DVS 2921-2007 Resistance welding of enamelled wires.pdf

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1、File: D:Eigene DateienKundenDVSRi+Me29212921.fmErstellt am: 22.08.2007Zuletzt gendert am: 11.09.2007NachdruckundKopie,auchauszugsweise,nurmitGenehmigungdesHerausgebersBezug: Verlag fr Schweien und verwandte Verfahren DVS-Verlag GmbH, Postfach 10 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Tele

2、fax (02 11) 1591-150DVS, Ausschuss fr Technik, Arbeitsgruppe Widerstandsschweien“Diese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zurBeachtung empfohlen. Der Anwender muss jeweils prfen, wie w

3、eit der Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vorliegende Fassung noch gltigist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.DVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UNDVERWANDTE VERFAHREN E.V.Widerstandsschweienvon lackisolierten D

4、rhtenResistance weldingof enamelled wiresErsetzt Ausgabe November 1979Inhalt:1 Einleitung2 Geltungsbereich3 Grundlage des Schweiens lackisolierter Drhte3.1 Abisolieren3.2 Schweien 4 Geeignete Werkstoffe, Oberflchen und Abmessungen4.1 Drhte 4.2 Anschlussteile5 Verfahrensarten5.1 Widerstandsschweien m

5、it entsprechend ausgebildetenAnschlussteilen 5.1.1 Anschlussteilausfhrung: Hakenfahne5.1.2 Anschlussteilausfhrung: Gabelkontakt5.1.3 Anschlussteilausfhrung: Schlitzfahne5.1.4 Anschlussteilausfhrung: Hakenkollektor 5.1.5 Anschlussteilausfhrung: Schlitzkollektor 5.2 Widerstandsschweien mit Zusatzteil5

6、.2.1 Metallhlse5.2.2 Schelle 5.2.3 Plttchen 5.3 Widerstandsschweien mit impulsartig beheizterElektrode5.4 Thermokompressionsschweien 5.5 Weniger gebruchliche Verfahren6 Geeignete Schweimaschinen, Steuerungen undElektroden6.1 Schweikopf 6.2 Schweisteuerung6.3 Elektroden7 Anwendung in der Serienfertig

7、ung (Verfahrensvergleich)8 Alternative Fgeverfahren8.1 Mechanische Fgeverfahren8.2 Ultraschallschweien 8.3 Laserstrahlschweien8.4 Wolfram-Inertgas-Schweien (WIG) 9 Begriffe und Abkrzungen10 Schrifttum10.1 Normen10.2 DVS-Merkbltter10.3 Sonstiges Schrifttum1 EinleitungResistance welding of enamelled w

8、ires overview, joining tech-niques, resistance welding, application design and material.Dieses Merkblatt gibt einen berblick ber Fgeaufgaben mitWiderstandserwrmung zum Verbinden lackisolierter Drhteuntereinander oder mit Anschlussteilen ohne vorhergehendesAbisolieren. Es beschreibt die Verbindungsar

9、ten, deren An-wendungsbereiche und Einflussgren. Maschineneinstellwertewerden wegen der groen Zahl von vorkommenden unterschied-lichen Werkstoff-, Dicken- und Oberflchenkombinationen nur alsRichtwerte bei den hauptschlich angewendeten Verfahren an-gegeben. Allgemeine Begriffe, Bestimmungen und Norme

10、n sindenthalten in: DVS 2801, DVS 2802, DVS 2812, DVS 2903,DVS 2904, DVS 2908, DVS 2915, NEMA MW 1000, DIN EN60317-XX, IEC 60317-XX.2 Geltungsbereich Das Merkblatt gilt fr das Fgen/Schweien lackisolierter Drhte(Nenndurchmesser: 0,02 mm bis 1,2 mm) durch direkte/indirekteWiderstandserwrmung.3 Grundla

11、gen des Schweiens lackisolierter DrhteDas Fgen lackisolierter Drhte ist gekennzeichnet durch zweiArbeitsschritte: Abisolieren Fgen3.1 AbisolierenDas stoffschlssige Verbinden isolierter Drhte untereinanderoder mit Anschlussteilen in der Fertigung elektrischer Bauteileund Gerte mit Hilfe des Widerstan

12、dsschweiens erfordert, dassdie Isolierschicht vor dem Einschalten des eigentlichen Schwei-stromimpulses beseitigt wird, z. B. mechanisch, chemisch oderthermisch. Sowohl das mechanische Abtragen der Beschichtung,zum Beispiel mit Brsten, Schaben oder Sandstrahlen, wie auchdas chemische Entfernen, beis

13、pielsweise mit Lsungsmitteln,oder das thermische Abisolieren mittels Laserstrahl, haben dieNachteile des zustzlichen Zeitaufwandes, der Schwierigkeiteiner Eingrenzung auf eine definierte Kontaktflche und der Ge-fahr einer Beschdigung der Drahtseele.Eine Kombination des Abisolierens und Schweiens in

