ES2846173T3 - Conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de una conexión entre un conductor eléctrico (6) a una pieza de conexión (4) a través de un elemento intermedio (8) al menos bimetálico, - estando formado el conductor eléctrico (6) por varios alambres o cordones de un primer material metálico y estando formada la pieza de conexión (4) por un segundo material metálico diferente del primer material metálico, que comprende las etapas de: - conectar por unión de materiales el elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4), conectándose el elemento intermedio (8) por unión de materiales a la pieza de conexión (4) mediante un procedimiento de soldadura por ultrasonidos directamente a través de una segunda superficie del elemento intermedio (8) opuesta a una primera superficie del elemento intermedio (8); - conectar por unión de materiales el conductor eléctrico (6) al elemento intermedio (8), conectándose el conductor eléctrico (6) por unión de materiales a una capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre la primera superficie del elemento intermedio (8) mediante un procedimiento de soldadura por ultrasonidos, exponiéndose la capa de contacto (18) antes de conectarse al conductor eléctrico (6) mediante una retirada de una capa protectora del elemento intermedio, estando formado el elemento intermedio (8) por el segundo material metálico y estando formada la capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre el elemento intermedio (8) por el primer material metálico.

Description

DESCRIPCIÓN
Conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión así como a una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión.
En el sector de la automoción, hoy en día se utilizan preferentemente conductores de aluminio para la transmisión de corriente por motivos de reducción de peso. Sin embargo, la conexión de los consumidores de energía se realiza por regla general a través de conductores de cobre flexibles.
A este respecto, sin embargo, en cuanto a la conexión necesaria entre los conductores de aluminio y de cobre, en particular en entornos húmedos, surge el problema de la corrosión de contacto en el área de contacto de las conexiones no puras, puesto que se ha favorecido la formación de corrosión en la superficie límite entre dos metales o compuestos metálicos diferentes. La corrosión del menos noble de los dos metales o compuestos metálicos se promueve en particular en el caso de compuestos no puros de dos metales o compuestos metálicos en los cuales los componentes de conexión difieren mucho con respecto a sus potenciales redox.
Para evitar este problema, hoy en día se usan a menudo elementos de conexión bimetálicos con una capa de contacto metálica, mediante los cuales también se pueden producir conexiones no puras sin que aparezca corrosión por contacto. A este respecto, la capa de contacto metálica del elemento de conexión bimetálico está formada preferentemente a partir del mismo material que uno de los dos componentes de conexión no puros que se van a conectar, mientras que la parte restante del elemento de conexión está formada preferentemente a partir del material del otro componente de conexión, de manera que dos componentes de conexión no puros se pueden conectar eléctricamente entre sí a través de un elemento de conexión bimetálico.
Sin embargo, en el caso de la fabricación de una conexión no pura mediante elementos de conexión bimetálicos, surge el problema de que, antes de la fabricación de la conexión, en primer lugar por regla general se debe retirar un revestimiento protector dispuesto sobre la capa de contacto metálica. A este respecto, por medio de la retirada del revestimiento, surge la desventaja de que la superficie de la capa de contacto metálica limpiada por el revestimiento presenta una fuerte tendencia a formar óxido, lo cual contrarresta la fabricación de una conexión por unión de materiales duradera y fiable de un conductor eléctrico sobre la capa de contacto metálica.
La publicación DE 102014206283 se refiere a una conexión de contacto eléctrico entre un conductor de un primer material, en particular aluminio, y un elemento de contacto de un segundo material, en particular cobre. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una conexión de contacto de este tipo.
Por esta razón, el objeto se basó en el objetivo de poner a disposición un procedimiento para la fabricación de una conexión no pura de un conductor eléctrico a una pieza de conexión, que garantice de modo sencillo una conexión duradera y fiable, en particular resistente a la corrosión, de los componentes de conexión.
Este objetivo se consigue concretamente mediante un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión según la reivindicación 1 así como mediante una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión según la reivindicación 10.
Se ha reconocido que la superficie de una capa de contacto metálica recubierta con una capa de óxido se puede modificar por medio del mecanizado con un sonotrodo de tal manera que se pueda producir una interconexión significativamente mejor de un conductor eléctrico a la capa de contacto metálica modificada en una etapa de procedimiento posterior.
Por eso, de acuerdo con el procedimiento concreto para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión a través de un elemento intermedio, se propone que, antes o después de una exposición de una capa de contacto metálica dispuesta sobre una primera superficie del elemento intermedio, el elemento intermedio se conecte en primer lugar a la pieza de conexión por unión de materiales a través de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos antes de que se realice a continuación una conexión por unión de materiales del conductor eléctrico a la capa de contacto metálica del elemento intermedio a través de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos.
