Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Bimetallkontaktnieten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bimetallkontakt nieten.
Es ist bekannt, Bimetallkörper dadurch herzu stellen, dass die den Körper bildenden Metallkompo nenten durch starken Druck auf kaltem Wege mit einander verschweisst werden. Voraussetzung für eine dauerhafte Verbindung zweier Metallkomponenten durch Kaltpressschweissen ist die extrem hohe Sauber keit der einander berührenden Oberflächen. Diese Vorausssetzung liess sich bisher bei der Herstellung von Bimetallmassenartikeln auf wirtschaftliche Weise nicht erfüllen.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass die sehr sorgfältig auszuführende und daher das be kannte Kaltpressschweissverfahren komplizierende Reinigung der Oberflächen der miteinander zu ver einigenden Metallkomponenten eingespart und die fortlaufende Herstellung von Bimetallkontaktnieten mit diesem Verfahren wirtschaftlich ermöglicht wer den kann, wenn als Anstossflächen frische Schnitt flächen der zu vereinigenden Metallkomponenten Verwendung finden.
Demgemäss kennzeichnet sich das Verfahren der Erfindung zur fortlaufenden Herstellung von Bimetall kontaktnieten dadurch, dass die Komponenten je für sich von einem Drahtvorrat abgeschnitten und un mittelbar anschliessend an den noch frischen Schnitt flächen durch Druck und Anstossflächenvergrösserung kaltverschweisst werden. Dieses Verfahren ist von besonderem Vorteil gegenüber dem bekannten Ver fahren, bei dem Bimetallkontaktnieten aus kreis runden Butzen als Zwischenprodukt hergestellt wur den.
Es entfällt nämlich die Notwendigkeit, aus dem bei Herstellung der Butzen aus Bimetallblech zu rückbleibenden Stanzabfall das Edelmetall (Silber) zu scheiden; eine teure und stets mit Edelmetallverlust verbundene Arbeit, da die Nieten bei Anwendung des Verfahrens der Erfindung ohne Zwischenprodukte und ohne Bimetallabfall unmittelbar aus zwei Draht vorräten je einheitlichen Metalls in einem einzigen Arbeitsgang fertig hergestellt werden können.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfah rens der Erfindung kennzeichnet sich hierzu dem entsprechend durch ein Gesenk, von dem ein Teil als querbewegliche Abschermatrize ausgebildet ist und in Zusammenarbeit mit einer als Gegenmesser ausgebildeten Drahtführung jeweils einen Abschnitt eines Drahtvorrats abschert, und anschliessend als Amboss bei der Kaltverschweissung des Drahtab schnitts mit dem anderen, ebenso abgeschnittenen Drahtabschnitt.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist das die beiden Metallkomponenten aufnehmende Ge denk zweiteilig und querbeweglich. Es schert bei der Querbewegung die in seine Bohrungen von gegen überliegenden Seiten her eingeschobenen Drahtab schnitte ab, die dann durch die aufeinander zu be wegten Gesenkteile kaltpressverschweisst und durch Ausnehmungen in den einander zugekehrten Gesenk oberflächen zum Niet ausgeformt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das Ge senk einteilig; es bildet eine Matrize mit durchgehen der Bohrung, in die die Drahtabschnitte von beiden Seiten oder nacheinander von derselben Seite ein treten und bei der Querbewegung abgeschert werden. Als Gegenhalter beim Pressdruck und als Auswer fer des fertigen Niets dient jeweils eine in die Bohrung eindringende Nadel.
Zum Ausformen des Nietkopfes dient hierbei ein besonderer Stauchstempel. Er wird durch den Schub der Nadel von den aufeinanderste- henden Drahtabschnitten gegen die Kraft einer Feder in seinen Halter bis zum Anschlag eingedrückt und wird dann vom Halter zwecks Formung des Niet kopfes aus dem aus der Bohrung herausgeschorenen Teil der Metallkomponenten in entgegengesetzter Richtung gegen den starren Widerstand der Nadel vorgestossen.
Bei noch einer anderen Ausführungsform dringen in beiden Seiten des Gesenks Nadeln in die Bohrung ein und erzeugen innerhalb dieser einen kaltpress- verschweissten Stift (statt Niet). Die beim Kaltpress- verschweissen durch die Oberflächenvergrösserung aus den Anstossflächen austretende Metallmenge wird von Ausnehmungen des in diesem Falle wieder zwei teiligen Gesenks aufgenommen und beim Ausstossen des Stiftes aus dem Gesenk durch eine der Nadeln vom Stift abgeschert.
