WO2009043982A1 - Assemblage soude d'un cable et d'un support - Google Patents

Assemblage soude d'un cable et d'un support Download PDF

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WO2009043982A1
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Koupaïa HENRY
José Moly
Hervé Rouland
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Leoni Wiring Systems France
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H01R4/625—Soldered or welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5216—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases characterised by the sealing material, e.g. gels or resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding

Definitions

  • the present invention relates to welded joints of a multi-strand cable made of a first metal and a support made of a second metal different from the first metal.
  • One of the two metals is in particular copper, aluminum or one of their alloys.
  • US 2006/0292922 already known for example the fact of assembling a cable and a support by crimping the support around the cable.
  • the support completely surrounds the strands of the cable. It is not planned to assemble them by welding, which moreover, considering the complete entourage by the support is not possible.
  • the long-term strength of the weld between the strands and the support is improved. Indeed, it prevents an electrochemical reaction between the material constituting the one or more strands and the material of the support by placing between them a material whose electrochemical potential with respect to the electrochemical potentials of the two materials is such that it can not there is no corrosion that develops or only a small corrosion develops.
  • corrosion does not attack between the strands and it turns out that fight against corrosion at the interstices has the effect of ensuring that the weld is well at the contact between the strands and the support.
  • the inert material has a low viscosity, for example less than 500 mPa.s, especially less than 100 mPa.s.
  • the material quickly fills the gaps before curing, so that air, favorable to corrosion can not remain in these interstices.
  • the inert material is tin.
  • the strands are well protected by the brought tin which has spread by capillarity between the strands.
  • the protection is better than in the case of a simple external seal.
  • the circulation of ions in the presence of moisture is prevented.
  • the weld is a weld without adding material, that is to say it is not a solder.
  • the welding is ultrasonic or friction.
  • the inert material is introduced in such a way that it protrudes from the weld zone.
  • the cable is made of the first metal, in particular copper and the support is made of the second metal, in particular aluminum.
  • This protection can be completed by a retractable sleeve, in particular. of plastic, or a varnish or other insulating coating.
  • the filling or tinning is carried out in the usual manner by covering the solder area with a deoxidizing stream, and then melting the tin on and in the desired parts.
  • the assembly is raised rapidly in temperature for example by induction heating, electrical resistance or torch or by tinning to the wave or under a hot air flow greater than 230 ° C.
  • FIG. 1 is a plan view of a welded assembly before tinning
  • Figures 2 and 3 show the same assembly after tinning
  • Figure 4 is a cross-sectional view along the line AA of Figure 3.
  • the welded joint shown in FIG. 7 comprises a multi-strand wire 6 made of copper, a soldering zone of which is welded to a welding zone of a support 3 consisting of an aluminum bar, the welding of two zones performing at an interface 2.
  • Figure 3 shows that the welding zones forming the interface 2 and a zone 4 of the cable adjacent to the weld zone are coated with a layer of tin.
  • Zone 4 has a length, counted in the longitudinal direction of the cable 1, greater than 0.1 mm.
  • this layer of tin covers an additional portion 4 of the cable and an additional portion of the bar. It could also be expected to cover the tin layer only the portion of the cable 1 above
  • the tin layer could cover only the additional part 4 of the cable and no additional part of the bar.
  • the interstices 7 between the strands 6 of the cable 1 and the gaps 8 between the strands of the cable and the support are filled with a material that is inert from the point of view of visible corrosion. with respect to the two metals of the cable and the support 3, that is to say that the electrochemical potential of the inert material (here tin) relative to that of each of the metals is such that corrosion can not to take place or is tiny.
  • the inert material is welded (conventional tinning) in the case of a third metal such as tin, penetrating liquid tin and between the interstices and then solidifying after cooling.
  • a third metal such as tin, penetrating liquid tin and between the interstices and then solidifying after cooling.
  • the liquid resin flowing in the interstices is introduced at temperature and allowed to set in bulk so as to be fixed.
  • the metallic inert material such as tin
  • the metallic inert material has a viscosity at the solder temperature of less than or equal to 100 mPa.s.
  • the anaerobic inert material has a viscosity at room temperature that is less than or equal to 500 mPa.s.
  • the anaerobic resin may be LOCTITE (acrylic resin, eg monomeric mathacrylate).
  • strands are in contact with the support in a straight line corresponding to the flat and flat surface of the support.
  • the stand does not surround the cable. Only the strands of the lower row are in solder contact with the support. In spite of this, the attachment by welding of the two elements (cable and support) has a long life.

Landscapes

  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

Assemblage soudé dans une zone (2) de soudure d'un câble (1) ô plusieurs brins en un premier métal et d'un support (3) en un deuxième métal, différent du premier métal, l'un des deux métaux étant du cuivre, de l'aluminium ou l'un de leurs alliages.