Debido a que la capa de contacto metálica preferentemente expuesta se modifica en cuanto a su estructura superficial en el caso de la configuración de la conexión del elemento intermedio a la pieza de conexión, por el contacto del sonotrodo con la capa de contacto, puede realizarse a continuación una interconexión más duradera y más fiable de un conductor eléctrico al elemento intermedio.
Puesto que el conductor eléctrico usado en el procedimiento concreto está formado por varios alambres o cordones, la superficie de contacto del elemento intermedio (después del primer proceso de soldadura para conectar el elemento intermedio a la pieza de conexión) preferentemente presenta una estructura de acanaladura plana, no demasiado profunda, de manera que para el conductor eléctrico formado a partir de varios alambres o cordones se genera una mejor fricción entre los componentes de ensamblaje, mediante lo cual se aumenta la superficie del área de soldadura para el conductor eléctrico, de manera que puede realizarse una mejor interconexión del conductor al elemento intermedio.
Por este motivo, para garantizar una interconexión óptima del conductor eléctrico al elemento intermedio, se propone que los cabezales de sonotrodo usados para la configuración de la conexión por unión de materiales del elemento intermedio a la pieza de conexión estén adaptados preferentemente a la estructura superficial del conductor eléctrico que se va a conectar a continuación al elemento intermedio. En particular, los cabezales de sonotrodo usados pueden presentar un contorno de soldadura complementario al perfil superficial del conductor eléctrico usado.
Además de una superficie de apoyo provista de acanaladuras, la superficie de apoyo del sonotrodo también puede presentar correspondientemente hendiduras, nervios, perlas o botones, que pueden estar dispuestos en tamaños, anchuras y profundidades variables así como a distancias variables sobre la superficie de apoyo del sonotrodo. En el caso del conductor eléctrico formado por varios alambres o cordones, puede tratarse de un conductor trenzado o de un conductor de cordón. Como conductor de cordón, el conductor eléctrico puede estar formado preferentemente como conductor de cordón en haz, de manera especialmente preferente como conductor semiconcéntrico o concéntrico.
De acuerdo con un ejemplo de realización ventajoso, se propone que el conductor eléctrico formado por varios alambres o cordones sea un conductor concéntrico formado por al menos 7 alambres, preferentemente por al menos 19 alambres, de manera especialmente preferente por al menos 37 alambres.
La pieza de conexión usada de acuerdo con el procedimiento concreto es ventajosamente una pieza de trabajo formada de manera fundamentalmente plana al menos en áreas parciales; preferentemente la pieza de conexión está formada como pieza plana, en particular como conductor plano.
De acuerdo con una forma de realización alternativa, la pieza de conexión también puede estar formada como terminal de cable, en particular como terminal de cable de soldadura por fricción, terminal de cable de engarzado o terminal de cable de soldadura por ultrasonidos.
El conductor eléctrico está formado concretamente de un material diferente al de la pieza de conexión. De acuerdo con un ejemplo de realización preferente, el conductor eléctrico está formado por un material metálico no ferroso, en particular por un material de cobre, mientras que la pieza de conexión también puede estar formada preferentemente por un material metálico no ferroso, en particular un material de aluminio. Como alternativa a una forma de realización en la que el conductor eléctrico está formado por un material de cobre y la pieza de conexión está formada por un material de aluminio, de acuerdo con una realización adicional, el conductor eléctrico también puede estar formado por un material de aluminio y la pieza de conexión puede estar formada por un material de cobre. A este respecto, el elemento intermedio dispuesto entre el conductor eléctrico y la pieza de conexión está formado en parte por el material del conductor eléctrico y en parte por el material de la pieza de conexión.
A este respecto, el elemento intermedio está formado por el material de la pieza de conexión y presenta una capa de contacto del material del conductor eléctrico dispuesta sobre la superficie de la pieza de conexión. A este respecto, la capa de contacto está dispuesta preferentemente en una ranura del elemento intermedio, de manera que la capa de contacto cierre ventajosamente a ras con la superficie del elemento intermedio. El revestimiento protector aplicado preferentemente a la superficie del elemento intermedio y la capa de contacto es preferentemente un revestimiento conductor, en particular un revestimiento de níquel o de estaño.
Se entiende que el término "material" en el contexto de esta solicitud comprende tanto el metal correspondiente como también cualquier posible aleación del metal correspondiente. Por ejemplo, en el contexto de esta solicitud, el término material de cobre comprende tanto cobre hiperpuro como cualquier posible aleación de cobre, tales como aleaciones de bronce, latón, latón rojo, cobre-aluminio y similares.
Por lo demás, se entiende del mismo modo que el término "metálico" comprende tanto un metal como una aleación de metal correspondiente.
De acuerdo con la invención, se propone que, en una primera etapa del procedimiento concreto, se proporcionen preferentemente los elementos intermedios usados para la conexión del conductor eléctrico a la pieza de conexión al exponerse una capa de contacto metálica dispuesta sobre una primera superficie del elemento intermedio.
