Crimp-Anschlussklemmen: Typen, Crimpqualität und Herstellung gestanzter Anschlussklemmen

Eine Kabelbaumwerkstatt hat kürzlich zweitausend Quetschverbinder verschrottet, die die Sichtprüfung bestanden, aber einen 60-sekündigen Zugtest bei 80 N nicht bestanden hatten. Die Teilenummer war korrekt, der Draht war der angegebene 1,5-mm2-Leiter, und die gleiche Bankpresse hatte diesen Job drei Jahre lang ausgeführt. Der Unterschied resultierte aus einer Verschiebung des Drahthülsendurchmessers einer Produktionscharge um 0,06 mm, was ausreichte, um die Kompression der Litzen über den Bereich hinaus zu drücken, in dem Kupfer zu einer festen Verbindung verschmilzt.

Die Crimpqualität wird durch drei Dinge bestimmt, die zusammenpassen müssen: die Anschlusshülse, den Draht und das Werkzeug. Wenn sie zusammenpassen, hält ein richtig gecrimpter Anschluss mehr Last als der Draht selbst und bleibt über Jahrzehnte stabil. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Sorgfalt des Bedieners dies nicht kompensieren. In den folgenden Abschnitten wird erläutert, wie Sie diese Übereinstimmung bewusst und nicht durch Zufall erzielen können.

Was ein Crimp-Anschluss tatsächlich leistet

Ein Crimpanschluss ist ein gestanzter Metallkontakt mit zwei Arbeitsbereichen. Die Drahthülse ist das Rohr, das den abisolierten Leiter aufnimmt. Bei der Isolationshalterung, sofern vorhanden, handelt es sich um ein zweites Laschenpaar, das die Isolierung und nicht das Kupfer festhält.

Bei einer korrekten Crimpung wird der Draht nicht einfach geklemmt. Die Matrize drückt den Zylinder um etwa 20 bis 30 Prozent seiner ursprünglichen Höhe zusammen, wodurch einzelne Stränge und die Zylinderwand dazu gezwungen werden, ineinander zu fließen und eine Kaltschweißnaht zu bilden. Das Ergebnis ist eine gasdichte Verbindung ohne Sauerstoffweg zum Kupfer, weshalb eine gute Crimpverbindung selbst in feuchten Motorräumen und Schaltschränken im Freien korrosionsbeständig ist.

Standards wie UL 486A und IEC 60352-2 beschreiben die Verbindung nach Leistung und nicht nach Geometrie. Es ist ihnen egal, wie die Klemme geformt ist, sondern nur, dass die fertige Verbindung mechanischen Zug, Spannungsabfall, Hitzezyklen und Korrosionstests übersteht. Genau aus diesem Grund sind Gehäuseabmessungen, Materialhärte und Beschichtungsdicke wichtiger als das Aussehen des fertigen Terminals.

Die wichtigsten Arten von Crimp-Klemmen und wo sie jeweils passen

Die meisten Projekte benötigen nur zwei oder drei der folgenden Familien. In der dritten Spalte sind die Punkte aufgeführt, die die meisten Produktionsretouren und Feldausfälle verursachen.

Die praktische Regel ist einfach. Wählen Sie zuerst den Verbindungsstil, basierend darauf, wie oft die Verbindung geöffnet werden muss, und wählen Sie dann den Tonnenstil, basierend auf der Drahtklasse und dem Strom. Wenn man allein nach Aussehen oder Preis kauft, verlagert sich das Problem meist auf die Crimpstation.

Auswahlfaktoren, die darüber entscheiden, ob das Gelenk überlebt

Kabelkompatibilität

Die Leitergröße allein reicht nicht aus. Zwei 1,5-mm2-Drähte können aus sieben Litzen von 0,52 mm oder aus dreißig Litzen von 0,25 mm hergestellt werden, und die feinere Klasse erfordert einen anderen Zylinder und eine andere Matrize. Ein verwendbares Datenblatt gibt einen Drahtbereich in mm2 oder AWG zusammen mit einem Isolationsdurchmesserbereich an. Sitzt der abisolierte Leiter vor dem Crimpen lose in der Hülse oder lässt er sich nicht einführen, ohne die Litzen zu spreizen, ist die Hülse für diesen Draht nicht geeignet.

Isoliert oder nicht isoliert

Isolierte Klemmen bieten Stromkapazität und Temperaturbereich für Geschwindigkeit und Berührungssicherheit. Vinylhüllen sind normalerweise für etwa 75 Grad Celsius ausgelegt, Nylon für 105 Grad Celsius und Schrumpfhüllen für noch höhere Temperaturen. In der Nähe von Auspuffteilen, Bremsleitungen oder Motorhalterungen zersetzt sich das Hülsenmaterial häufig vor der Metallverbindung. Daher sollte die Hülsenbewertung als echte Prozessgrenze und nicht als Marketingzahl verstanden werden.

