ES2920287T3 - Cable metálico plano, estructura de conexión y sus procedimientos de producción - Google Patents

Cable metálico plano, estructura de conexión y sus procedimientos de producción Download PDF

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Abstract

La presente invención se relaciona con un primer cable de metal (1) que tiene una superficie plana (a) y plana inferior (b), que comprende al menos un elevador hueco (2) que se extiende aproximadamente 90 grados desde una de las superficies planas de la primera Cable de metal, el elevador hueco está configurado para albergar un extremo de un segundo cable de metal (3). Una estructura conectada que comprende un primer cable de metal en el que se inserta un segundo cable de metal en el elevador hueco (2) del primer cable de metal y se une con el primer cable de metal. También se relaciona con un método para hacer una estructura conectada, uniendo primero una primera Cable de metal a un segundo cable de metal soldando el segundo cable de metal (3) al primer cable de metal al contactar una herramienta giratoria (4) con la superficie inferior del primer cable de metal en el área debajo del elevador hueco. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cable metálico plano, estructura de conexión y sus procedimientos de producción
Campo técnico
Las conexiones eléctricas de cobre a aluminio se utilizan habitualmente para conectar contactos de cobre a cables de aluminio, por ejemplo, en conexiones de cables de batería. Sin embargo, aparecen problemas cuando se sueldan piezas metálicas de materiales diferentes, ya que pueden formarse compuestos intermetálicos frágiles y debilitar la junta. También existe el riesgo de corrosión por contacto debido al diferente potencial eléctrico entre los metales.
Los cables eléctricos basados en aluminio son deseables debido al ahorro de peso y la consiguiente reducción del consumo de combustible, y están reemplazando cada vez más a los cables relativamente pesados hechos de cobre.
La presente invención se refiere a un cable metálico plano provisto de un medio para la conexión de un segundo cable metálico, tal como un conductor de aluminio. La invención también se refiere a una estructura conectada que comprende el cable metálico plano, en el que un segundo cable está conectado al cable metálico plano.
Técnica anterior
Un procedimiento para conectar eléctricamente un cable de cobre a un cable de aluminio trenzado se conoce a partir del documento EP2735397. La conexión se realiza girando una herramienta colocada con presión sostenida en una zona de la parte inferior del contacto hasta que el material del conductor se ablanda debido al aumento de temperatura del material del conductor causado por el calor de fricción generado. El procedimiento se limita a conexiones de cable redondo.
Las conexiones entre cables planos y baterías de automóviles se conocen a partir del documento US2016250984, en el que la parte plana de un cable de aluminio se conecta a una batería de motor de vehículo a través de un perno de conexión por medio de soldadura ultrasónica o por fricción. Las muchas interfaces de una junta de este tipo hacen que aumente la resistencia eléctrica de la conexión.
El documento US3742122 desvela un cable de aluminio que tiene una superficie superior plana y una superficie inferior plana, que comprende un elevador hueco que tiene una superficie inferior y que se extiende aproximadamente 90 grados desde una de las superficies planas del primer cable metálico, estando el elevador hueco configurado para albergar un extremo de un segundo cable metálico.
Sumario de la invención
El espacio de motor de los vehículos está cada vez más limitado debido a los requisitos de una mayor funcionalidad de los automóviles y a un deseo de mantener el peso del automóvil lo más bajo posible. El uso de un cable plano ocupa menos espacio que un cable redondo y se puede doblar más fácilmente para adaptarse a diferentes espacios reducidos. Sin embargo, los cables planos no se pueden unir fácilmente a otros cables.
El aluminio forma muy rápidamente un óxido en su superficie cuando se expone al aire y el óxido es difícil de romper en los procedimientos de soldadura a menos que se apliquen procedimientos especiales.
Por lo tanto, existe la necesidad de encontrar un cable plano con una conexión que pueda usarse para unir el cable plano a un segundo cable de manera que limite el número de interfaces en la conexión y el número de etapas del procedimiento para unir y, al mismo tiempo, dé una alta conductividad a través de la junta.
La presente divulgación se refiere a un cable plano configurado para acomodar un segundo cable metálico, en el que el cable plano tiene un elevador hueco que se extiende desde el lado plano superior o inferior del cable. El elevador está preferentemente ubicado en uno o ambos extremos del cable.
El elevador puede soldarse al cable o fijarse de otra manera adecuada, pero el procedimiento preferido para fabricar el cable plano con un elevador hueco que se extiende desde una de las superficies planas es la extrusión inversa. Al integrar el elevador en el material del cable por extrusión inversa, la conductividad y las propiedades mecánicas de la conexión del cable no se deterioran por una soldadura.