Description

ASSEMBLAGE SOUDE D'UN CABLE ET D'UN SUPPORT La présente invention se rapporte aux assemblages soudés d'un câble à plusieurs brins en un premier métal et d'un support en un deuxième métal différent du premier. L'un des deux métaux est notamment du cuivre, de l'aluminium ou l'un de leurs alliages.
On connaît déjà par exemple de US 2006/0292922 le fait d'assembler un câble et un support par sertissage du support autour du câble. Le support y entoure complètement les brins du câble. Il n'est pas prévu de les assembler par soudure, ce qui d'ailleurs, compte tenu de l'entourage complet par le support n'est pas possible. Il est déjà connu par exemple de FR 2888661 d'assembler un câble de cuivre à un barreau d'aluminium par soudure par friction, par ultrasons ou autres. Mais on constate que la soudure se détruit rapidement.
L'invention pallie cet inconvénient par un assemblage suivant la revendication 1 , des perfectionnements étant définis aux sous revendications.
En remplissant les interstices entre les brins et/ou entre les brins et le support d'une matière inerte, on améliore la résistance à long terme de la soudure entre les brins et le support. En effet, on empêche qu'ait lieue une réaction électrochimique entre le matériau constituant le ou les brins et le matériau du support en disposant entre eux un matériau dont le potentiel électrochimique par rapport aux potentiels électrochimiques des deux matériaux est tel qu'il ne peut pas y avoir de corrosion qui se développe ou que seule une corrosion infime se développe. Ainsi la corrosion n'attaque pas entre les brins et il s'avère que lutter contre la corrosion au niveau des interstices a pour effet de faire en sorte que la soudure tienne bien au niveau du contact entre les brins et le support.
De préférence, la matière inerte a une viscosité faible, par exemple inférieure à 500 mPa.s, notamment inférieure à 100 mPa.s.
Ainsi, lors de la soudure, la matière emplit rapidement les interstices avant de durcir, de sorte que de l'air, favorable à la corrosion ne peut pas rester dans ces interstices.
De préférence, la matière inerte est l'étain.
Ainsi, le's brins sont bien protégés par l'étain apporté qui s'est répandu par capillarité entre les brins. La protection est meilleure que dans le cas d'une simple étanchéité extérieure. La circulation des ions en présence d'humidité est empêchée.
De préférence, la soudure est une soudure sans apport de matière, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas d'une brasure. En particulier la soudure est à ultrason ou à friction.
On a maintenant compris que la destruction de la soudure provient du potentiel électrochimique différent entre les deux métaux. En présence d'humidité, il se produit une oxydation rapide qui entraîne la destruction de la soudure. Suivant l'invention, on évite cette réaction en empêchant l'humidité d'arriver dans les zones soudées . Il ne suffit pas à cet effet de rendre étanche les zones de soudure car l'humidité peut remonter entre les brins du câble en le premier métal, notamment en cuivre. En revanche le remplissage des interstices suivant l'invention réalise à la fois l'étanchéité extérieure de la soudure et un barrage à la remontée d'humidité entre les brins, ce qui met la soudure bien à l'abri de toute réaction chimique.
De préférence, la matière inerte est introduite de telle manière que celle-ci dépasse de la zone de soudure.
En général, le câble est en le premier métal, notamment en cuivre et le support est en le deuxième métal notamment en aluminium.
Cette protection peut être complétée par un manchon rétractable, notamment. en matière plastique, ou un vernis ou autre revêtement isolant.
On effectue le remplissage ou l'étamage à la manière habituelle en recouvrant la zone de soudure d'un flux désoxydant, puis en faisant fondre l'étain sur et dans les parties souhaitées.
Lorsque les soudures concernent des câbles et barreaux de grande section, on élève l'ensemble rapidement en température par exemple par réchauffement par induction, par résistance électrique ou au chalumeau ou bien par étamage à la vague ou sous un flux d'air chaud supérieur à 2300C.
Au dessin annexé, donnés uniquement à titre d'exemple : la figure 1 est une vue en plan d'un assemblage soudé avant étamage, tandis que les figures 2 et 3 représentent le même assemblage après étamage, et la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 3.
L'assemblage soudé représenté à la figure I7 comprend un câble 1 à plusieurs brins 6 en cuivre, dont une zone de soudure est soudée à une zone de soudure d'un support 3 constitué d'un barreau d'aluminium, la soudure des deux zones s ' effectuant à un interface 2.
La figure 3 montre que les zones de soudure formant l'interface 2 ainsi qu'une zone 4 du câble voisine de la zone de soudure sont revêtues d'une couche 5 d'étain.
La zone 4 a une longueur, décomptée suivant la direction longitudinale du câble 1, supérieure à 0,1 mm.
La partie du câble 1 se trouvant au-dessus (tel que vu aux figures) de l'interface 2 et la partie du barreau
