Das umformtechnische Fügeverfahren Clinchen ermöglicht ein energiearmes Fügen von Blechen durch Form-, Kraft- sowie unter bestimmten Bedingungen Stoffschluss und dient der Übertragung mechanischer Kräfte. Hierbei stellt der Formschluss den primären Bindemechanismus dar. Neue Einsatzgebiete erfordern eine elektrische oder thermische Leitfähigkeit, so dass es notwendig ist, das Clinchen entsprechend zu qualifizieren. Bei solchen Anwendungen stellen dagegen Kraft- und Stoffschluss die primären Bindemechanismen dar. Das Clinchen wurde hinsichtlich seines elektrischen Eigenschaftsprofils und dessen Eignung zur langzeitstabilen Kontaktierung elektrischer Leiter, insbesondere im Bereich der normalen Betriebsströme, untersucht und qualifiziert [1]. Es liegen jedoch keine Erkenntnisse zum Kontaktverhalten bei Kurzzeitströmen im Fehlerfall vor. Die im Fehlerfall auftretenden Kurzzeitströme können abhängig vom Einsatzgebiet, um den Faktor 4 bis 15 größer sein als die Betriebsströme [2]. Die Fügeverbindungen müssen aber bei Auftreten eines Fehlerfalles im Netz, den elektrischen, thermischen und mechanischen Belastungen standhalten. Es wurden Untersuchungen an Aluminiumverbindungen durchgeführt, welche mit Kurzzeitströmen belastet wurden. Der Einfluss verschiedener Oberflächenvorbehandlungen wurde betrachtet. Als Charakterisierungsmethode für die Bauteile und die geclinchten Fügeverbindungen wird die Messung des elektrischen Widerstandes herangezogen. Die während einer Bestromung, in Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes, auftretenden Temperaturen im homogenen Leiter und der Fügeverbindung werden gemessen und definieren das Verhalten des elektrischen Kontaktes. Die untersuchten Clinchverbindungen sind fähig, die im Fehlerfall auftretenden Kurzzeitströme zu übertragen. Durch Auswertung der Messgrößen Temperatur und elektrischer Widerstand können Unterschiede z. B. aufgrund des Oberflächenzustands aufgezeigt werden. Der Oberflächenzustand übt dabei einen signifikanten Einfluss auf die Clinchpunktausbildung und damit auf deren elektrische Eigenschaften aus. Durch Messung des elektrischen Widerstandes vor und nach dem Fügen sowie nach einer Bestromung mit Fehlerströmen, kann das Kontaktverhalten qualifiziert werden. 

Referenzen

[1] U. Füssel et al Optimierung umformtechnischer Fügeverfahren zur Kontaktierung elektrischer Leiter, 2019, EFB Forschungsbericht 506.

[2] M. Gatzsche Elektrisch‐thermisches Betriebs‐ und Langzeitverhalten hochstromtragfähiger Kontaktelemente, 2017, Dissertation, TU Dresden, Dresden.