Una parte del cable puede estar cubierta por un revestimiento de polímero, tal como un revestimiento de poliamida, con el fin de aislar el cable de otras piezas metálicas del motor.
Breve descripción de los dibujos
Se obtiene una mejor comprensión de la invención a partir de la descripción detallada cuando se lee junto con los dibujos adjuntos.
La Figura 1 muestra un dibujo del cable metálico plano de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra un cable metálico plano revestido de acuerdo con una realización de la invención.
La Figura 3 muestra una estructura conectada que comprende el cable metálico plano de acuerdo con la invención.
La Figura 4 muestra el procedimiento de extrusión inversa utilizado para formar el elevador sobre el cable metálico plano de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un primer cable metálico (en adelante, denominado cable metálico plano) que tiene una superficie superior y una inferior planas, ubicadas una frente a otra, que comprende al menos un elevador hueco que se extiende aproximadamente 90 grados desde una de las superficies planas del cable, estando el elevador configurado para albergar un segundo cable metálico. El cable está hecho preferentemente de aluminio comercialmente puro o de una aleación de aluminio, más preferentemente de una de las aleaciones AA1370, AA8176 o AA1350.
Las dimensiones preferidas del cable metálico plano son 1-30 mm de alto y 10-80 mm de ancho, preferentemente 1­ 5 mm de alto y 10-30 mm de ancho, pero, evidentemente, son posibles otras dimensiones.
Puede que haya uno o varios elevadores que se extiendan desde la superficie plana del cable, preferentemente, el elevador está ubicado en uno o ambos extremos del cable. El elevador y el cable están hechos como una pieza única, sin interconectar soldaduras ni juntas.
La presente invención también proporciona una estructura conectada de acuerdo con la Figura 3 que comprende el cable metálico plano, en el que un segundo cable metálico (3), tal como un cable de aluminio trenzado, se conecta al elevador hueco insertando el segundo cable en el elevador hueco y uniendo los cables, por ejemplo, mediante soldadura por fricción del segundo cable metálico con la superficie inferior del cable plano en la zona debajo del elevador. El segundo cable metálico es preferentemente un cable de forma redondeada. Un cable redondo es más fácil de doblar en todas las direcciones para que la forma se pueda adaptar a diversos requisitos. Un cable plano es útil cuando se desea una mayor emisión de calor debido a la mayor relación superficie/sección transversal de los cables planos en comparación con los cables redondos. Una relación de cable plano también tiene la ventaja de una fácil conexión a otras piezas mediante soldadura, por ejemplo, soldadura por fricción o procedimientos conocidos similares. Además, un cable plano es ventajoso cuando se requiere un radio de curvatura pequeño (se puede doblar a un radio de casi 0) o cuando el cable debe ocultarse en el compartimento. Una combinación del cable metálico plano y un cable redondo o redondeado proporciona una combinación de las ventajas anteriores. La soldadura por fricción se puede realizar insertando el segundo cable metálico en el elevador hueco y contactando una herramienta giratoria con la superficie inferior (B) del cable plano en la zona debajo del elevador o girando el segundo cable metálico dentro del elevador hueco hasta que tiene lugar una fusión parcial del segundo cable metálico y/o de la superficie inferior del elevador (C). En la Figura 1 se muestra una realización del cable plano (1) con el elevador hueco extruido (2). El cable se fabrica, por ejemplo, extruyendo un cuerpo sólido plano a partir de un tocho de aluminio de manera convencional. El material de los cables metálicos primero y segundo es preferentemente una aleación de aluminio comercialmente pura o una aleación con buenas propiedades mecánicas y de conductividad tal como AA1370, AA8176 o AA1350. Luego, el elevador se extrae del cuerpo sólido mediante extrusión inversa directamente del material del cable plano, como se ejemplifica en la Figura 4. La extrusión inversa se realiza forzando una herramienta, tal como un bloque de acero, contra la superficie plana superior del cable (A). Un pistón central en movimiento obliga al material a extruir metal desde dicho bloque hacia arriba dentro de la cavidad de la herramienta, generando un elevador tubular que se extiende desde dicha superficie plana. El material del cable se utiliza para formar el elevador, de manera que el grosor resultante del cable plano puede reducirse un poco debajo del elevador. Si es necesario, el exceso de material sobre el elevador se elimina mediante una operación de corte. Antes de la extrusión del elevador, una parte del cable puede revestirse con un polímero, por ejemplo, una poliamida, para aislar eléctricamente el cable de las partes circundantes. Los cables de batería están expuestos a condiciones ambientales adversas tales como altas temperaturas, aceite, suciedad, agua salada y desgaste, contra los cuales protege el revestimiento de polímero. El revestimiento (5) se aplica