahtes mit einem gleichermaßen metallischen und leitenden Teil durch Ultraschall.

Bei einer bekannten Technik bringt man zur Verwirklichung einer solchen Schweißverbindung den Draht oder einen Teil seiner Länge in Kontakt mit einer der Außenflächen des Teils mit dem er verschweißt werden soll, wobei es gleichgültig ist, ob es sich um ein Endteil des Drahtes handelt oder nicht,, Dann drückt man eine aktive Fläche einer Elektrode, die einen Ultraschallgenerator enthält, auf den Draht, wobei dabei ein vorbe stimmtet· Druck angewendet wird. Daraufhin wird der so eingelegte Draht der Wirkung einer von der Elektrode ausgehenden Ultraschallschwingung während einer vorbestimmten Zeit ausgesetzt. Wenn die Elektrode zurückgezogen wird, ist der Draht in der Umgebung der Anwendung abgeplattet und haftet fest an dem Teil.

Um jedoch dieses Ergebnis zu erzielen, muß der Draht in bezug auf das Teil sehr unbeweglich sein, damit es zwischen dem Teil

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und dem Draht in der Zeit, in der der "Schwingdruck" auf sie ausgeübt wird, keine Relativbewegung gibt. Da außerdem der verschweißte Teil des Drahtes abgeplattet ist, enthält der Draht in der Umgebung zwischen dem übergang von dem abgeplatteten und verschweißten Teil zu dem oder den nicht abgeplatteten und nicht verschweißten Teilen eine schwache bzw. brüchige Zoneο

Durch die· vorliegende Erfindung soll einerseits während des Schweißens eine große Unbeweglichekeit des Drahtes auf der Fläche des Teils gewährleistet i-jerden. Andererseits sollen brüchige Zonen des Drahtes vermieden werden= Dies wird durch eine Verbesserung des herkömmlich verwendeten Ultraschallschweißverfahrens bewirkt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft daher eine Verbesserung des Verfahrens zum Verschweißen eines metallischen Drahtes auf einer der Außenflächen eines ebenfalls metallischen Teils mittels Ultraschall, bei dem man in an sich bekannter Weise die zu verschweißenden Teile der Wirkung eines von einer Elektrode eines Ultraschallgenerators ausgehenden Ultraschalldruckes ausgesetzt werden, wobei die Elektrode unter einem vorbestimmten Druck auf den sich mit der Fläche in Kontakt befindlichen Draht gedrückt wircL

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Nach der vorliegenden Erfindung wird vor dem Schweißen auf der Oberfläche des Teils eine in bezug auf die Fläche der anzuwendenden Elektrode geneigte Einkerbung hergestellt. Der zu verschweißende Teil des Drahtes wird in diese Einkerbung eingeführt. Die Größe der Einkerbung ist so bemessen, daß der darin enthaltene Draht, der dem Anpreßdruck der Elektrode unterworfen ist, in bezug auf die Oberfläche des Teils seitlich unbeweglich ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schleifring für eine Wechselstrommascnine anzugeben, der nach dem oben angegebenen Verfahren hergestellt ist. Der Ring besteht in an sich bekannter Weise aus einem zylindrischen Teil und aus einem radialen Vorsprung. Dieser Vorsprung ist erfindungsgemäß mit einer Durchgangsöffnung für einen leitenden Draht versehen, wobei diese an ihrer Außenfläche das tiefste Ende einer in der Außenfläche vorgesehenen und gegenüber dieser geneigten Einkerbung übergeht.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Schweißen,

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Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Schweißen,

Fig. 3 eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifrings.

In der Fig. 1 ist teilweise im Schnitt ein Teil 1 dargestellt, wobei auf eine Fläche 1a der äußeren Flächen dieses Teils durch Ultraschall ein Draht 2 beispielsweise zur Verwirklichung einer elektrischen Verbindung aufgeschweißt werden soll. Der Draht 2 ist in einer in der Fläche 1a angebrachten Einkerbung 3 angeordnet.

In der Fig. 1 ist ebenfalls schematisch eine Elektrode 4 (oder Sonotrode) eines nicht dargestellten Ultraschallgenerators dargestellt. Um die Schweißung auszuführen, wird die aktive Fläche 4a oder die zur Anwendung bestimmte Fläche der Elektrode 4 mit einem bestimmten Druck in die Richtung des Pfeiles A auf das Teil 1 und den Draht 2 gedrückt, die auf einer nicht dargestellten massiven Stütze aufliegen. Es wird festgestellt, daß die Einkerbung 3 in bezug auf die Fläche 4a um einen Winkel B geneigt ist. Da die Fläche, 4a im allgemeinen parallel zur Fläche 1a des Teiles 1 angeordnet ist, ist die Einkerbung ebenfalls um denselben Winkel gegenüber der Fläche 1a geneigt und weist daher eine variable Tiefe auf.

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Wie dargestellt, mündet der tiefste Teil in einer Wand 1b des Teiles 1 (Kante, öffnung . ..). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch eine Einkerbung in der Mitte der Oberfläche vorgesehen sein, die nicht wie in dem Fall der Figur nach außen verläuft, sondern beispielsweise die Form einer im wesentlichen ringförmigen Rinne aufweist. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist es auch gleichermaßen vorstellbar, daß die Einkerbung 3 aus einer einfachen Nut einer gleichmäßigen Tiefe besteht, die auf der Fläche 1a angeordnet ist, und daß in diesem Fall das Teil 1 mittels einer geeigneten Stütze in der Weise geneigt gehalten wird, daß die 'Einkerbung gegenüber der Fläche 4a der Elektrode einen Winkel wie bei B bildet.