14、einemeinzigen Arbeitsgang bringt demgegenber wesentliche Vorteile.Die nachstehend beschriebenen Verfahren bewirken das Frei-legen der metallischen Drahtoberflche in einem begrenztenLngenbereich und in sehr kurzer Zeit vor Beginn des Schwei-ens.Sie arbeiten1) mit Anschlussteilen in einer Form, die di

15、e Isolation berbrcktund dadurch einen Schweistromfluss ermglicht;2) mit Zusatzteilen als Schweihilfen in einer Form, die einenNebenschluss um den isolierten Draht herum bewirkt;3) mit impulsfrmig oder dauernd beheizten Elektroden, die dieIsolation thermisch zersetzen;4) mit Elektrodenformen, welche

16、die Isolation berbrcken;5) mit mechanischem Entfernen der Isolation3.2 SchweienNach Entfernen der Isolation steht der Draht an der Kontaktstellein metallischer Berhrung mit Elektrode und Anschlussteil, sodass der Schweivorgang wie beim Buckelschweien blankerDrhte ablaufen kann: die Werkstcke werden

17、zwischen den ent-November 2007MerkblattDVS 2921B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 2 zu DVS 2921sprechend geformten Elektroden mit einer vorgewhlten Kraft zu-sammengepresst. Anschlieend wird be

18、r die Elektroden einSchweistromimpuls whlbarer Dauer und Amplitude zugefhrt.Bei Erreichen der Fgetemperatur verbinden sich die Werkst-cke an ihrer Berhrungsstelle.Hierbei kann zwischen direkter und indirekter Wrmeeinbringungunterschieden werden.Bild 1. Stromfluss bei direkter / indirekter Widerstand

19、serwrmung.4 Geeignete Werkstoffe, Oberflchen und AbmessungenDie Notwendigkeit, isolierte Drhte mit Anschlussteilen oder un-tereinander mit guter elektrischer Leitfhigkeit, mechanischerFestigkeit und thermischer Bestndigkeit zu verbinden, stellt sichhauptschlich in der Herstellung von Spulen aller Ar

20、t (z. B. Re-lais, Transformatoren, Drosseln, Motorenanker und -statoren)und Verdrahtungen. Daher sind meistens gut leitende Werkstoffewie Kupfer, Gold, Silber, Messing oder Bronze zu verbinden.4.1 DrhteMit den in Abschnitt 5 beschriebenen Verfahren lassen sichDrhte von etwa 0,02 bis 1,20 mm Nenndurc

21、hmesser schwei-en.Die Drhte bestehen in der Regel aus E-Cu. Sofern Wicklungs-drhte untereinander oder mit Kupfer-Anschlussteilen ver-schweit werden sollen, ist es zweckmig, Kupfer mit einemSauerstoffgehalt 0,3 mm wird ein eingeprgter lnglich geformter Buckelim Bereich der Drahtauflage angebracht, we

22、lcher zu einer ver-besserten elektrischen und mechanischen Kontaktierung fhrt.Das Schweien wird durch Nebenschluss ber den Haken er-mglicht.Bild 2. Widerstandsschweien eines isolierten Drahtes mit einer Haken-fahne a) Beispiel fr die Gestaltung einer Hakenfahne (Ausfh-rungsform fr eine Hakenfahne al

23、s Flachstecker aus 0,5 mmCuZn 37 F 38 mit verzinnter Oberflche) b) Verfahrensprinzip.a)b)Tabelle 2. bersicht ber die Verfahren zum Widerstandsschweien isolierter Drhte (Bezifferung nach Abschnitt 5).Schweiverfahren / Verfahrensvariante Typische DrahtdurchmessermmAnschlussteilWiderstandsschweien mit

24、Anschlussteilen in einer Form, welche die Isolationberbrckt und dadurch einen Schweistromfluss ermglicht:5.1 Widerstandsschweien mit entsprechend ausgebildeten Anschlussteilen5.1.1 Anschlussteilausfhrung: Hakenfahne 5.1.2 Anschlussteilausfhrung: Gabelkontakt5.1.3 Anschlussteilausfhrung: Schlitzfahne

25、 5.1.4 Anschlussteilausfhrung: Hakenkollektor 5.1.5 Anschlussteilausfhrung: Schlitzkollektor (Hot-Staking-Verfahren)0,03.1,200,101,200,05.0,400,20.0,800,10.0,80Stecker, LtfahneSpulenanschluss, GabelStecker, LtfahneHakenkollektorSchlitzkollektorWiderstandsschweien mit Zusatzteilen als Schweihilfen in

