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TOX - e Clinch-Technologie®

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TOX®- e Clinch-Technologie........................................................................................................................................................

Power-Punkt mit geringem WiderstandDas TOX®-eClinchen bietet wie das herkömmliche Clinchen die Vorteile der sehr hohen Haltekräfte und dereinfachen Qualitätsüberwachung, aber auch die ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit. Unter dem Begriff
TOX®-eClinchen fassen wir deshalb Know-how, Verfahrenskompetenz und die technischen Anlagen zusammen, die zur Herstellung von langlebigen elektrischleitfähigen Verbindungen notwendig sind.
Das Verfahren ist hervorragend für die Fertigung vonElektronikkomponenten geeignet. Die Einsatzmöglichkeiten erstrecken sich von Lichtbändern über Sicherungsteile bis hin zur Kontaktierung von Batteriezellen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Löt-, Schweiß- undSchraubverbindungen stellt das TOX®-eClinchen einebessere Alternative dar, da keine Vorbehandlung derOberflächen notwendig ist und der Prozess keine Wärmeeinbringung benötigt.

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Beim TOX®-eClinchen
entstehen aufgrund metallischer
Mikrokontakte elektrisch hervorragend leitfähige Verbindungen.
2tox-pressotechnik.comVerfahrenskompetenz........................................................................................................................................................

Entstehung der Leitfähigkeit
Bereiche mit dem besten Stoffschluss

Beim TOX®-eClinchen drückt ein Stempel die zu verbindenden Bleche in eine Matrize. Der durch die plastische Verformung erzeugte Hinterschnitt sorgt für hohe
Haltekräfte im Halsbereich. Zusätzlich entsteht auch ein
Materialschluss, der hervorragend elektrisch leitend ist.

sehr hoch (Halsbereich)hoch (Boden)
gutFügezone mit optimalem Stoffschluss
Während des Clinch-Vorgangs kommt es in der Fügezone neben dem Form- und Kraftschluss auch zu einem partiellen Stoffschluss: Die gefügten Bleche fließen
so ineinander, dass durch eine Vielzahl an Mikrokontakten eine optimal leitfähige Verbindung mit geringstemÜbergangswiderstand entsteht.
Vergrößerte Kontaktfläche
Durch den Zieh-Press Vorgang wird die wirksame Kontaktfläche nahezu verdoppelt, besonders bei hohen
Blechdicken nimmt sie erheblich zu. Dieses Mehr an
Fläche erhöht die Leitfähigkeit der Verbindung zusätzlich.

Zahlreiche Mikrokontakte
sorgen für die leitfähige
Verbindung derMaterialien.

Mitfließende BeschichtungenWeiche Beschichtungen, wie beispielsweise Zinnschichten auf Kupfer, werden ohne Abriss mit umgeformt und dabei auf wenige μm Dicke ausgedünnt. Die
Leitfähigkeit bleibt erhalten.

