CH414883A - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Widerstandselement - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Widerstandselement

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CH414883A
CH414883A CH5801258A CH5801258A CH414883A CH 414883 A CH414883 A CH 414883A CH 5801258 A CH5801258 A CH 5801258A CH 5801258 A CH5801258 A CH 5801258A CH 414883 A CH414883 A CH 414883A
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welding
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resistance element
cross
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CH5801258A
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Gustav Dr Phil Schreweliu Nils
Amberg Styrbjorn
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Kanthal Ab
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic

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Description


  Verfahren     zur    Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes  <B>und</B> ein nach     diesem    Verfahren hergestelltes Widerstandselement    Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines  Materials aus zwei Teilen bekannt, in denen die  Grundmasse bei der     zum    Schweissen erforderlichen  Temperatur plastisch verformbar ist, wie z. B. bei  Metallen. Hierbei findet die Verformung im Verlauf  der     Versinterung    innerhalb der Kristallkörner statt.

    Es ist weiterhin bekannt, in einer     Grafitform    unter  Druckausübung und mit Hilfe von aussen zugeführ  ter Wärme Körper eines solchen Materials zu sintern,  ohne dass eine plastische Verformung innerhalb der       Kristallkörner    der Grundmasse bei der das Versin  tern hervorrufenden Temperatur stattfindet. In die  sem Falle erfolgt eine plastische Verformung des Ma  terials in der Weise, dass die Kristallkörner der  Grundmasse aneinander gleiten. Dieser Vorgang tritt  jedoch nur dann ein, wenn die     Versinterung    unter  Druckausübung bei hoher Schweisstemperatur er  folgt.  



  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes,  das sich aus einem     Glühzonenkörper    und an diesen  anschliessenden     Zuleiterkörpern        zusammensetzt,    wo  bei die einzelnen Körper durch     Sinterung    aus Pulver  massen hergestellt werden, die eine Grundmasse mit  elektrisch leitfähigen Kristallkörnern und einen in der  Grundmasse gleichmässig verteilten     Zusatzbestandteil     enthalten, der eine niedrigere     Erweichungstempera-          tur    als die Grundmasse besitzt.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass die Grundmasse     Molybdänsilicid     enthält, die Körper gesintert und dann unter Druck  durch einen elektrischen, die Stossstellen durchsetzen  den Strom erhitzt und zusammengeschweisst werden.  



  Ein nach dem     erfindungsgemässen    Verfahren  hergestelltes elektrisches Widerstandselement ist da  durch gekennzeichnet, dass es aus einem Glühzonen-         körper    und mit diesem durch Schweissen verbunde  nen     Zuleiterkörpern    besteht, die einen grösseren  Querschnitt als derjenige des     Glühzonenkörpers    be  sitzen.  



  Die Erfindung wird im folgenden anhand der bei  liegenden Zeichnungen näher erläutert, und zwar  zeigen:       Fig.    1 schematisch ein     erfindungsgemäss    herge  stelltes Widerstandselement;       Fig.    2 teilweise zwei Körper, die durch     Stauch-          schweissen        miteinander    verbunden werden sollen;       Fig.    3 Einzelheiten     einer        Stauchschweissnaht;          Fig.    4 eine schematische Ansicht eines zum       Stauchschweissen    verwendbaren Aggregats;

         Fig.    5 einen Schnitt durch eine mangelhafte  Schweissnaht;       Fig.    6 ein Diagramm;       Fig.    7 eine Einzelanordnung bei der Zubereitung  der Körper;       Fig.    8 und 9 zwei Behandlungsschritte bei der  Zubereitung des Anschluss- oder     Zuleiterteils    für ein  Widerstandselement;       Fig.    10-12 die Ausführung des     Stauchschweiss-          verfahrens,    und       Fig.    13 und 14 verschiedene Schritte einer weite  ren     Ausführung    des     Stauchschweissverfahrens.     



  Die Pulvermassen, die zunächst für die verschie  denen Teile des Widerstandselements in Frage kom  men und im folgenden erörtert werden sollen, kön  nen irgend einer der folgenden drei Klassen zuge  zählt werden:  I. Eine Pulvermischung, bestehend aus 95      lo          MoSi.    und 5 Gewichtsprozenten des zusätzlichen       Bestandteils.        Dieser        kann        aus        25        1/o        A103,        65        %        SiO,     und einer glasbildenden Substanz,

   wie     einem    oder  mehreren Oxyden der Elemente Na, K, Ca, Mg, B,           Al    und Ba, bestehen. Nach     erfolgter        Sinterung    erhält  man daraus einen elektrisch leitenden Körper.  