Para ello, se propone que los elementos intermedios ya estén prefabricados y se proporcionen a partir de una bobina como producto de cinta. A este respecto, preferentemente la cinta con los elementos intermedios prefabricados se puede transportar sobre una cinta transportadora, de manera que, para la elaboración de los elementos intermedios, solo se debe retirar una parte de un revestimiento protector dispuesto en la superficie de los elementos intermedios antes de que el elemento intermedio se pueda separar de la cinta y usarse.
Ventajosamente, el revestimiento dispuesto preferentemente en la superficie del elemento intermedio solamente se retira inmediatamente antes del uso de los elementos intermedios, puesto que las áreas expuestas del elemento intermedio presentan una fuerte tendencia a formar óxido después de la retirada del revestimiento, lo cual contrarresta la configuración de una conexión estable y duradera en las áreas correspondientes.
Para retirar las áreas correspondientes del revestimiento protector de una manera sencilla y al mismo tiempo precisa en términos de tecnología de procesos, se propone que, para la retirada del revestimiento protector, se use una fuente de radiación, en particular una fuente de radiación láser.
Con la ayuda de una fuente de radiación láser, se pueden irradiar áreas seleccionadas de la capa protectora con radiación láser de alta densidad de energía para evaporar las partículas de revestimiento y retirar áreas seleccionadas de la capa protectora. A través de componentes ópticos correspondientes se pueden ajustar con mucha precisión tanto la densidad de energía de la radiación como el área que se va a irradiar, mediante lo cual se puede realizar también una selección extraordinariamente precisa de la superficie y el espesor de capa que se va a retirar.
Para garantizar una rápida retirada del revestimiento en las áreas seleccionadas, se propone usar una fuente de radiación láser pulsada, preferentemente en el intervalo UV, en particular un láser de excímeros. Como alternativa, también se pueden usar láseres pulsados de CO2, láseres pulsados Nd-YAG o láseres pulsados de femtosegundos. Con la ayuda de fuentes de radiación pulsada, la duración de la irradiación de las áreas seleccionadas se puede seleccionar fácilmente a través de la duración del impulso, la frecuencia del impulso así como la velocidad de movimiento progresivo de la cinta transportadora.
Como alternativa a la selección de la superficie irradiada por la fuente de radiación a través de componentes ópticos posicionados delante de la fuente de radiación, también pueden estar dispuestas plantillas sobre los elementos intermedios proporcionados como producto de cinta, de manera que se garantice que el revestimiento solo se retire en las áreas seleccionadas.
Según un diseño adicional del procedimiento, el revestimiento protector en el área de contacto se retira fundamentalmente sin residuos. En este caso, "fundamentalmente libre de residuos" significa preferentemente que en el área de contacto, en particular en la superficie del área de contacto, se retira al menos el 95 %, preferentemente al menos el 98 %, más preferentemente al menos el 99 %, del revestimiento. Con ello, se puede proporcionar una superficie especialmente limpia del área de contacto para la interconexión de un conductor o cable, por ejemplo, mediante soldadura, en particular soldadura por ultrasonidos. En particular, la retirada puede ser de tal manera que el revestimiento en el área de contacto ya no represente ninguna superficie cerrada o cubierta del área de contacto.
A este respecto, además de la retirada del revestimiento, el procedimiento de granallado también puede servir para limpiar y alisar la superficie del área de contacto. En comparación con los procedimientos de enmascaramiento, la ventaja en este caso consiste en que, después de la retirada del revestimiento, no está adherida ninguna impureza relacionada con el procedimiento, tal como, por ejemplo, residuos de adhesivo o restos de cinta en el área de contacto.
Según un perfeccionamiento del procedimiento concreto, por medio de la fuente de radiación no solo se puede retirar el revestimiento, sino que también se puede ajustar la rugosidad de la superficie del área de contacto expuesta por medio del mecanizado de la superficie con la fuente de radiación, con el fin de mejorar aún más la estabilidad de una conexión por unión de materiales configurada posteriormente en la superficie de contacto. A este respecto, la superficie del área de contacto expuesta después del mecanizado de la superficie puede presentar en particular un valor de rugosidad medio Ra aritmético según la norma EN ISO 25178 de menos de 15 pm, preferentemente de menos de 10 pm, más preferentemente de menos de 5 pm.
A este respecto, el mecanizado de la superficie puede realizarse inmediatamente después de la erosión de la capa. Por ejemplo, después de la retirada del revestimiento fundamentalmente sin residuos, el chorro puede actuar sobre la superficie del área de contacto expuesta durante un período predeterminado de, por ejemplo, al menos 2 s, preferentemente al menos 1 s, más preferentemente al menos 0,5 s, con el fin de ajustar la rugosidad requerida. Como alternativa a la retirada de áreas seleccionadas de la capa protectora mediante radiación láser, también se pueden usar otros procedimientos para la retirada de la capa protectora, en particular procedimientos de deposición física en fase gaseosa tales como evaporación térmica, evaporación por haz de electrones, evaporación por arco voltaico, pulverización catódica o similares.