26、 einer Form, die einenNebenschluss um den isolierten Draht herum bewirkt:5.2 Widerstandsschweien mit Zusatzteil 5.2.1 Metallhlse5.2.2 Schelle5.2.3 Plttchen0,05.1,00,30.1,20,20.0,60Hohlniet, Litze, DrahtDraht, LitzeStecker, DrahtWiderstandsschweien mit impulsfrmig oder dauernd beheizter Elektrode, we

27、lchedie Isolation abschmilzt:5.3 Widerstandsschweien mit impulsartig beheizter Elektrode5.4 Thermokompressionsschweien0,25.0,80,02.0,160Stecker, Ltfahne, FlachbandkabelChip, SteckerB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollecti

28、on - Stand 2016-11Seite 4 zu DVS 2921Die Gre des zu whlenden Maschinentyps richtet sich nachder Dicke der Drhte und der Fahnen. Die Durchfhrung einerZweiimpulsschweiung ist vorteilhaft. (Abisolieren: erster Impuls;Schweien: zweiter Impuls), siehe Tabelle 3.Das Verfahren eignet sich nach dem bisherig

29、en Kenntnisstandfr Drhte in einem Durchmesserbereich von 0,03 mm bis1,2 mm, bei entsprechender Auslegung des Anschlussteils, zumBeispiel fr Relaisspulen, Kleintransformatoren usw.Tabelle 3. Einstell-Beispiele fr eine Fgeverbindung, Cu-Lackdraht 0,3 mm / Anschlussteil CuZn37, verzinnt (t = 0,8 mm). 5

30、.1.2 Anschlussteilausfhrung: GabelkontaktFr beidseitig zugngliche Kontaktstellen anwendbar. Bei dieserVerfahrensvariante ist das Anschlussteil im Fgebereich alsGabel ausgefhrt (Bild 3). Die Verbindungsbildung erfolgt durchNebenschluss ber die Gabel. Die Gabel kann symmetrisch oderasymmetrisch ausgeb

31、ildet sein. Die Kontur der Gabel wird meistdurch Stanzen hergestellt. Bild 3. Beispiel fr einen typischen Gabelkontakt.Um die Kerbwirkung beim Schweien auf den Draht gering zuhalten ist darauf zu achten, dass der Stanzeinzug zur funktions-wichtigen Seite des Bauteils (z. B. Spule) zu liegen kommt. A

32、lter-nativ kann die Innenkontur der Gabel auch angeprgt sein. DasAnschlussteil sollte eine Dicke von mindestens 0,5 mm habenund nach Mglichkeit verzinnt sein. Die Breite der Gabelinnen-kontur (Nut) ist vom Lackdrahtdurchmesser abhngig. Der Lack-draht wird in der Regel, vom Bauteil aus gesehen, in ei

33、ner vorder Gabel eingebrachten Aussparung des Anschlussteiles fixiertund von dort in die Gabel eingewickelt. Geschweit wird in derRegel mit Elektroden, die jeweils unter einem Winkel von ca. 5angestellt sind. Die Verbindung wird meist mit 2 Stromimpulsenrealisiert. Es entsteht eine stoff- und formsc

34、hlssige Verbindung. Qualittskriterien fr gute Gabelverbindungen knnen sein: Gabelenden oberhalb Draht geschlossen und verschweit Verschrnkung der Gabelschenkel 0,5-fache Dicke der Gabel Keine Risse in der Gabel Abstand des Drahtes vom Gabelgrund 0,3-fache des Draht-durchmessers Lack muss auerhalb de

35、r Gabel sichtbar geschdigt (verfrbt,aufgeschmolzen oder abgeplatzt) sein Restdrahtdicke ca. 50% des DrahtdurchmessersDie Qualitt der Verbindungen werden optisch, messtechnisch,durch Aufklappen der Gabel oder mittels metallografischer Schlif-fe ermittelt. Die Beurteilung der Schliffe sollte zunchst i

36、m unge-tzten Zustand erfolgen, weil so Unregelmigkeiten (Lackein-schlsse, Fehlstellen oder Spalte) besser erkennbar sind.Bild 4. Widerstandsschweien isolierter Drhte mit symmetrischerGabel.Das Verfahren eignet sich fr Drhte im Durchmesserbereichvon ca. 0,11,2 mm. Als Stromquellen eignen sich Gleich-

37、 undWechselstromquellen.Tabelle 4. Einstell-Beispiel fr eine Gabelschweiung mit symmetri-scher Gabel. Cu-Lackdraht 0,15 mm, AnschlussteilCuZn37 t = 0,6 mm.5.1.3 Anschlussteilausfhrung: SchlitzfahneFr beidseitig zugngliche Kontaktstellen anwendbar. Dabei wirddas Drahtende in Kerben oder Schlitze eing