       1I.    80 Gewichtsprozent     MoSi2,    15      /o        A1203    und  5 % des     zusätzlichen    Bestandteils mit einer Zusam  mensetzung wie unter I angegeben. Der mittels dieser  Pulvermischung hergestellte und     gesinterte    Körper  hat einen spezifischen elektrischen Widerstand, der  ungefähr doppelt so gross ist, wie bei einem aus den  Stoffen nach I hergestellten Körper.  



       11I.    60      /o        MoSi2,    35     %        A1203    und 5 % des zu  sätzlichen Bestandteils, wie unter I angegeben. Der  daraus hergestellte Körper besitzt einen spezifischen  Widerstand, der ungefähr viermal so gross ist, wie  bei dem gemäss I hergestellten Körper.  



  Von diesen Materialien wird     geeigneterweise    das  jenige der Klasse I als Werkstoff für die     Zuleiter    des  Widerstandselements verwendet, während alle drei  Materialklassen als Werkstoff für die Glühzonen ver  wendbar sind. Mit Bezug auf den eigentlichen  Schweissverlauf, ist es jedoch an sich nur derjenige  Teil der Körper, der vom Schweissen innerhalb der  sog. Schweisszone     berührt    ist, welcher für die Durch  führung des Schweissverfahrens von Bedeutung ist.  



  Das in der Figur 1 dargestellte Widerstandsele  ment besteht aus zwei     Zuleitern        A1,        A2,    z. B. mit  einem Durchmesser von 13 mm, deren der eigent  lichen Glühzone B     zugekehrte    Teile     Cl,        C2    sich ver  jüngen und durch     Stauchschweissnähte        F1    und     F2    mit  dem     Glühzonenteil    B verbunden sind.

   Wie auf der  Zeichnung schematisch veranschaulicht, sind die die  Schweissnaht umgebenden Partien auf Grund der       Stauchung    etwas geschwollen, und die zugehörigen  Schweisszonen     G1,        G2    umfassen ungefährlich diese  gestauchten     Partien.    Bei z. B. einem Durchmesser  der Glühzone B von 6 mm, kann die Länge jeder der  einzelnen Schweisszonen zu einem Betrag von zwi  schen 5 und 10 mm berechnet werden.  



  In der     Fig.    2 wird die nähere Ausgestaltung des       übergangsteils        Cl    dargestellt. Dieser kann     zweckmäs-          sigerweise    längs einer Strecke     H,   <I>z. B.</I> gleich 20 mm,  durch Abdrehen gemäss einem Halbmesser R, z. B.  gleich 70 mm, bis auf einen Durchmesser     d1    verjüngt  sein, wobei der Durchmesser     dl    ungefähr gleich     gross     sein soll, wie der Durchmesser     d2    der Glühzone.

   Die  Durchmesser sollten jedoch nicht mit einem     grösse-          ren    Betrag voneinander abweichen, als demjenigen,  der dadurch bedingt ist, dass das Verhältnis zwischen       den-Querschnittsflächen    von     Zuleitern    und Glühzone  vor dem Schweissen zwischen den Werten 0,94 und  1,04 liegen sollte.

   Im Verlauf der gemäss der     Fig.    3  vorgenommenen     Stauchung    wächst der Durchmesser  der     Schweissnaht    bis auf einen     Wert        d"    an, und falls  das     Stauchschweissen    richtig     ausgeführt    worden ist,  sollte die grösste     Querschnittsvergrösserung    der  Schweisszone zwischen 25 und 40     o/c    liegen.  



  In der     Fig.    4 ist eine zur Durchführung des       Stauchschweissens    bestimmte Einrichtung dargestellt,  die zwei     Einspannklemmen    1 und 2 und innenseitig  relativ zu diesen vorgesehene, elektrische Kontakte 3  und 4     enthält,    wobei diesen Kontakten durch An-    Schlussleitungen 5 und 6 Strom     zugeführt    wird.     Ein     Handschuh 7 ist mit     einer    Zuleitung 8 für ein Schutz  gas, z. B. Argon, versehen.