De acuerdo con un ejemplo de realización preferente adicional, para minimizar la probabilidad de formación de una capa de óxido sobre la capa de contacto metálica expuesta, se propone llevar a cabo al menos la primera etapa de procedimiento de la retirada de la capa protectora dispuesta sobre los elementos intermedios, al menos parcialmente con exclusión de oxígeno, preferentemente en espacios evacuados.
Una implementación de la primera etapa de procedimiento propuesta de acuerdo con una forma de realización ventajosa al vacío tiene además el efecto positivo adicional de la posibilidad de una retirada sencilla de las partículas de revestimiento evaporadas por la fuente de radiación a través de una bomba que se va a usar necesariamente en este caso.
Como alternativa o en combinación para reducir la probabilidad de una contaminación por oxígeno a través de una evacuación del área de trabajo, la primera etapa de procedimiento también se puede llevar a cabo bajo una atmósfera de gas protector, en particular bajo una atmósfera de nitrógeno o de argón.
En cuanto a la posibilidad de minimizar aún más la probabilidad de la configuración de una capa de óxido en el área expuesta del elemento intermedio, se propone, en una etapa adicional potencialmente también como primera etapa del procedimiento concreto, en el que el elemento intermedio se conecta por unión de materiales a la pieza de conexión mediante un procedimiento de soldadura por ultrasonidos directamente a través de la segunda superficie del elemento intermedio opuesta a la primera superficie del elemento intermedio, realizar preferentemente de manera inmediatamente temporal a continuación la primera etapa de procedimiento propuesta de acuerdo con una forma de realización ventajosa, de manera que también esté garantizada una introducción segura de la energía de soldadura para la etapa de procedimiento subsiguiente.
Aparte de eso, de acuerdo con un ejemplo de realización preferente en cuanto a una tercera etapa potencial del procedimiento concreto, en el que el conductor eléctrico se conecta a la pieza de conexión por unión de materiales directamente a través del elemento intermedio por medio de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos, se propone que los cables o cordones del conductor eléctrico se compacten antes y/o durante la conexión por unión de materiales al menos en un extremo del lado frontal con el elemento intermedio. Por medio de la compresión del conductor, se puede lograr una conexión más estable entre el conductor de cordón y el elemento intermedio debido a la disposición más cercana de los cordones. Además, después de una compactación por presión, el conductor es menos susceptible a la penetración de humedad y, por lo tanto, presenta una menor susceptibilidad a la corrosión. Según un aspecto adicional, el objeto se refiere a una conexión de un conductor eléctrico formado a partir de varios alambres o cordones de un primer material metálico con una pieza de conexión formada preferentemente como conductor plano, en particular producida según un procedimiento realizado concretamente según una manera descrita anteriormente.
De acuerdo con la invención, la pieza de conexión está formada por un segundo material metálico diferente del primer material metálico y está conectada eléctricamente al conductor eléctrico a través de un elemento intermedio dispuesto directamente entre el conductor eléctrico y la pieza de conexión.
En esta forma de realización, el elemento intermedio de la conexión está formado preferentemente a partir del segundo material metálico y presenta preferentemente una capa de contacto metálica formada a partir del primer material metálico y dispuesta sobre una primera superficie del elemento intermedio.
De acuerdo con la forma de realización preferente descrita anteriormente, el elemento intermedio está conectado al conductor eléctrico por unión de materiales finalmente a través de la capa de contacto metálica dispuesta sobre la primera superficie del elemento intermedio, mientras que el elemento intermedio está conectado además a la pieza de conexión por unión de materiales a través de una segunda superficie del elemento intermedio opuesta a la primera superficie.
A este respecto, el conductor eléctrico está formado preferentemente a partir de un material de cobre, mientras que la pieza de conexión está formada preferentemente a partir de un material de aluminio.
Como alternativa, de acuerdo con otra forma de realización, el conductor eléctrico también puede estar formado a partir de un material de aluminio y la pieza de conexión puede estar formada a partir de un material de cobre.
El elemento intermedio dispuesto en la conexión concreta entre el conductor eléctrico y la pieza de conexión está formado preferentemente a partir de un material similar, en particular del mismo material que la pieza de conexión, y presenta un revestimiento metálico dispuesto sobre la superficie de la pieza de conexión, que ventajosamente está formado a partir de un material similar, en particular del mismo material que el conductor eléctrico. A este respecto, el revestimiento metálico está dispuesto preferentemente en una ranura del elemento intermedio, de manera que la capa de contacto cierre ventajosamente a ras con la superficie del elemento intermedio.