38、elegt, die im An-schlussteil eingesgt oder ausgestanzt sind und deren Rnderunter Druck und Strom zusammengestaucht werden (Bild 5). DasAnschlussteil, meist Messing, muss eine ausreichende Dicke von0,5 bis 0,8 mm besitzen und sollte vorteilhafter Weise eine ver-zinnte Oberflche aufweisen; auch mit St

39、ahl oder Kupfer sindsolche Verbindungen mglich. Der Schlitz wird einige ZehntelMillimeter breiter und tiefer als der Drahtdurchmesser ausgefhrt.Stromquelle Wechselstromquelle Inverter-Gleichstrom-quelleElektrodenkraftElektroden-anstellwinkel800 N3 6 300 N3 6 Schweistrom Abisolieren ts1: 15 Per.Pause

40、 tP: 1 Per.Schweien ts2: 2 Per.Ieff6,4 kA (Schweiimpuls)Phasenanschnitt: 60-70 %Is1: 1500 Ata1: 200 msts1: 300 mstp: 20 msIs2: 1800 Ata2: 10 msts2: 30 msStromquelle WechselstromElektrodenkraft 85 NSchweistrom ts110 Per.Ieff1300 A tP2 Per.ts220 Per.Ieff2600 A B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B

41、0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 5 zu DVS2921Das Drahtende wird zunchst zur Zugentlastung mit einigen Win-dungen um das Anschlussteil gefhrt und in die Kerbe gewickelt.Diese wird mit einer passend profilierten Elektrode gefgt, wobe

42、idie Isolation entfernt und der Draht mit dem Grundwerkstoff ver-stemmt wird.5.1.4 Anschlussteilausfhrung: Hakenkollektor Fr einseitig zugngliche Kontaktstellen hnlich Abschnitt 5.1, je-doch setzt die Kontaktelektrode dicht neben der Schweielektro-de einseitig von oben auf (BiId 6, Tabelle 6).Bild 6

43、. Widerstandsschweien von Wicklungsdrahtenden mit Hakenkollektor-Segmenten an einem Motorenanker 7-11.Bild 5.Widerstandsschweien ei-nes isolierten Drahtes miteiner Schlitzfahne. Metallografischer Schliffzu 7) FgeverbindungPrizipskizze (Fgeanordnung) und ProzessschritteProzesschritte:2) Aufsetzen der

44、 Elektroden3) Kaltumformen des Hakens4) Einleitung des Schweistroms5) Nachsetzen6) Nachhalten (Abkhlen)7) Abheben der ElektrodenTabelle 5. Einstell-Richtwerte fr das Widerstandsschweien mit Schlitzfahne.Tabelle 6. Einstell-Richtwerte fr die Hakenkollektorfertigung (Anwendungsbeispiel: Cu-Lackdraht 0

45、,40 mm, Anschlussteil Hakenlamelleaus E-Cu; t = 1,0 mm).AnwendungsbeispielKupferlackdraht: d = 0,20 mm Anschlussteil: CuZn37 (t = 0,5 mm)Kupferlackdraht: d = 0,50 mm Anschlussteil: CuZn37 (t = 0,8 mm)Elektrodenkraft 250 N 600 NSchweistrom(Wechselstrom)ts: 2 Per.Ieff: 4 kAts1: 3 Per.Ieff1: 5 kA (Abis

46、olieren)tp: 1 2 Per.ts2: 2 Per. Ieff2: 8 kA (Schweien)AnwendungsbeispielKupferlackdraht: d = 0,30 mm Anschlussteil: CuZn37 (t = 0,5 mm)Kupferlackdraht: d = 0,50 mm Anschlussteil: CuZn37 (t = 0,8 mm)Elektrodenkraft 340 N 400 NSchweistrom(Gleichstrom)ta: 20 msts: 280 ms Is: 3.600 Ata1: 20 msts1: 240 m

47、sIs1: 3.200 Atp: 20 msIs2: 5.000 Ata2: 5 msts2: 55 msStromquelle Wechselstromquelle Inverter-GleichstromquelleElektrodenkraft 600 N 350 NSchweistromts: 2 bis 4 Per. Ieff: 7 kAts40 bis 100 msIs3.000 bis 4.000 AB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF192

48、9BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 6 zu DVS 29215.1.5 Anschlussteilausfhrung: Schlitzkollektor Diese Verfahrensvariante wird bei einseitig zugnglichen Kon-taktstellen angewandt. Die Kontaktelektrode setzt dicht nebender Schweielektrode einseitig von oben auf (BiId 7, Tabelle 7).Im K

49、ollektor ist ein Schlitz eingesgt, in dem die Wicklungsdrah-tenden bereinanderliegen. Zur Fixierung kann der Schlitzrandmechanisch verstemmt sein.Bild 7. Widerstandsschweien von Wicklungsdrahtenden mit Schlitzkollektor-Segmenten 11.Tabelle 7. Einstell-Richtwerte fr die Schlitzkollektorfertigung(Anwendungsbeispiel: Cu-