Quelle: TU Dresden

Vergleich der Kontaktflächen
Punktnenndurchmesser

2 mm

2 mm

2 mm

5 mm

5 mm

6 mm

8 mm

Blechdicke Stempelseite

0,35 mm0,80 mm0,30 mm0,50 mm0,60 mm0,35 mm1,15 mm

Blechdicke Matrizenseite

0,50 mm0,60 mm0,30 mm0,50 mm0,60 mm0,80 mm1,15 mmBezugsfläche eben

4,91 mm2

4,91 mm2

4,91 mm2

28,3 mm2

28,3 mm2

38,46 mm2

63,58 mm2

Resultierende Kontaktfläche

7,67 mm2

7,87 mm2

7,72 mm2

42,55 mm2

44,02 mm2

53,80 mm2

107,8 mm2

Kontaktflächenvergrößerung

56 %

60 %

57 %

50 %

55 %

39 %

69 %
Quelle: TU Dresden

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Dauerhaft niedrige ÜbergangswiderständeDas TOX®-eClinchen ist eine effiziente Technologie, umelektrisch leitende Bauteile sicher und dauerhaft zu verbinden und zwar gleichermaßen mechanisch und elektrisch.
Konstante Leitfähigkeit durch hohe Haltekräfte
Da Clinchverbindungen im Vergleich zu anderen Verbindungsverfahren mechanischen Beanspruchungen (z. B.
Drehmomenten) und Temparaturwechseln langfristig sicher standhalten, fallen Relaxationsvorgänge – also das
Entspannen der Verbindung – sehr gering aus. Deshalb
bleibt der Übergangswiderstand konstant gering unddie hohe Leitfähigkeit entsprechend erhalten. So ist das
Verfahren perfekt geeignet zur Erfüllung der hohen Anforderungen der Elektroindustrie.

Ein TOX®-eClinch-Punkt bleibt sicher im stabilen Bereich (grünerPunkt). Die grundsätzlich unvermeidlichen Relaxationen sind insignifikant und praktisch nicht messbar. Bei Nichtbeachten der verfahrensspezifischen
Besonderheiten
droht ein Abrutschen in den instabilen Bereich (roter Punkt).

Widerstand R

Relaxationen im KontaktbereichRK

instabil

stabilVerspannen
Entspannen
RK = Kontaktwiderstand
RM = MaterialwiderstandFügevorgang
RM
Kraftabbau durch Relaxation
Kontaktkraft FK; mechanische Spannung σK

Tolerantes Verfahren
Um die elektrische Kontaktierung sicherzustellen, gilt
es in der Konstruktionsphase wichtige Schritte zu beachten. Nur durch die Verwendung von optimierten
TOX®-eClinch-Werkzeugen wird eine perfekte Punktausformung mit einer idealen Restbodenstärke undsomit die hohe elektrische Leitfähigkeit erreicht. Selbst
bei unsymmetrischen Clinch-Punkten steigt der Übergangswiderstand nicht signifikant an und die gute Leitfähigkeit bleibt erhalten.

Kontaktwiderstand bei Unmittigkeiten
Bei Tests wurden TOX®-eClinch-Punkte mit einemzunehmenden Versatz getestet und die Übergangswiderstände gemessen. Das Ergebnis: Auchbei außermittigen Clinch-Punkten bleibt die gute
Leitfähigkeit erhalten.
μΩWiderstand R2015
10500,20,250,5mm Versatz

MaterialienStempelseitig: Cu ETP R290 Blechdicke 0,8 mm
Matrizenseitig: Cu ETP R290 Blechdicke 0,8 mm

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Verfahrenskompetenz........................................................................................................................................................

Vielseitige und flexible Einsatzmöglichkeiten

Konstante dynamische Festigkeit
Im Gegensatz zur widerstandspunktgeschweißten Verbindung weisen Clinch-Punkte ein wesentlich kerbunempfindlicheres Verhalten unter dynamischen Belastungen auf. Dadurch lässt sich ein nahezu konstantes
Kraftamplitudenniveau über unterschiedliche Lastspielzahlen übertragen.
Kontrollmaß X garantiert die Leitfähigkeit
Die Restbodenstärke eines Fügepunkts beeinflusst dieelektrische Leitfähigkeit. Da das TOX®-eClinchen eineeinfache Qualitätsüberwachung auch in der Serienproduktion ermöglicht, wird durch das fortlaufende Messen
des Kontrollmaßes X die gleichbleibende Leitfähigkeit
der Verbindung sichergestellt.
Flexibel in der Materialkombination
Mit der TOX®-eClinch-Technologie lassen sich unterschiedliche Materialkombinationen – auch nicht
schweiß- oder lötbare – verbinden. Aluminium undKupfer beispielsweise ist eine in Batteriemodulen gängige Kombination und kann so, ohne eine isolierendeintermetallische Phase zu erzeugen, gefügt werden. Die
Technologie ist außerdem bestens zum Fügen empfindlicher Batteriezellen ohne Wärmeeinbringung geeignet.