El revestimiento protector aplicado concretamente a la superficie del elemento intermedio y la capa de contacto es preferentemente un revestimiento formado por el primer y segundo materiales metálicos diferentes, en particular un revestimiento eléctricamente conductor.
De acuerdo con un ejemplo de realización, se propone que el elemento intermedio esté al menos parcialmente revestido con el revestimiento, en particular en el área de contacto de las conexiones no puras. El revestimiento es preferentemente metálico, en particular el revestimiento está formado por estaño y/o níquel o aleaciones de los mismos. Por medio del revestimiento se debería proteger el elemento intermedio frente a la corrosión, en particular frente a la corrosión por contacto en la superficie límite de una conexión no pura. Para ello, el revestimiento también puede estar dispuesto solo en el área de contacto inmediata de la conexión no pura. En este caso, no sería necesaria en absoluto una exposición de la capa de contacto. En este caso, sin embargo, los elementos intermedios no serían particularmente estables al almacenamiento porque la superficie de contacto estaría de esta manera permanentemente expuesta al entorno y, como consecuencia de la unión del oxígeno atmosférico, se formaría una superficie de óxido en la superficie de contacto, que contrarresta la configuración de una conexión estable y fiable en la superficie de contacto. Por este motivo, el elemento intermedio está revestido preferentemente con un revestimiento protector, al menos en el área de la superficie de contacto, de manera que los elementos intermedios también se pueden entregar prefabricados en una variante estable al almacenamiento como producto de cinta y se pueden desenrollar de una correa, de manera que, para la elaboración, solo debe exponerse del revestimiento el área de contacto de los elementos intermedios. Los elementos intermedios también pueden estar formados como producto a granel.
De acuerdo con una forma de realización alternativa, se propone que los elementos intermedios estén completamente provistos de un revestimiento protector, en particular de un revestimiento de estaño o de níquel. Un revestimiento protector que encierre completamente los elementos intermedios es en particular útil ante el trasfondo de la prefabricación de los elementos intermedios y la estabilidad al almacenamiento requerida, puesto que, según el material, no solo la superficie de contacto de los elementos intermedios, sino también la superficie restante de los elementos intermedios, se ve afectada por una exposición al aire. En el caso de contacto prolongado con el oxígeno atmosférico, el aluminio forma, por ejemplo, una capa de óxido no conductor, que se debe retirar antes de la fabricación de una conexión conductora por unión de materiales.
Una ventaja adicional de un revestimiento aplicado completamente a los elementos intermedios es una fabricación sencilla, por ejemplo, a través de un procedimiento de revestimiento por inmersión.
Como alternativa, también se pueden usar procedimientos de revestimiento por fricción, procedimientos de revestimiento galvánico, procedimientos de revestimiento en polvo, procedimientos de lacado o similares para el revestimiento de los elementos intermedios.
A continuación, se explica con mayor detalle el objeto mediante un dibujo que muestra ejemplos de realización. En el dibujo muestran:
la figura 1 una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión en una vista superior;
la figura 2 una vista en sección de la conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión de acuerdo con la figura 1 ;
la figura 3 una vista en sección adicional de la conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión de acuerdo con la figura 1 ;
la figura 4 una primera etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión;
las figuras 5a, b una segunda etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión, representado en una vista en sección;
las figuras 6a, b una tercera etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico a una pieza de conexión, representado en una vista en sección.
Siempre que ha sido posible, en las figuras del dibujo se han usado los mismos símbolos de referencia para los mismos elementos.
La figura 1 muestra una conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4 en una vista superior. El conductor 6 formado por varios alambres o cordones está rodeado por el aislamiento 14 retirado del extremo del lado frontal del conductor 6. A través del extremo del lado frontal, el conductor 6 está conectado a un elemento intermedio 8, estando dispuesto el extremo del lado frontal del conductor 6 sobre una superficie 10 expuesta del elemento intermedio 8. El elemento intermedio 8 está fijado a su vez a una pieza de conexión 4.
La pieza de conexión 4 es ventajosamente una pieza de trabajo formada de manera fundamentalmente plana al menos en áreas parciales; la pieza de conexión 4 está configurada preferentemente como pieza plana, en particular como conductor plano.
El conductor eléctrico 6 está formado por un material diferente al de la pieza de conexión 4. Preferentemente, el conductor eléctrico 6 está formado de un material metálico no ferroso, en particular de un material de cobre, mientras que la pieza de conexión 4 está formada preferentemente de un material de aluminio.
El elemento intermedio 8 dispuesto entre el conductor eléctrico 6 y la pieza de conexión 4 está formado asimismo preferentemente como pieza plana y está formado ventajosamente de un material similar, en particular del mismo material que la pieza de conexión 4.