Umgebung und mechanische Belastung

Vibrationen, Salznebel und Temperaturschwankungen ändern die Antwort. Ein Ringkabelschuh an einem richtig dimensionierten Bolzen mit Sicherungsscheibe übersteht Vibrationen, die einen Flachstecker ermüden würden. Eine Schnellkupplung existiert gerade deshalb, weil sie auseinandergezogen werden kann und daher nirgendwo hingehört, wo sich die Verbindung niemals bewegen darf.

Material und Beschichtung

Elektrolytkupfer ist der Standard für die Leitfähigkeit, Messing ist steifer und billiger und Phosphorbronze tritt dort auf, wo die Federkraft aufrechterhalten werden muss. Die Verzinnung deckt die meisten Korrosions- und Lötbarkeitsanforderungen ab, während Silber für sehr niedrige Kontaktwiderstände oder erhöhte Temperaturen reserviert ist. Diese Kompromisse sind eher technischer als kommerzieller Natur, und die Gründe dafür werden in diesem Leitfaden dargelegt wie man geeignete Materialien für Metallstanzteile auswählt .

Guter Crimp im Vergleich zu schlechtem Crimp: Was zu prüfen ist

Die zuverlässigste Kontrolle in der Werkstatt ist nach wie vor die Messung der Crimphöhe mit einem Mikrometer über dem Drahtzylinder, verglichen mit dem Wert im Datenblatt des Werkzeugs. Visuelle Kontrollen stehen an zweiter Stelle, aber sie decken Fehler auf, die allein durch Messungen übersehen werden können.

• Trichtermündung: Das Laufende sollte sich leicht erweitern, was zeigt, dass die Matrize den Lauf zusammengedrückt und nicht abgeschert hat.
• Geschnittene Stränge: Jeder von einer scharfen Schneidkante geschnittene Strang verringert die Zugfestigkeit und kann als Rissstarter wirken.
• Isolierungsunterstützung: Die Isolierung sollte direkt außerhalb des Zylinders und innerhalb der Stützlaschen sitzen, ohne eingeklemmt oder geschnitten zu werden.
• Leiterende: Bei kleinen Anschlüssen sollten etwa 0,5 bis 1 mm des Leiters über das Hülsenende hinausragen.
• Pull-Test: Der Wert muss dem Terminal-Datenblatt entsprechen. Bei einer fehlgeschlagenen Crimpung handelt es sich in der Regel eher um einen teilweisen Bruch der Litze als um ein sauberes Herausziehen.
• Crimphöhen-Innentoleranz: typischerweise plus oder minus 0,05 mm für kleine Fässer, enger als die meisten allgemeinen Blecharbeiten.

Wenn eine Leitung Zugtests nicht besteht, ist die Ursache fast immer eine von vier Ursachen: die falsche Matrizenaufnahme für den Zylinder, eine Abisolierlänge, die Kupfer im Isolationscrimp zurücklässt, gemischte Anschlusschargen aus verschiedenen Produktionsläufen oder Werkzeuge, deren Wartungsintervall überschritten wurde.

Wie Crimp-Anschlüsse hergestellt werden

Anschlüsse werden durch progressives Stanzen hergestellt, nicht durch Gießen oder maschinelle Bearbeitung. Eine Spule aus Kupfer- oder Messingstreifen, normalerweise 0,3 bis 1,0 mm dick und häufig vorplattiert, läuft durch eine Matrize, die nach und nach stanzt, locht, den Lauf formt, die Zunge formt und das Teil freischneidet. Der Zylinder wird um einen Dorn herum zu einem Zylinder gerollt, sodass seine Rundheit, sein Innendurchmesser und seine Wandstärke direkt vom Zustand der Matrize und der Bandkonsistenz abhängen.

Hier wird der Toleranzaufbau teuer. Bandkrümmung, Dickenschwankungen, Gesenkverschleiß und Beschichtungsdicke verändern den endgültigen Trommeldurchmesser. Ein Lieferant, der nur den äußeren Umriss prüft, kann dennoch Anschlüsse versenden, die an der Crimpstation versagen, da die kritischen Abmessungen im Inneren des Zylinders und um die Zunge herum und nicht an der Außenkante sitzen. Arbeiten dieser Art erfordern eine Prozessmessung und nicht nur eine Endkontrolle.

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Formstufen verdienen die gleiche Aufmerksamkeit. Fahnenklemmen, die nach dem Crimpen um 90 Grad gebogen werden, Kabelschuhe mit geformten Laschen und Federkontakte, die jahrelang ihre Kraft halten müssen, hängen alle von Biegeradien und der Rückfederungskontrolle ab, denn ein geformtes Merkmal, das sich um einige Zehntel Millimeter entspannt, verändert die Steckkraft der fertigen Verbindung.

