Systematische Analyse der elektromechanischen Kontaktierung von Crimpverbindungen durch eine differenzierte Untersuchung der Drahtquer- und Leiterkontaktierung

• Systematic analysis of the electromechanical contacting of crimp connections by a differentiated investigation of the interstrand and strand/connector resistance relations

Kuckuck, Carsten; Hirt, Gerhard (Thesis advisor); Song, Jian (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Kurzfassung

Die elektromechanische Kontaktierung einer Crimpverbindung wird durch eine elastische und plastische Umformung des Crimpkontaktes und des elektrischen Leiters realisiert. Innerhalb des Leiterkontaktbereiches der Crimpverbindung werden durch die Umformung zahlreiche Drahtquer- (Kontaktbereiche zwischen den Einzeldrähten des elektrischen Leiters) und Leiterkontaktbereiche (Kontaktbereiche zwischen Einzeldrähten des elektrischen Leiters und des Crimpkontaktes ausgebildet. Die Vielzahl an Einzelkontakt-flächen bestimmen dabei gemeinsam mit zahlreichen Einflussfaktoren und deren gegenseitigen Wechselwirkungen die Qualität der elektromechanischen Kontaktierung des elektrischen Leiteranschlusses. Im Rahmen dieser Arbeit, wird das elektromechanische Kontaktverhalten von Crimpverbindungen anhand differenzierter Untersuchungen der elektromechanischen Draht-quer- und Leiterkontaktierung systematisch untersucht. Mit Hilfe dieser Vorgehensweise werden die Auswirkungen von ausgewählten Einflussfaktoren des konstruktiven Auslegungsprozesses analysiert und folgendermaßen aufbereitet, dass diese zukünftig den Auslegungsprozess einer elektromechanischen Crimpverbindung vereinfachen und folglich effizienter gestalten. Dabei werden in den Untersuchungen die Einflüsse und Wechselwirkungen des Kompressionsfaktors sowie die von werkstofftechnischen Eigenschaften (Elastizitätsmodul, Steckgrenze) und geometrische Verhältnisse (Werkzeugform, Oberflächenstrukturen, Umformlänge, Anzahl an Pressstellen) auf das elektromechanische Kontaktverhalten von Crimpverbindungen analysiert. In den Untersuchungen werden zudem auch der signifikante Einfluss des Drahtoberflächenzustandes und der Drahtanzahl auf das elektromechanische Kontaktverhalten der Drahtquer- und Leiter-kontaktierung nachgewiesen. Nachfolgend wird auf der Basis dieser Ergebnisse die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere Arten von Leiterkontaktsystemen bestätigt, indem diese beispielhaft auf Federkraftanschlusssysteme übertragen und überprüft werden. Abschließend wird ein differenzielles Widerstandsmodell entwickelt, welches das elektromechanische Kontaktverhalten der Drahtquer- und Leiterkontaktierung einer Crimpverbindung auch modelltheoretisch beschreibt. Das erarbeitete Widerstandsmodell ermöglicht die Berechnung des elektrischen Verbindungswiderstandes und der Stromverteilung innerhalb des Leiterkontaktbereiches von Crimpverbindungen mit vereinfachten Geometrieformen.

Einrichtungen

• Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik [520000]
• Lehrstuhl und Institut für Bildsame Formgebung [523410]