   Der     Zuleiter        A1    wird ge  genüber der Glühzone B     derart    angebracht, dass die  Enden     G1    und     G2        innerhalb    des Handschuhs 7     anein-          andergedrückt    werden. Es ist zweckmässig, dass die       Stossflächen        El    und     E2    der Schweisszonen vor dem  Schweissen vollkommen plangeschliffen werden, um  dadurch eine möglichst gleichmässige     Stauchung    bei  der gegenseitigen Druckausübung zu bewirken.

   Fer  ner sollten die Schweisszonen     G1    und     G2    vor dem  Stauchen längs einer Strecke von etwa 10 mm von  den     Stossflächen        El    und     E2    einen konstanten Durch  messer aufweisen. Als gebräuchliche Abmessungen  seien die folgenden erwähnt:     dl    =     d2    = 6 mm und       Dl    = 13 mm. Der Widerstand pro Längeneinheit der  Teile     A1    und B verhält sich also wie     62l132,    d. h. =  0,21. In diesem Falle können     Zuleiter    und Glühzone  aus einem und demselben Werkstoff bestehen.  



  Während des Schweissverlaufes kann die elektri  sche Stromstärke mittels eines Drehtransformators  geregelt werden. Es ist von     Vorteil,    wenn eine       Schutzgashülle    geeigneter Strömungsgeschwindigkeit  aufrechterhalten wird, wobei diese genug gross sein  soll, um die Luft von der Schweisse zurückzudrän  gen, ohne jedoch so stark zu sein, dass Turbulenz im       Innern    des Handschuhs entstehe, was dazu führen  könnte, dass der Gasstrom Luft von den Seiten     her-          ansöge.    Bei der hier angewendeten Einrichtung hat  ein Gasstrom von 14 bis 15 Litern pro Minute sich  am geeignetsten gezeigt.

   Es ist nämlich zu beobach  ten, dass die Haftfestigkeit innerhalb der     Schweiss-          naht    dann in der Regel mangelhaft wird, wenn Luft  zutritt zur Schweisse möglich ist. Die Druckausübung  zwischen den zu     verschweissenden    Teilen kann an  fangs ziemlich leicht sein und späterhin dann gestei  gert werden, wenn der Werkstoff über den ganzen  Querschnitt plastisch verformbar geworden ist. Die  ser Druck wird z. B. während einer halben bis eine  Minute aufrechterhalten. Wenn der     Stauchungsgrad     den zweckmässigen     Wert    erreicht hat, wie vorstehend  beschrieben, schaltet man den Strom unter Erhaltung  des     Schlussdruckes    aus.

   Der     Stauchungsgrad    ist kri  tisch, und es ist zu beobachten, dass bei grosser Ver  formung innere Anbrüche in der     Stauchung    entstehen  können, welche Anbrüche die Oberfläche freilich  nicht erreichen, jedoch aber die Festigkeit der  Schweisse beeinträchtigen. Eine allzu kleine Stau  chung kann verbleibende, dünne Schichten aus Oxy  den oder Phasen mit kleinerem Gehalt an Silizium  als demjenigen des     MoSi.    ergeben. Die Anwesenheit       derartiger    Zwischenschichten mit von dem Grund  material     abweichendan    Eigenschaften, z. B. verschie  denem     Wärmeausdehnungskoeffizienten,    trägt natür  lich zu einer Schwächung der Schweissverbindung  bei.

   Bei normalem     Stauchungsgrad,    d. h. einem sol  chen, der eine maximale     Querschnittsvergrösserung     von zwischen 25 und 40     %    an der Schweissnaht     her-          beiführt:,    findet dagegen eine derartige Umrührung  des Stoffes statt, dass solche Schichten zersplittert      und mit dem Grundmaterial vermischt werden. Wenn  ferner die     Stauchgeschwindigkeit    allzu gross ist, ent  stehen wiederum dieselben Anbrüche oder inneren  Rissbildungen, die vorstehend für den Fall einer     allzu     grossen     Stauchung    beschrieben wurde.  



  Die beim Schweissen eintretende     Querschnittsver-          grösserung    stellt deshalb einen     Vorteil    dar, da sie  die Festigkeit im Gebiet der Schweissnaht     steigert,     welches Gebiet auch bei fehlerfreier     Verschweissung     immer etwas schwächer als der übrige Teil des Wi  derstandselements ist.  