Aus derartigen Stiften können dann nachträglich in der gleichen Maschine Nieten beliebiger Abmes sungen geformt werden.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch und teilweise im Schnitt mehrere Ausführungsbei spiele von Vorrichtungen, mit denen das Verfahren der Erfindung ausgeführt werden kann. Die Fig. 1-7, 8-14, 15-21 und 22-24 zeigen dabei je eine beson dere Ausführungsform in verschiedenen Arbeitsstu fen.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1-7 werden der Kupferdraht 3 und der Silberdraht 2 durch die Gleitschienen 4, 5 und das 2teilige Gesenk 6, 7 hin durch aufeinander zu geführt, bis sie anstehen (Fig. 1). Sodann wird das zweiteilige Gesenk nach rechts verschoben (Fig. 2). Hierbei wird vom Kup ferdraht 3 der in dem unteren Gesenk 7 befindliche Abschnitt 12 abgeschert, ebenso vom Silberdraht 2 vom Gesenkteil 6 der Abschnitt 11.
Nunmehr bewe gen sich die Gleitschienen 4, 5 aufeinander zu (Fig. 3), wodurch die Schnittflächen der beiden aufeinander sitzenden Drahtabschnitte 12, 11 stark vergrössert werden und ohne äussere Wärmezufuhr kaltpressver- schweissen. Nach dem Auseinanderfallen der Gleit schienen 4, 5 (Fig. 4) kann der Kontaktniet 11', 12' durch den von unten nachstossenden Vorratsdraht 3 oder eine besondere Nadel ausgeworfen werden. Der Scheransatz 11" (Fig.5) am Kontaktniet wird in einer besonderen Pressform (Fig. 6) oder gleich an schliessend im gleichen Gesenk mit einem besonderen Kopfstempel niedergedrückt, und der Niet erhält seine endgültige Form (Fig. 7).
Bei der Vorrichtung nach Fig.8-14 sind die Drähte 2 und 3 in genügender Länge in die Boh rung 8 des diesmal einteiligen Gesenks 9 eingeführt (Fig.8). Das Gesenk 9 bewegt sich hiernach in Pfeilrichtung unter den Pressstempel 10 (Fig. 9), wo bei die Stücke 11, 12 von den Drahtvorräten 2, 3 ab geschnitten werden.
Nunmehr tritt (Fig. 9) eine Nadel 13 von unten her in die Bohrung 8 des Gesenks 9 ein und schiebt die beiden Metallkomponenten 11, 12 nach aussen, wobei der Pressstempel 10 in Pfeilrichtung entgegen der Kraft der Feder 14 bis zum Anschlag an seiner Führung 15 zurückgedrückt wird.
Fig. 10 zeigt den Pressstempel in derjenigen Stel lung, von der aus er in Pfeilrichtung von seiner Füh rung 15 starr nach unten gestossen wird, wobei die Nadel 13 als festes Widerlager für die Drahtab schnitte 11, 12 wirkt. Der Pressstempel formt da durch beim Herabstossen aus dem Abschnitt 11 und einem Teil des Abschnitts 12 den Nietkopf nach Fig. 11, während der Rest des Teils 12 als Niet schaft in der Bohrung 8 des Gesenks 9 verbleibt. In Fig. 11 ist die Führung 15 in Pfeilrichtung so weit abgehoben, dass der Stempel 10 von dem Nietkopf freikommt. Die Nadel 13 wirft nunmehr den Bi metallniet 11', 12' aus (Fig. 12), wonach sich das Gesenk 9 in Pfeilrichtung wieder zum Ladeort be wegt (Fig. 13).
In der Endstellung des Gesenks 9 (Fig. 14) beginnt ein neuer Arbeitsgang durch Ein schieben der Drähte 2 und 3 in das Loch 8 des Gesenks 9 (Fig. 8).
Während bei diesen beiden Ausführungsformen der Silber- und der Kupferdraht von verschiedenen Seiten in das Gesenk eingeführt werden, zeigen die Fig. 15-21 eine Vorrichtung, bei der die Drähte von der gleichen Seite eingeführt werden. Dies ermöglicht eine einfache Drehtischkonstruktion, die in Fig.21 schematisch dargestellt ist.
Auf Station I wird der Kupferdraht 3 durch die Drahtführung 4a in das Gesenk 9 eingeführt. Dann dreht sich der Tisch in Pfeilrichtung (Fig.21) zur Station II, wobei vom Kupferdraht ein Stück 12 ab geschert wird. In Station II wird der Silberdraht 2 durch die Drahtführung 4b in das Gesenk 9 nachge schoben und der Drehtisch dreht sich zur Station III. Hierbei wird ein Stück 11 vom Silberdraht abge schert. In einer der folgenden Stationen, z. B. in Station V, tritt von unten her eine Nadel 13 in das Gesenk 9 ein und schiebt die Drahtstücke 11, 12 nach oben teilweise aus dem Gesenk 9 heraus zur Anlage an den federnden Pressstempel 10 (Fig. 17) bis die Feder 14 zusammengedrückt ist (Fig. 18). Der Pressstempel 10 wird sodann - immer noch in Sta tion V - im.