A este respecto, el elemento intermedio 8 también puede estar formado como componente plaqueado por laminación, en el que, por ejemplo, puede estar dispuesta una capa de contacto 18 formada de un material de aluminio, mientras que la parte restante del elemento intermedio 8 puede estar formada de un material de cobre. Un elemento intermedio 8 de este tipo se puede usar, por ejemplo, para la conexión de un conductor de cordón 14 formado a partir de un material de cobre a un conductor plano 4 formado a partir de un material de aluminio. De acuerdo con una forma de realización alternativa, una capa de contacto 18 también puede estar formada a partir de un material de cobre, mientras que la parte restante del elemento intermedio 8 puede estar formada a partir de un material de aluminio. La estructura exacta del elemento intermedio 8 solamente se puede reconocer en la figura 2, que muestra una vista en sección de la conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4 a lo largo de la línea M-M de acuerdo con la figura 1. Por la figura 2 se puede reconocer que el elemento intermedio 8 está revestido con un revestimiento 12, que se ha retirado en el área parcial 10. En el caso del revestimiento 12, se trata preferentemente de un revestimiento conductor, en particular un revestimiento de níquel o de estaño.
Por debajo de la superficie 10 expuesta del elemento intermedio 8 está dispuesta una capa de contacto metálica 18. La capa de contacto 18 del elemento intermedio 8 está formada preferentemente de un material similar al conductor eléctrico 6, en particular del mismo material que el conductor eléctrico 6, de manera que el conductor eléctrico 6 está conectado a la pieza de conexión 4 a través de una conexión pura a través del elemento intermedio 8.
A este respecto, el elemento intermedio 8, al igual que el conductor de cordón 14, puede estar formado de un material de cobre y presentar una capa de contacto 18, aplicada preferentemente a través de un procedimiento de plaqueado por laminación, que está formada preferentemente de un material de aluminio y está en contacto con el conductor plano 4 formado asimismo de un material de aluminio.
El revestimiento 12, dispuesto preferentemente de manera adicional sobre el elemento intermedio 8, está formado preferentemente de estaño o níquel y está expuesto en el área de conexión 10. A este respecto, el revestimiento 12 está dispuesto preferentemente en todos los lados, incluso en los bordes del elemento intermedio 8, así como delante y detrás del revestimiento 12 y delante y detrás de la superficie de soldadura expuesta. De acuerdo con una forma de realización alternativa, en la que el revestimiento está formado a partir de un material de níquel, el revestimiento también puede abarcar completamente el elemento intermedio sin que un área quede expuesta por el revestimiento 12.
Por la figura 2 se puede reconocer que el revestimiento 12 en el área 10 expuesta del elemento intermedio 8 solo se ha retirado ahora hasta que el revestimiento 12 todavía está dispuesto al menos en las áreas de extremo 16a por encima de la capa de contacto metálica 18, de manera que en particular las áreas críticas para la formación de corrosión por contacto en el entorno inmediato de las áreas de extremo 16a de la capa de contacto metálica 18 están protegidas frente a la entrada de aire y de agua.
La figura 3 muestra una vista en sección de la conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4 a lo largo de la línea MI-MI de acuerdo con la figura 1. Por la figura 3 se puede reconocer que áreas de superposición correspondientes del revestimiento 12 y de la capa de contacto metálica 18 están dispuestas no solo a lo largo del eje longitudinal de la conexión en las áreas de extremo 16a, sino también a lo largo del eje transversal de la conexión en las áreas de extremo 16b, de manera que también las áreas 16b críticas asimismo para la formación de corrosión por contacto están protegidas frente a la entrada de aire y de agua.
La figura 4 muestra una primera etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4, en el que se elaboran los elementos intermedios 8 usados para la conexión. De acuerdo con el ejemplo de realización, representado en la figura 4, de una primera etapa de procedimiento, se retiran áreas 10 seleccionadas de un revestimiento 12 de los elementos intermedios 8 prefabricados proporcionados como producto de cinta, de manera que la capa de contacto metálica 18 dispuesta ahí debajo del revestimiento 12 está parcialmente expuesta. A este respecto, la retirada del revestimiento 12 se realiza de acuerdo con la figura 4 al irradiarse el área 10 a través de una fuente de radiación 20 durante un período de tiempo definido. En el caso de la fuente de radiación 20, se trata preferentemente de una fuente de láser, en particular de una fuente de láser pulsado. Ventajosamente, los elementos intermedios 8 prefabricados, encintados o proporcionados como producto a granel, se pueden mover sobre una cinta transportadora en la dirección de la fuente de radiación 20, de manera que las áreas 10 expuestas se pueden determinar claramente a través de la velocidad de la cinta transportadora y la duración del impulso de los impulsos de láser. Como alternativa a la definición de las áreas 10 a través de la velocidad de la cinta transportadora y la duración del impulso de los impulsos de láser, también se pueden usar plantillas, que se pueden posicionar entre la fuente de radiación 20 y los elementos intermedios 8. Así, como alternativa al uso de una fuente de radiación 20 pulsada, también se puede usar una fuente de radiación de emisión continua para la retirada de las áreas 10.