Vorteile Kraft-, Form- und Stoffschluss in einem Vorgang
 Sehr robuste Verbindungen Keine Vorbehandlung notwendig
 Fügen ohne Wärmeeintrag Sehr niedrige Übergangswiderstände Umfangreiche Dokumentation der relevanten
Prozessdaten

Die Restbodenstärke korreliert
mit dem ÜbergangswiderstandDie Restbodenstärke eines TOX®-eClinch-Punkts
bezeichnen wir als Kontrollmaß X.
Restbodenstärke= Kontrollmaß X

Die Einhaltung dieses Maßes ist von Bedeutung,denn je größer die Restbodenstärke, desto höher
ist der Widerstand.
μΩ250
Widerstand RPräzision in der Serienfertigung
Mit einer exakten Auslegung der Technik bzw. einer
Fertigungsanlage lassen sich die TOX®-eClinch-Punkte
auf dem Werkstück höchst präzise positionieren. Eine
Prozessüberwachung kontrolliert den Fügeprozess, um
die hohe Qualität der Verbindungen zu gewährleisten.

200150100500Restbodenstärke
0,250,350,450,55mm

Materialien
Stempelseitig: Al 1050, Blechdicke 1,2 mm
Matrizenseitig: Cu 5210, Blechdicke 0,4 mm

TOX®- e Clinchen verbindet

Aluminium in Kupfer

Kupfer in Aluminium

Kupfer in Messing

Stahl in Stahl und viele andere.

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Für jede Anwendung den richtigen TOX®- e ClinchClinch-Punkt
Mit Know-how zur maximalen Leitfähigkeit
Zur Sicherstellung der langfristigen elektrischen Leitfähigkeit müssen in der Auswahl und Auslegung derWerkzeuge einige konstruktive Grundsätze beachtet
werden. Basis stellen die TOX®-Clinch-Punktformen

dar, die zur Erreichung des gewünschten Stoffschlusses in Details für das TOX®-eClinchen optimiert wurden.
Folgende Punktformen sind in leitfähigkeitsoptimierter
Variante erhältlich:

TOX®- e Rund-Punkt

TOX®- e SKB

Der Klassiker: Ein Rundstempel presst die zu verbindenden Materialien in eine runde starre Matrize. Das Ergebnis: Ein runder Punkt ohne Kanten
und Grate verbindet die Bleche.

Die Spezialmatrize besteht aus beweglichen undfesten Komponenten. Während die festen Segmente Material und Stempel zentrieren, ermöglichen die beweglichen Elemente das Hinterfließen
des Materials im Punkt.

TOX®- e MICROpoint

TOX®- e TWINpoint

Der TOX®-Rund-Punkt in Miniatur ist unsere Antwort auf die Bauteil-Miniaturisierung. Mit einem
Durchmesser von 2 mm ist er ideal für Blechdicken von 0,2 – 0,5 mm. Als eClinch-Punkt ideal
zum Fügen von kleinen
Bauteilen, da er trotz
kleinem Durchmesser
für einen guten Stoffschluss sorgt.

Der doppelte Punkt bietet eine Verdrehsicherheit und erhöht die Punktfestigkeit im Vergleich
zum Einzelpunkt deutlich. Deshalb ideal beim
eClinchen um auch Drehmomente sicher aufnehmen zu können.

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Einsatzbeispiele........................................................................................................................................................
Bauteile als Einsatzbeispiele
für das TOX®-eClinchen
Ansteuerbox fürLi-Ionen-Akku
Stromschiene
Steckverbindung
Vorsicherungsbox

Zuheizer

Stromschiene
für Gebäudetechnik
Sicherung mit U-Schiene

Vorsicherungsbox

TOX®-Pressezum Verbinden vonSicherungen undBlechteilen.

Strombrücke
mit Kondensator

Steckverbindung
Polklemme

TOX®-FinePresszum Fügen von Elektroteilen mit
einem TOX®-MICROpoint der2 mm im Durchmesser misst.

TOX®-Presse
zum eClinchen vonSicherungskomponenten.

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TOX® PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG
Riedstraße 488250 Weingarten / Deutschland
Ihre Ansprechpartner finden Sie unter:tox-pressotechnik.com
792847 / 81.202002.de Änderungen vorbehalten.

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