Grundprinzip der Ultraschalltechnik
Beim Ultraschallschweißen werden hochfrequente mechanische Schwingungen (Ultraschall) unter Druck auf metallische Leiter übertragen.
Durch:
- mikroskopische Reibung
- plastische Verformung
- Aufbrechen von Oxidschichten
entsteht eine stoffschlüssige metallische Verbindung.
Charakteristisch ist, dass:
- keine Zusatzwerkstoffe erforderlich sind
- keine offene Flamme oder klassische Wärmeeinbringung erfolgt
- die Verbindung innerhalb sehr kurzer Zykluszeiten entsteht
Ultraschallschweißen von Leitern
Beim Ultraschallschweißen werden zwei oder mehrere Leiter dauerhaft miteinander verbunden.
Typische Merkmale:
- metallische Verbindung mit sehr geringem Übergangswiderstand
- hohe mechanische Festigkeit
- vibrationsbeständig
- reproduzierbare Prozessführung
Anwendungsbeispiele:
- Litze-Litze-Verbindungen
- Litze-Kontakt-Verbindungen
- Parallelschaltungen
- Stromverteiler innerhalb von Kabelsätzen
Ultraschallverdichten von Litzenenden
Beim Ultraschallverdichten werden feindrähtige Litzenenden zu einer kompakten, massiven Anschlusszone verpresst – ohne dass zwei separate Bauteile miteinander verbunden werden.
Unterschied zum Schweißen:
- keine Verbindung zweier Teile
- reine Verdichtung und Metallbindung innerhalb des Leiters
Typische Funktionen:
- definierte Kontaktfläche für Schraubklemmen
- Alternative zu Aderendhülsen
- vibrationsfeste Anschlussbereiche
- kompakte Anschlussgeometrien
Das Ergebnis ist ein formstabiler, niederohmiger Anschlussbereich mit homogener Metallstruktur.
Werkstoffeignung
Ultraschalltechnik eignet sich besonders für:
- Kupferleiter
- verzinnte Kupferleiter
- feindrähtige Litzen
Die Eignung hängt ab von:
- Materialkombination
- Querschnitt
- Litzenaufbau
- geometrischer Ausführung
Elektrische und mechanische Eigenschaften
Ultraschallverbindungen zeichnen sich aus durch:
- niedrigen Übergangswiderstand
- gute Stromtragfähigkeit
- hohe Vibrations- und Temperaturwechselbeständigkeit
- stabile Kontaktgeometrie
Im Vergleich zu gelöteten Verbindungen entstehen keine spröden Lötzonen.
Prozessparameter und Qualität
Wesentliche Einflussgrößen:
- Amplitude
- Anpressdruck
- Energieeintrag
- Schweißzeit
Eine kontrollierte Prozessführung ist entscheidend für:
- gleichbleibende Kontaktqualität
- reproduzierbare Festigkeit
- dokumentierbare Serienprozesse
Typische Einsatzbereiche
- Schaltschrank- und Anlagenbau
- Maschinenbau
- Stromverteilungen
- industrielle Kabelkonfektion
- vibrationsbelastete Anwendungen
Konstruktive Planungshinweise
Bei der Auslegung sollten berücksichtigt werden:
- Leiterquerschnitt und Litzenaufbau
- benötigte Kontaktfläche
- Bauraum
- mechanische Belastung
- Montagekonzept (Schraubklemme, Stromschiene etc.)
Eine frühzeitige Abstimmung zwischen Konstruktion und Fertigung verbessert Prozesssicherheit und Bauraumausnutzung.