Después de la eliminación de capa en el área 10, los elementos intermedios 8 individuales, si es necesario, se pueden troquelar con un dispositivo de troquelado no representado en este caso.
Como alternativa, la retirada del revestimiento 12 también puede realizarse en una etapa de procedimiento posterior, después de la fabricación descrita a continuación de una conexión por unión de materiales entre el elemento intermedio 8 y la pieza de conexión 4.
Las figuras 5a, b muestran una segunda etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4, representado en una vista en sección. En la segunda etapa de procedimiento, el elemento intermedio 8 se conecta en primer lugar a la pieza de conexión 4 por unión de materiales con la ayuda de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos.
Se ha reconocido que el hecho de que el elemento intermedio 8 se conecte en primer lugar a la pieza de conexión 4 por unión de materiales con la ayuda de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos antes de que el conductor eléctrico 6 se conecte solamente a continuación al elemento intermedio 8 a través de la capa de contacto metálica 18 se puede producir una conexión por unión de materiales significativamente más duradera y más fiable entre el conductor eléctrico 6 y el elemento intermedio 8.
Esto se puede explicar por el hecho de que la capa de contacto metálica 18 es particularmente susceptible a una reacción con el oxígeno después de la retirada del revestimiento 12 , mediante lo cual se forma una capa de óxido sobre la capa de contacto metálica 18, que contrarresta una conexión por unión de materiales estable y fiable entre el conductor eléctrico 6 y el elemento intermedio 8. Solamente por medio de la colocación de un sonotrodo 22 sobre la capa de contacto metálica 18 para la configuración de la conexión por unión de materiales entre el elemento intermedio 8 y la pieza de conexión 4, la superficie de la capa de contacto metálica 18 se modifica de manera que a continuación se puede realizar una mejor interconexión del conductor 6 al elemento intermedio 8.
A este respecto, la figura 5a muestra la disposición del elemento intermedio 8 entre la pieza de conexión 4 y el sonotrodo 22.
En la figura 5b está representada la configuración de la conexión por unión de materiales del elemento intermedio 8 a la pieza de conexión 4 dispuesta debajo de este. En este caso, el sonotrodo 22 se apoya ahora directamente sobre el elemento intermedio 8 para inducir vibraciones ultrasónicas en la superficie límite del elemento intermedio 8 y de la pieza de conexión 4 con el fin de provocar una conexión por unión de materiales entre la pieza de conexión 4 y el elemento intermedio 8.
Las figuras 6a, b muestran una tercera etapa de un procedimiento para la fabricación de una conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4, representado en una vista en sección. En la tercera etapa de procedimiento, el conductor eléctrico 6 finalmente se conecta al elemento intermedio 8 por unión de materiales con la ayuda de un procedimiento de soldadura por ultrasonidos. A este respecto, el conductor eléctrico 6 está dispuesto en el área de la superficie 10 expuesta sobre la capa de contacto metálica, de manera que se ha producido un contacto eléctrico con la pieza de conexión 4 a través de una conexión pura.
A este respecto, la figura 6a muestra la disposición del conductor eléctrico 6 entre el elemento intermedio 8 y la pieza de conexión 4.
En la figura 6b está representa la configuración de la conexión por unión de materiales del conductor eléctrico 6 al elemento intermedio 8 dispuesto debajo de este. En este caso, el sonotrodo 22 se apoya ahora directamente sobre el conductor eléctrico 6 para inducir vibraciones ultrasónicas en la superficie límite entre el conductor eléctrico 6 y la capa de contacto metálica 18 del elemento intermedio con el fin de provocar así una conexión por unión de materiales entre el conductor eléctrico 6 y el elemento intermedio 8.
Puesto que las áreas 10 expuestas por el revestimiento, como se ha reconocido, son particularmente susceptibles a la unión de oxígeno y esto contrarresta la configuración de una conexión estable y fiable del conductor eléctrico 6 sobre la superficie 10 expuesta, además de la modificación de la superficie de la capa de contacto metálica 18, para aumentar aún más la estabilidad y fiabilidad de la conexión de un conductor eléctrico 6 a una pieza de conexión 4, las etapas de procedimiento individuales del procedimiento concreto o incluso todo el procedimiento concreto se pueden llevar a cabo al menos parcialmente con exclusión de oxígeno atmosférico, preferentemente en espacios evacuados.
