Welchen Einfluss hat die Presse auf die Crimpqualität?

Da das Crimpwerkzeug als Herzstück eines jeden Crimpvorgangs massgeblich die Crimpqualität bestimmt, könnte man zum Schluss kommen, dass die Wahl der Crimppresse für das Endergebnis unwesentlich ist. Dem ist allerdings nicht so – auch die Crimppresse spielt im Verarbeitungsprozess eine entscheidende Rolle.

Im Gegensatz zum Crimpwerkzeug, bei dem eine Vielzahl an Einstellmöglichkeiten automatisch zu einer Vielzahl an Einflussfaktoren führt, sind bei der Crimppresse die Presskraft, die Wiederholgenauigkeit und die Zykluszeit entscheidend. Weitere wichtige Kriterien sind das perfekte Zusammenspiel der Presse mit dem Crimpwerkzeug und der Crimpkraftüberwachung.

Grundfunktion einer Crimppresse

Die Presse bewegt das Crimpwerkzeug in den unteren „Totpunkt“, verpresst den Crimpkontakt mit dem Leiter auf die eingestellte Crimphöhe und bringt anschliessend das Werkzeug wieder in die Ausgangsstellung (oberer „Totpunkt“) zurück.

Schliesshöhe und Arbeitshub

Um ein Crimpwerkzeug in einer Presse einsetzen zu können, müssen als Grundvoraussetzung die Schliesshöhe, der Arbeitshub und die Werkzeugaufnahme bei Presse und Crimpwerkzeug identisch sein. Die Schliesshöhe ist die Distanz zwischen der oberen und unteren Werkzeugaufnahme der Presse in geschlossenen Zustand. Jedes auf der Presse eingesetzte Crimpwerkzeug muss ein identisches Schliessmass und Hub aufweisen. Um ein möglichst breites Spektrum von Crimpwerkzeugen einsetzen zu können, empfiehlt sich eine Presse mit dem international etablierten Schliessmassvon 135,788 mm. Dieses Mass hat sich sowohl in Europa als auch in Nordamerika weitgehend durchgesetzt.

Der Weg zwischen offenem und geschlossenem Crimpwerkzeug wird als Arbeitshub bezeichnet. Da die vertikale Bewegung des Crimpwerkzeugs ausschliesslich durch die Crimppresse bewirkt wird, sollten die Arbeitshübe genau übereinstimmen. Je nach Crimpwerkzeug-Hersteller variiert dieser in der Regel zwischen 39 und 42 mm, aber auch 30 mm sind speziell in Nordamerika und Asien durchaus üblich. Schleuniger bietet deshalb Crimpmaschinen sowohl mit 40 als auch mit 30 mm Hub an. Ein genauer Arbeitshub der Presse ist speziell bei mechanischen Crimpwerkzeugen für den Vorschub von zentraler Bedeutung, da hier der Pressenhub direkt in eine horizontale Transportbewegung umgesetzt wird.

Presskraft und Antriebsarten

Die Kraft der Presse – üblicherweise in Kilo-Newton (kN) oder Tonnen (t) angegeben – bestimmt den verarbeitbaren Querschnittsbereich. Abhängig vom Leiterquerschnitt, der Art des Leiters (Volldraht oder Litzendraht) und vom zu verarbeitenden Kontakt variiert die erforderliche Minimalkraft, um eine optimale Verformung zu erzielen. Deshalb werden Crimpmaschinen wie die UniCrimp 200 von Schleuniger mit einer grosszügig dimensionierten Presskraft (33 kN) ausgestattet, um den Anwendungen verschiedenster Materialien gerecht zu werden.

Bei den Pressenantrieben hat sich vor allem der Exzenterantrieb durchgesetzt, bei dem die rotative Bewegung des Antriebs durch eine Welle mit einem Exzenter in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Der Vorteil liegt in der Wiederholgenauigkeit, da konstant gewährleistet ist, dass die Presse den unteren „Totpunkt“ erreicht. Die maximale Kraft tritt einige Grade vor dem unteren „Totpunkt“ auf und wirkt bis zum Erreichen des „Totpunkts“, an dem selbst keine Arbeit mehr verrichtet wird. Die Verformung des Kontaktes muss deshalb bei Erreichen des unteren „Totpunkts“ abgeschlossen sein.

Ein kombinierter Kniehebel-Kurbelantrieb wie bei der Schleuniger UniCrimp 500 hat den Vorteil, dass der Schließvorgang zugunsten kurzer Zykluszeiten sehr schnell erfolgt und der eigentliche Verformungsprozess langsamer durchgeführt wird, um ein optimales Resultat zu erzielen, ohne dabei lange Zykluszeiten in Kauf nehmen zu müssen. Des Weiteren gibt es Crimpmaschinen auf dem Markt, die pneumatisch linear oder über einen Kniehebel angetrieben werden.