Geschlossene Laufösen und andere gezogene Teile

Nicht jede Klemme beginnt als Flachband. Geschlossene Zylinderösen, Rohrhülsen und Batteriekabelenden beginnen häufig als gezogene Hülle, bei der ein flacher Rohling zu einem Becher geformt und dann in mehreren Durchgängen reduziert wird, bis die Wand die erforderliche Dicke erreicht. Durch das Ziehen erhält man einen nahtlosen Zylinder ohne Naht, die sich unter hohem Strom öffnen könnte. Allerdings variiert die Wandstärke zwischen der Basis und dem Rand leicht, und diese Abweichung wirkt sich direkt darauf aus, wie sich der Zylinder beim Crimpen verformt.

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Bei einem gezogenen Lauf sollte in der Zeichnungsspezifikation die Wandstärke an der Crimpzone und nicht der Durchschnitt sowie die Konzentrizität gegenüber der Bohrung angegeben werden. Zwei Mühlen können beide eine Wandstärke von 1,0 mm angeben und dennoch Teile mit unterschiedlicher Crimpung liefern, da eine Mühle 1,0 mm an der Basis und 0,9 mm am Rand hält, während die andere das Gegenteil tut.

Angeben benutzerdefinierter Anschlüsse und gestanzter Kontakte

Sonderanfertigungen werden erforderlich, wenn der Standardkatalog nicht mehr mit der Realität übereinstimmt: ein ungewöhnliches Bolzenmuster, eine Hülsengröße für eine Kabelklasse, die niemand in einer Lagerklemme vorrätig hat, eine Beschichtung, die für eine bestimmte chemische Belastung erforderlich ist, oder eine geformte Lasche, die in ein vorhandenes Gehäuse passen muss. Eine vollständige Anfrage sollte Folgendes enthalten.

• Eine Zeichnung mit allen wichtigen Abmessungen, wobei die Crimpzone und die Verbindungsmerkmale separat gekennzeichnet sind.
• Der Drahtaufbau, einschließlich Aderzahl und Isolationsdurchmesser, nicht nur der Querschnitt.
• Material und Härte des Bandes sowie Beschichtungsart und -dicke in Mikrometern.
• Jährliches Volumen, Losgröße und ob das Teil in einer Kampagne oder kontinuierlich laufen soll.
• Prüfanforderungen wie Zugwert, Spannungsabfall, Salzsprühstunden oder Hitzezyklen.
• Verpackungsformat, insbesondere wenn die Teile einer automatischen Crimpmaschine zugeführt werden.

Der Werkzeugbau ist der Teil des Zitats, der die ausführlichste Lektüre verdient. Ein Lieferant, der über eine eigene Stanzerei verfügt, kann den Hülsendurchmesser nach dem ersten Crimpversuch anpassen, während ein Handelsunternehmen die Reklamation erst im Vorfeld weitergeben kann, was normalerweise bedeutet, dass die Korrektur eine Lieferung zu spät eintrifft. Dieser Unterschied in der Reaktionszeit ist der Hauptgrund, warum Käufer suchen eine kundenspezifische Metallstanz- und Tiefziehfabrik und nicht ein Wiederverkäufer für diese Art von Kontakt.

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Häufige Fragen zu Crimp-Anschlüssen

Müssen Crimp-Anschlussklemmen nach dem Crimpen gelötet werden?

Nein. Für eine richtig dimensionierte und richtig gecrimpte Verbindung ist kein Löten erforderlich. Lot versteift den Litzenbereich dort, wo der Draht den Zylinder verlässt, und in diesem versteiften Abschnitt beginnen Ermüdungsrisse bei vibrierenden Anwendungen. Das Löten gehört zu Lötkelchanschlüssen und einigen sehr kleinen Drahtstärken, nicht zu einem richtigen Crimp.

Woran erkenne ich, ob eine Crimpung in Ordnung ist?

Messen Sie die Crimphöhe am Drahtzylinder, stellen Sie sicher, dass sie innerhalb der Werkzeugtoleranz liegt, und überprüfen Sie dann die Trichtermündung, die Isolationshalterung und alle abgeschnittenen Litzen. Führen Sie abschließend einen Zugtest mit dem im Datenblatt des Terminals angegebenen Wert durch. Alle drei Schecks zusammen, nicht einer von ihnen einzeln.

Kann ein Crimpwerkzeug für jeden Anschlusstyp verwendet werden?

Nein. Die Matrizen sind auf die Zylindergröße, den Zylindertyp und den Drahtbereich abgestimmt. Ein Ratschenwerkzeug kann eine Reihe von isolierten Anschlüssen abdecken, aber wenn man es an einer anderen Zylinderfamilie verwendet, entstehen Verbindungen, die geschlossen aussehen und dennoch den Test nicht bestehen.

Letzte Gedanken

Bei den meisten Crimpproblemen handelt es sich um Spezifikationsprobleme, die später als Produktionsprobleme auftreten. Legen Sie die Drahtklasse, den Zylinder, die Beschichtung und das Werkzeug als eine Entscheidung fest und überprüfen Sie dann die Verbindung anhand der Messung und nicht anhand des Aussehens. Dieser Ansatz kostet in der Ziehphase einige Stunden und spart ganze Produktionslose an der Crimpstation ein.