Una implementación de la primera etapa de procedimiento al vacío tiene además el efecto positivo adicional de la posibilidad de una retirada sencilla de las partículas de revestimiento evaporadas por la fuente de radiación 22 a través de las bombas que se van a usar.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de una conexión entre un conductor eléctrico (6) a una pieza de conexión (4) a través de un elemento intermedio (8) al menos bimetálico,
- estando formado el conductor eléctrico (6) por varios alambres o cordones de un primer material metálico y estando formada la pieza de conexión (4) por un segundo material metálico diferente del primer material metálico, que comprende las etapas de:
- conectar por unión de materiales el elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4), conectándose el elemento intermedio (8) por unión de materiales a la pieza de conexión (4) mediante un procedimiento de soldadura por ultrasonidos directamente a través de una segunda superficie del elemento intermedio (8) opuesta a una primera superficie del elemento intermedio (8);
- conectar por unión de materiales el conductor eléctrico (6) al elemento intermedio (8), conectándose el conductor eléctrico (6) por unión de materiales a una capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre la primera superficie del elemento intermedio (8) mediante un procedimiento de soldadura por ultrasonidos, exponiéndose la capa de contacto (18) antes de conectarse al conductor eléctrico (6) mediante una retirada de una capa protectora del elemento intermedio, estando formado el elemento intermedio (8) por el segundo material metálico y estando formada la capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre el elemento intermedio (8) por el primer material metálico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por que
el conductor eléctrico (6) se conecta por unión de materiales al elemento intermedio (8) directamente a través de la capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre el elemento intermedio (8).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la exposición de la capa de contacto metálica (18) se realiza mediante la retirada de un revestimiento (12 ) por medio de una fuente de rayos, en particular por medio de una fuente de rayo láser.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la retirada del revestimiento (12 ) se realiza fundamentalmente sin residuos.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el elemento intermedio (8) se desenrolla de una bobina antes de la conexión por unión de materiales a la pieza de conexión (4) y se proporciona como producto de cinta.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la conexión por unión de materiales del elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4) se realiza de tal manera que la capa de contacto metálica (18) del elemento intermedio (8), después de la conexión por unión de materiales del elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4), presenta una estructura superficial optimizada para la fabricación de una conexión por unión de materiales del conductor eléctrico (6) a la capa de contacto metálica (18).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el sonotrodo (22) usado para la configuración de la conexión por unión de materiales del elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4) se coloca directamente sobre la superficie de contacto metálica expuesta.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
el cabezal de sonotrodo del sonotrodo (22) usado está adaptado a la estructura superficial del conductor eléctrico (6), en particular presenta un contorno de soldadura complementario al perfil superficial del conductor eléctrico (6).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
al menos partes del procedimiento, en particular la exposición de la capa de contacto metálica (18) y/o de la conexión por unión de materiales del elemento intermedio (8) a la pieza de conexión (4), se pueden llevar a cabo al menos parcialmente con exclusión de oxígeno, en particular bajo una atmósfera de gas protector.
10. Conexión de un conductor eléctrico (6) formado por varios alambres o cordones de un primer material metálico a una pieza de conexión (4), estando formada la pieza de conexión (4) por un segundo material metálico diferente del primer material metálico,
estando conectados eléctricamente entre sí el conductor eléctrico (6) y la pieza de conexión (4) a través de un elemento intermedio (8) al menos bimetálico, dispuesto directamente entre el conductor eléctrico (6) y la pieza de conexión (4),
caracterizada por que
el elemento intermedio (8) está conectado por unión de materiales al conductor eléctrico (6) a través de una capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre la primera superficie del elemento intermedio (8), estando expuesta la capa de contacto (18) mediante la retirada de una capa protectora del elemento intermedio, y estando conectado por unión de materiales a la pieza de conexión (4) a través de una segunda superficie opuesta del elemento intermedio (8), estando formado el elemento intermedio (8) por el segundo material metálico y estando formada la capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre el elemento intermedio (8) a partir del primer material metálico.
11. Conexión según la reivindicación 10,
caracterizada por que
- la primera superficie del elemento intermedio (8) presenta un revestimiento (12) al menos en el área de la superficie límite respecto a la capa de contacto metálica (18), preferentemente un revestimiento (12 ) diferente del primer y del segundo material metálico, en particular un revestimiento de estaño o de níquel.
12. Conexión según las reivindicaciones 10 u 11,
caracterizada por que
el elemento intermedio (8) está conectado por unión de materiales al conductor eléctrico (6) a través de la capa de contacto metálica (18) dispuesta sobre la primera superficie del elemento intermedio (8),
y el elemento intermedio (8) está conectado por unión de materiales a la pieza de conexión (4) a través de una segunda superficie del elemento intermedio (8) opuesta a la primera superficie.
13. Conexión según una de las reivindicaciones 10 a 12,
caracterizada por que
el conductor eléctrico (6) está formado como alambre trenzado o como conductor de cordón (14), en particular como conductor de cordón (14) concéntrico y/o
la pieza de conexión (4) está formada como pieza plana, en particular como conductor plano.
14. Conexión según una de las reivindicaciones 10 a 13,
caracterizada por que
la capa de contacto metálica (18) está dispuesta fundamentalmente a ras de la superficie en un área parcial (10) de la primera superficie, en particular en una ranura del elemento intermedio (8).
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