3 se trouvant en dessous de 1 ' interface 2 sont entièrement recouvertes de la couche d'étain. En outre, cette couche d'étain recouvre une partie 4 supplémentaire du câble et une partie supplémentaire du barreau. On pourrait également prévoir de ne recouvrir de la couche d'étain que la partie du câble 1 se trouvant au-dessus de
1 ' interface 2 et pas la partie du barreau 3 en dessous de l'interface 2. De même la couche d'étain pourrait ne recouvrir que la partie 4 supplémentaire du câble et pas de partie supplémentaire du barreau.
Tous les brins de cuivre sont recouverts d'étain. Il n'y a pas de circulation électrique possible du cuivre vers l'aluminium, et ce même si l'aluminium n'est pas recouvert .
Comme on le voit bien à la figure 4, les interstices 7 entre les brins 6 du câble 1 et les interstices 8 entre les brins du câble et le support sont emplis d'une matière inerte d'un point de vue de la corrosion vis-à- vis des deux métaux du câble et du support 3, c'est-à- dire que le potentiel électrochimique de la matière inerte (ici- l'étain) par rapport à celui de chacun des métaux est tel que la corrosion ne peut avoir lieu ou est infime.
On peut également prévoir comme matière inerte, une- résine dite anaérobie.
Après soudure par ultrasons des deux parties métalliques (les brins du câble et le support) , on • apporte la matière inerte par soudure (étamage classique) dans le cas d'un troisième métal tel que l'étain, l'étain liquide pénétrant ainsi entre les interstices puis se solidifiant après refroidissement. Dans le cas' d'une résine anaérobie, on introduit à température la résine liquide qui s'écoule dans les interstices et on la laisse prendre en masse pour ainsi être fixée.
Aucun air ne subsiste dans les interstices qui sont complètement rempli de la matière inerte.
De préférence, la matière inerte métallique, telle que l'étain, a une viscosité à la température de soudure qui est inférieure ou égale à 100 mPa.s. De préférence, la matière inerte anaérobie a une viscosité à la température ambiante qui est inférieure ou égale à 500 mPa.s.
En particulier, la résine anaérobie peut être de la LOCTITE (résine acrylique ex : mathacrylate monomère).
Comme on le voit bien aux figures, des brins (les brins de base à la figure) sont en contact avec le support suivant une ligne droite correspondant à la surface plane et plate du support. Le support n'entoure pas le câble. Seule les brins de la rangée inférieure sont en contact de soudure avec le support. Malgré cela, la fixation par soudure des deux éléments (câble et support) a une longue durée de vie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Assemblage comportant un câble à plusieurs brins, qui est en un premier métal ec qui a une surface enveloppe extérieure, et un support, qui est en un deuxième métal et qui a une surface extérieure, une partie seulement de la surface enveloppe extérieure étant en contact suivant un interface de soudure avec la surface extérieure du support, l'interface de soudure, dans une coupe transversalement à la direction longitudinale du câble étant une ligne ouverte, c'est à dire que le dit un interface de soudure n'entoure pas complètement la surface enveloppe extérieure, au moins un interstice étant formé entre les brins du câble et/ou entre les brins du câble et le support, l'assemblage étant caractérisé en ce que le ou les interstices sont emplis d'une matière de remplissage inerte d'un point de vue de la corrosion, c'est à dire une matière dont le potentiel électrochimique par rapport aux potentiels électrochimiques des premier et deuxième métaux est tel qu'il ne peut pas se développer de réaction chimique engendrant une corrosion ou que seule une infime corrosion peut se développer.
2. Assemblage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface de soudure est, dans une coupe transversalement à la direction longitudinale du cable, une ligne droite.
3. Assemblage suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière inerte a, à 1 état liquide, une viscosité inférieure à 100 mPa.s, notamment à la température de fusion de la matière.
4. Assemblage suivant la revendication 1, 2 ou 3 , caractérisé en ce que la matière inerte comporte de l'étain.
5. Assemblage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière inerte est une résine dite anaérobie.
6. Assemblage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la matière inerte a une viscosité inférieure ou égale à 500 mPa.s. à l'état liquide, notamment à la température ambiante.
7. Assemblage suivant l'une des revendications 1 à
6, caractérisé en ce que le premier métal est le cuivre et le deuxième métal est l'aluminium.
8. Assemblage suivant l'une des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que de préférence, la matière inerte est introduite de telle manière que celle-ci dépasse de la zone de soudure.
9. Assemblage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soudure est une soudure sans apport de matière.
10. Assemblage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la soudure est à ultrason ou à friction.
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