preferentemente por coextrusión, como se ejemplifica en el documento WO2014107112, pero también se pueden utilizar otros procedimientos, tales como el revestimiento con polvo para revestir el cable. Se puede dejar una parte del cable sin revestir o quitar parte del revestimiento para que el metal del cable plano quede expuesto. La parte del cable plano que no está revestida con un polímero se inserta en la extrusora inversa y el material se introduce en un elevador cilíndrico hueco. El procedimiento comprende las etapas de: proporcionar un perfil metálico plano (1), formar a partir de dicho perfil metálico plano un cuerpo elevador (2) con una sección transversal sustancialmente maciza, sometiendo el perfil metálico a una extrusión por impacto inverso por medio de una herramienta de extrusión cilíndrica (D) que comprende un mandril de alojamiento (M). El cuerpo elevador se convierte en un elevador hueco de pared delgada mediante la penetración del mandril (M) en el cuerpo elevador y el flujo de material resultante entre el mandril y las paredes de la herramienta cilíndrica. El procedimiento puede llevarse a cabo en una única etapa o mediante la sucesiva formación del cuerpo de elevador y las paredes del elevador. De esta forma, se forma un cable revestido con el elevador extruido hacia atrás de acuerdo con la Figura 2.
El elevador está preferentemente ubicado en uno o ambos extremos del primer cable metálico, de manera que el elevador ocupa una parte de la superficie superior (A) y que quedan unos milímetros del primer cable plano fuera del elevador.
Luego se puede fijar un segundo cable metálico al elevador hueco, por ejemplo, insertando un extremo del segundo cable metálico (3), tal como un cable de aluminio trenzado, en el elevador hueco y uniendo el segundo cable metálico al primer cable metálico contactando la punta de una herramienta giratoria (4), tal como una herramienta cilíndrica de acero con la superficie inferior (B) del cable plano en la zona debajo del elevador. El material del elevador y el cable trenzado se funde parcialmente debido al calor de fricción generado y, cuando la herramienta se retrae, los materiales se unen para formar la estructura mostrada en la Figura 3. Alternativamente, se puede lograr una conexión entre el segundo cable metálico y el cable metálico plano girando el segundo cable metálico después de insertarlo en el elevador hueco hasta que las superficies metálicas se fundan parcialmente y se unan al solidificarse.
La abertura de la conexión del elevador de la invención puede ser circular u ovalada o cualquier otra forma que pueda acomodar un extremo de un segundo cable metálico para su fijación.
La invención no se considerará limitada a las realizaciones ilustradas, sino que puede modificarse y alterarse de muchas maneras, como sabe un experto en la materia, sin apartarse del ámbito definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un cable metálico (1) que tiene una superficie superior plana (A) y una inferior plana (B), que comprende al menos un elevador integrado hueco (2) que tiene una superficie inferior (C), extendiéndose dicho elevador aproximadamente 90 grados desde una de las superficies planas del primer cable metálico, estando el elevador hueco configurado para albergar un extremo de un segundo cable metálico (3), estando dicho elevador y el cable hechos como una pieza única, sin interconectar soldaduras ni juntas.
2. El cable metálico de la reivindicación 1, en el que el cable está hecho de aluminio comercialmente puro o de una aleación de aluminio.
3. El cable metálico de la reivindicación 1 o 2, en el que el cable metálico (1) está hecho de una aleación de aluminio seleccionada de las aleaciones AA1370, AA8176 o la aleación AA1350.
4. El cable metálico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el elevador hueco está ubicado en un extremo del cable.
5. Un procedimiento para producir un cable metálico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el elevador se produce por extrusión inversa directamente a partir del material del primer cable metálico.
6. Una estructura conectada que comprende un cable metálico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde un segundo cable metálico (3) se inserta en el elevador hueco (2) del primer cable metálico y se une con el cable metálico (1).
7. La estructura conectada de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el segundo cable metálico (3) es un cable de aluminio trenzado.
8. Un procedimiento para hacer una estructura conectada de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, que comprende unir un cable metálico (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1-4 a un segundo cable metálico soldando por fricción el segundo cable metálico (3) al primer cable metálico ya sea contactando una herramienta giratoria (4) con la superficie inferior del cable metálico (1) en la zona debajo del elevador hueco, o girando el segundo cable metálico (3) dentro del elevador hueco (2) del cable metálico (1) hasta la fusión parcial del segundo cable metálico (3) y/o la superficie inferior del elevador (C).
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