Zykluszeit

Je länger je mehr sind kurze Zykluszeiten bei der Beschaffung einer neuen Crimppresse mitentscheidend. Speziell bei mechanischen Crimpwerkzeugen wirkt sich eine hohe Pressengeschwindigkeit automatisch auf die Vorschubgeschwindigkeit des Crimpwerkzeugs aus und hat dadurch einen Einfluss auf die Positioniergenauigkeit des Kontaktes. Je nach Leitung und Kontakt braucht das Material während der Verformung eine bestimmte Zeit, um optimal „Fliessen“ zu können. Sonst kann es zu teilweise erheblichen Qualitätseinbussen oder fehlerhaften Crimpungen kommen. Deshalb sind die optimalen Einstellungen an der Presse und am Werkzeug vom Kontaktmaterial (Stahl, Messing) sowie auch von der Beschichtung (Gold, Silber, Zinn) abhängig. Um ein bestmögliches Ergebnis  zu erzielen, ist eine individuelle Einstellung der Pressengeschwindigkeit nötig.

Wiederholgenauigkeit

Die Wiederholgenauigkeit der Presse ist ein entscheidendes Merkmal, da sonst die bei der Feinjustage getroffenen Einstellungen im Betrieb teilweise hinfällig werden. Erfolgt die Crimpung nicht stets mit konstanter Geschwindigkeit und Kraft, kann dies bereits zu unerwünschten Variationen führen.

Wird ein Crimpwerkzeug in verschiedenen Pressen eingesetzt, empfiehlt es sich, die Schliesshöhe regelmässig mit einem Eichgerät identisch einzustellen, um unabhängig von der eingesetzten Presse immer gleiche Resultate zu bekommen. Bei den meisten Crimppressen kann die Schliesshöhe daher justiert werden.

Auch Standfestigkeit der Lager und Genauigkeit der Führungen sind entscheidende Punkte, um langfristig qualitativ hochwertig produzieren zu können. Erfahrungsgemäss führt oft bei alten Pressen der Verschleiss der mechanischen Teile zu mehr Spiel und somit zu einer verminderten Crimpqualität.

Crimpkraftüberwachung

Die Crimpkraftüberwachung ist das zentrale Messgerät, um die Crimpqualität und dadurch die Presse und die Werkzeuge im Prozess zu überwachen. Während des Crimpvorgangs misst ein Sensor die Kraft und meldet diese an die Elektronik, welche die aufgenommenen Kräfte in eine Zeit-Kraft-Kurve konvertiert. Ziel ist es herauszufinden, wo die Kurven abweichen. Die „ersten“ Crimpungen werden genutzt, um dem System die Charakteristika einer guten Crimpung „anzulernen“. Jede nachfolgende Crimpung wird mit den Referenzcrimpungen verglichen. Bei Abweichungen der Crimpcharakteristika, die ausserhalb der voreingestellten Toleranz liegen, wird die Crimpung als „schlecht“ angezeigt.

Heute verfügen zwei von drei Crimppressen über eine Crimpkraftüberwachung. Andere Crimpqualitätsmerkmale beinhalten nur einen Parameter wie z.B. Crimphöhe, Crimpbreite und Auszugskraft. Die Crimpkraftüberwachung hingegen beinhaltet Kräfte, die sich aus dem ganzen System ableiten. Jede dieser Komponenten kann Auswirkungen auf die Crimpcharakteristika haben.

Umrüsten und Flexibilität

Beim Umrüsten und bei der Wartung ist es von Vorteil, wenn die Presse gut zugänglich und nicht zu knapp dimensioniert ist. Der Werkzeugwechsel sollte einfach und wenn möglich ohne zusätzliche Hilfsmittel erfolgen. Ist der Arbeitsbereich knapp dimensioniert, kann es sogar sein, dass bestimmte Werkzeuge nicht eingesetzt werden können.

Für ein Höchstmass an Flexibilität sollte die Presse wie die UniCrimp 200 von Schleuniger über eine einstellbare Pressengeschwindigkeit, ein Ventil für pneumatische Crimpwerkzeuge und eine Split-Cycle-Funktion für die Verarbeitung von geschlossenen Kontakten verfügen. Nur im perfekten Zusammenspiel von Crimppresse, Crimpwerkzeug und Crimpkraftüberwachung lässt sich ein optimales Ergebnis erzielen.