Pfeilrichtung abwärtsgestossen, wodurch ebenso wie bei der vorbeschriebenen Ausführungs form die Kaltverschweissung der Stücke 11, 12 unter gleichzeitiger Nietkopfformung erfolgt (Fig. 19). Auf Station VI kann eine weitere Nietkopfverformung etwa zylindrisch oder dergleichen erfolgen, und auf Station VIII schliesslich erfolgt das Auswerfen des fertigen Niets aus dem Gesenk 9 durch eine Nadel 13a. Auf den hier nicht genannten Drehtischstationen erfolgt entweder keine Bearbeitung des Niets oder eine im vorliegenden Zusammenhang unwichtige.
Mit den bisher beschriebenen Vorrichtungen ge lingt die Herstellung von Bimetallnieten durch Kalt schweissen nur innerhalb bestimmter Grenzen des Verhältnisses SchaftdurchmessenJKopfdurchmesser. Mit der nachstehend an Hand der Zeichnung Fig.22-24 beschriebenen Vorrichtung gelingt die Herstellung jeder gewünschten, auch. extremen Ab messung der Nieten.
Das Gesenk 9 ist bei dieser Vorrichtung geteilt (9a, 9b). Beide Teile haben an den Stossflächen 20 ringförmige Ausnehmungen 21. Die Stossflächen der wie vorbeschrieben vom Vorrat abgescherten Draht stücke 11, 12 befinden sich im zusammengefahrenen Gesenk 9a, 9b in der Höhe der Ausnehmungen 21 (Fig. 22). Auf der nächsten Station (Fig. 23) treten von oben und von unten Nadeln 13a, 13b in das Gesenk ein und bewirken die Kaltverschweissung der Abschnitte. Die Kaltverschweissung geht bekannt lich unter erheblicher Vergrösserung der Anlageflä chen vor sich. Zur Aufnahme dieser Vergrösserung 22 sind die Ringausnehmungen 21 bestimmt. Auf der nächsten Station (Fig. 24) stösst eine Nadel 13c die kaltverschweissten Bimetallstifte 12', 11' nach oben aus dem Gesenk heraus, wobei die Flächenver grösserung 22 abgeschert wird.
Ein oder mehrere Pressstempel 10 formen dann, wie oben beschrieben, in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Ar beitsgängen den Nietkopf. Die Gesenkteile 9a, 9b fahren anschliessend auseinander, so dass der abge scherte ringförmige Abfall 22 entfernt werden kann. Bei diesem Verfahren entsteht also wieder wenn auch geringfügiger Abfall, aus dem das Silber ge schieden werden muss. Eine solche Vorrichtung wird vorzugsweise in waagrechter Lage betrieben, da dann der Abfall 22 beim Öffnen der Gesenkteile von selbst herausfällt.
Die Verbindung der Komponenten (Silber und Kupfer) mit Hilfe einer dieser Vorrichtungen zu kaltverschweissten Bimetallkontaktnieten kann wie an sich bekannt durch Glühen verfestigt werden. Hier durch verschwindet zugleich die durch die Kaltver formung in den Metallen erzeugte Härtung.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass manche kaltgeschweissten Metallpaarungen, hierunter auch gerade die für Bimetallkontaktnieten bevorzugt be nutzte Paarung Kupfer-Silber, nur in bestimmten Temperaturbereichen die Eigenschaft zeigen, durch Erhitzung nach der Kaltschweissung untrennbar fest miteinander verbunden zu werden. Dieser Tempera turbereich liegt zwischen etwa 300 und 5000 C. Bei Erhitzung auf 200-250 C ebenso wie auch auf 700 C werden durch Kaltschweissung aneinander gebundene Silber- und Kupferplatten nicht oder nicht wesentlich stärker miteinander verbunden, als wenn überhaupt keine Erhitzung stattgefunden hätte. An dere Metallpaarungen, wie z. B.
Eisen-Messing, zei gen die Erscheinung einer solchen optimalen Tempe ratur der Bindungsfestigkeit nicht, sie verbinden sich umso besser je höher die der Kaltschweissung folgende Erhitzung ist. Eine theoretische Erklärung steht man gels systematischer Erforschung zahlreicher Metall paarungen noch aus.