DE4221334A1 - Ultraschall-schweissverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Schweißverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich besteht eine Ultraschall-Metallschweißanlage aus ei­ nem Ultraschall-Generator, einem Ultraschall-Schwingersystem und einem Schweißgerät mit mechanischer Steuerung. Die Einzelheiten einer derartigen Schweißanlage interessieren im Rahmen der Erfin­ dung nur insoweit, als über eine sogenannte Sonotrode die Schwin­ gungsenergie in die zu verschweißenden Werkstücke eingebracht wird. Dies hat ein Reiben der zu verschweißenden Teile unter Druck aufeinander zur Folge. Der Druck wird von einem der Sono­ trode gegenüberliegenden sogenannten Amboß auf die Werkstücke ge­ bracht.

Derartige Ultraschall-Schweißanlagen bzw. damit ausgeführte Ver­ fahren finden beispielsweise zum Verschweißen von Kabellitzen Einsatz. Dabei ist der Amboß so konstruiert, daß er einen all­ seits umschlossenen Verdichtungsraum für die Litzen bildet, so daß diese unter dem Druck nicht seitlich weggequetscht werden.

Bei diesem Einsatzfall hat sich nun gezeigt, daß auch bei Einhal­ tung vorgeschriebener Werte für die verschiedenen Schweißparame­ ter, also Schweißenergie bzw. Schweißzeit, Amplitude der Schwin­ gungen, des Schweißdrucks und der Amboßgröße unzulängliche Schweißungen erfolgten, deren Ursachen nicht eindeutig definier­ bar waren. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, daß zumindest eine Vielzahl der Ausfälle ihre Ursache in einer mangelhaften akusti­ schen Kopplung zwischen Sonotrode und zu verschweißenden Teilen - hier Kupferlitzen - hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, bei dem mit minimalem zusätzlichen Aufwand die qualitative Zuverlässigkeit der Schweißverbindungen erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird der Schweißprozeß schlagwortartig "robuster" gestaltet, indem zwischen den aufeinanderliegenden Oberflächen der Teile einerseits und der Sonotrode andererseits eine rei­ bungserhöhende Schicht angeordnet wird. Untersuchungen in dem mehrfach erwähnten Anwendungsfall haben gezeigt, daß die Abhän­ gigkeit einer auf die verschweißten Litzen aufgebrachten Abzieh­ kraft von dem Einlegewinkel der Litzen im Amboß durch die erfin­ dungsgemäße Maßnahme nicht nur erheblich verringert, sondern über den möglichen Einlegewinkelbereich auch erheblich vergleichmäßigt wird. Ebenso werden die Abhängigkeit der Qualität des Schweißer­ gebnisses von der jeweiligen Bedienungsperson verringert. Aber auch die Abhängigkeit der Qualität der so erzeugten Schweißver­ bindungen von Änderungen der Schweißparameter wird durch den er­ findungsgemäßen Verfahrensschritt verringert und vergleichmäßigt. Dies wurde nachgewiesen hinsichtlich Änderungen des Schweißdrucks und der zugeführten Schweißenergie.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich da­ durch aus, daß die zu verschweißenden Teile, also in dem mehrfach erwähnten Anwendungsfall die zu verschweißenden Litzen, bei­ spielsweise durch Eintauchen mit einer überzugartigen Schicht aus Talkum versehen werden, wobei das überschüssige Pulvermate­ rial durch Schlagen der Teile gegen einen harten Gegenstand wie­ der abgeschüttelt wird. Verständlicherweise muß nämlich darauf geachtet werden, daß die reibungserhöhende Schicht tatsächlich eine Verbesserung der akustischen Ankopplung der zu verschwei­ ßenden Teile an die Sonotrode erzeugt, nicht aber die akustische Kopplung infolge einer zu hohen Schichtdicke weiter verringert.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Schweißverfah­ ren geschaffen, das mit einfachen Mitteln eine erhebliche Quali­ tätssteigerung und Verringerung des Ausschusses der so herge­ stellten Schweißverbindungen sicherstellt.

Claims (4)

1. Ultraschall-Schweißverfahren, bei dem über eine Sonotrode Schwingungsenergie in die zu verschweißenden Teile übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zuge­ kehrten Oberflächen der Sonotrode und der Teile eine Schicht aus einem reibungserhöhenden Material vorgesehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus pulverförmigem Material nach Art von Talkum vor­ gesehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile mit der Schicht überzugartig versehen werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teile in das pulverförmige Material getaucht und überschüssiges Material abgeschlagen wird.