Wenn die oben genannte Abstützung realisiert wird, sendet die Elektrode während einer ebenfalls bestimmten Zeit Ultraschallwellen aus. Wenn die Schweißung beendet ist, weist die aus dem Teil 1 und dem Draht 2 bestehenden Einheit die in der Fig. 2 schematisch dargestellte Form auf.

Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der Draht unter der Einwirkung des Ultraschalldruckes platt gedrück wurde. Es ist festzustellen, daß der Drah^ fest an dem Teil 1 in der Ebene der Oberfläche 1a und in der Einkerbung 3 haftet» Diese gute Haftung rührt wenigstens teilweise von der Tatsache her,? daß

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der Draht in bezug auf das Teil während des ganzen Schweißvorganges unbeweglich bleibt und sich insbesondere nicht um sich selbst drehen kann, weil er durch die Einkerbung, gehalten wird, deren Größe als Funktion des Drahtdurchmessers vorausbestimmt wurde, um genau dieses Resultat zu erhalten.

Es soll ebenfalls festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Haftung des Drahtes 2 an dem Teil 1 geschaffen hat, die in Richtung des Pfeiles C abnimmt. Tatsächlich wirkt der die Schweißung bewirkende Schwingdruck langer an dem Ende des Drahtes 2, das auf die Fläche 1a "hinausragt, als auf den Teil, der in dem tieferen Teil der Einkerbung angeordnet ist, wobei sich der Kontakt der Fläche 4a der Elektrode 4 infolge der Neigung der Einkerbung in einer progressiven Weise auf den Draht auswirkt.

Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Schweissung bei einer Zugbeanspruchung besser hält.

Die Fig» 3 zeigt einen Ring, beispielsweise einen Schleifring für eine Wechselstrommaschine, mit einem zylindrischen Teil 5, der die Reibungsoberfläche für die Bürsten des nicht dargestellten Kollektors bildet, und mit einem radialen Vorsprung In diesem Vorsprung ist eine ihn durchsetzende öffnung 7 für

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den Durchgang eines Drahtes 8 zur elektrischen Verbindung des Ringes vorgesehen. Diese öffnung mündet an der Außenfläche 6a des Vorsprunges 6 in dem tiefsten Ende einer Einkerbung, die in dieser Fläche vorgesehen und in bezug auf,diese Fläche geneigt ist. Am Ausgang der öffnung 7 ruht der Draht 8 in dieser Einkerbung und es wird, wie auch bei den Fig. 1 und 2, die Elektrode eines Ultraschallgenerators auf den Ring und den Draht gedrückt. Die so verwirklichte Schweißung zeigt dieselben Charakteristiken und Vorteile wie die oben bereits erwähnten Schweißungen. Außerdem bildet der Rand 7a der öffnung 7, der

der Einkerbung 9 gegenüberliegt, vorteilhafterweise einen Anschlag für ein mögliches Zurückspringen des Drahtes 8 zur Zeit des Schweißens.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann eine haltbare und leicht realisierbare Schweißverbindung zwischen einem Draht und einem Teil erreicht werden. Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung gleichermaßen die bereits bekannten Vorteile des Ultraschallschweißens beizubehalten, nämlich daß es nicht erforderlich ist, die Oberfläche des Teiles zu entrosten bzw. abzubeizen oder den oder die Firniß-, Lack- oder Emailschichten/ die den Draht umgeben, abzuziehen.

Die vorliegende Erfindung findet eine interessante Anwendung

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auf dem Gebiet elektrischer Konstruktionen, insbesondere auf dem Gebiet der Konstruktion von Wechselstrommaschinen für Fahrzeuge.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Schweißverbindung eines Drahtes 2 auf einem Teil 1 durch Ultraschall, bei der vor der Schweißung der Draht 2 in eine Einkerbung 3 eingebracht wird, die in bezug auf die für die Anwendung bestimmte Oberfläche 4a der Elektrode 4 eines Ultraschallgenerators um einen Winkel B geneigt ist.

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Claims

MOTOROLA AUTOMOBILE 6, rue Francois Cevert, F-4900 Angers (Frankreich) Patentansprüche

1.. Verfahren zum Verschweißen eines metallischen Drahtes auf einer der Außenfläche eines metallischen Teils durch Ultraschall, bei dem die zu verschweißenden Teile der Wirkung eines von einer Elektrode eines Ultraschallgenerators ausgehenden Ultraschalldruckes unterworfen werden, wobei diese unter einem vorbestimmten Druck auf den mit der Fläche in Kontakt befindlichen Draht gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißen auf der Oberfläche (1a) des Teils (1) eine in bezug auf die anzuwendende Fläche (4a) der Elektrode (4) geneigte Einkerbung (3) geschaffen wird und daß der zu verschweißende Teil des Drahtes (2) in diese Einkerbung (3) eingebracht wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Einkerbung (3) so bemessen wird, daß der darin angeordnete und dem Anpreßdruck der Elektrode (6) unterworfene Draht (2) in bezug auf die Oberfläche des Teils seitlich unbeweglich ist.

3. Schleifring für eine Wechselstrommaschine hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in bekannter Weise aus einem zylindrischen Teil (5) und aus einem radialen Vorsprung (6) besteht, daß der Vorsprung (6) eine Öffnung (7) für den Durchgang eines leitenden Drahtes aufweist und die Öffnung (7) an der Außenfläche an dem tiefsten Ende einer in der Außenfläche vorgesehenen und in bezug auf diese geneigten Einkerbung endet.

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