  Es hat sich erzeigt, dass der     Sinterungsgrad    für  die zu verschweissenden Körper bezüglich der Höhe  und Dauer der Temperatur von grosser Bedeutung  für den Erfolg des     Stauchschweissens    ist. Es ist da  her     zweckmässig,    dass die Formkörper vor dem       Stauchschweissen    während einer Zeit und bei einer  Temperatur gesintert werden, welche einerseits aus  reichend sind, um die Körper     annähernd    porenfrei  zu machen, andererseits aber     derart    begrenzt sind,  dass nach dem     Sintervorgang    der Werkstoff, wenig  stens innerhalb der angehörigen Schweisszone,

   eine  plastische     Verformbarkeit    in der Hitze während einer  für die Durchführung des     Stauchschweissens    ausrei  chenden Zeit beibehält. Zur Orientierung sei er  wähnt, dass es sich gezeigt hat, dass - bei einem  Ausgangsmaterial, das mindestens innerhalb der be  absichtigten Schweisszone etwa 90     0/a        MoSi,    und  zirka 10 % einer     Oxydkomponente,    von der es er  wartet werden kann, dass sie in den fertigen Körpern  aus einem     SiO2,        A120,

      und Flussmittel enthaltenen  Glas bestehe - die Körper in Wasserstoffgas wäh  rend bis auf 10 Stunden bei einer Temperatur von  zwischen 950 und 1450  C     vorgesintert    und danach  in Luft während höchstens 1 Stunde bei einer Ober  flächentemperatur von 1500 bis 1650  C fertiggesin  tert werden sollten. Die angewendete Zeit und Tem  peratur sollten innerhalb dieser Grenzen unter Be  rücksichtigung des     Durchmesers    oder der     Quer-          schnittsgrösse    der Körper ausgewählt werden. Ist  nämlich dieser Durchmesser kleiner als ungefähr  10 mm, z.

   B. 6 mm, was einen gebräuchlichen Wert  für die Glühzone darstellt, so     ändert    sich die     Zweck-          mässigkeit    des Körpers für das     Stauchschweissen     nicht in nennenswertem Grade,     auch    wenn eine ge  wisse Änderung der Dauer und der Temperatur in  nerhalb der angegebenen Grenzen     stattfindet.    Was  andererseits die     Zuleiter    anbelangt, deren Durchmes  ser oftmals mehr als 10 mm, z.

   B. 13 mm, beträgt,  werden die Bedingungen kritischer, so dass man auf  ein beschränkteres Gebiet angewiesen ist; somit sollte  - bei solchen Körpern, die zumindest 80 %     MoSi2     enthalten - wenigstens das Material der     Schweiss-          zonen    bei einer Temperatur von 1320  C in Wasser  stoffgas während einer Zeit von 15 bis 20 Minuten       vorgesintert    und darauf in Luft mittels Stromdurch  gang während 5 Minuten bei einer Oberflächentem  peratur von     1500     C fertiggesintert werden.  



  In der     Fig.    5 ist eine mangelhafte, oder     anbrü-          chige,    Schweisse dargestellt, wobei das Material eines         Zuleiters    einer     allzu    hohen Temperatur während     allzu     langer Zeit vor dem Schweissen ausgesetzt worden  ist.

   Die     punktierte    Fläche 9 davon stellt eine     normale          Bruchfläche    dar, wo die Schweissnaht einwandfrei ist,  während die umgebende,     sektionierte    Fläche 10 eine       Partie    ist, wo das Schweissen nicht gelungen ist und  die ursprüngliche, geschliffene     Stossfläche    in ihrem       ursprünglichen    Zustand in     Erscheinung    tritt.  



  Es ist daher äusserst wichtig, dass man den     Sin-          terverlauf    während der     Fertigsinterung        reguliert,    was  dadurch ermöglicht ist, dass diese     Fertigsinterung    mit       Hilfe    eines den Körper durchsetzenden elektrischen  Stromes erfolgt. Die     Fig.    6 zeigt ein Diagramm, wor  in die Ordinaten den spezifischen elektrischen Wider  stand<I>r</I> und die Abszissen die Zeitdauer<I>t</I> bei einem       Sintervorgang    darstellen.

   Je nach dem Ablauf der  Zeit bewirkt die     Sinterung    eine allmähliche     Verklei-          nerung    der Poren des Materials, wodurch die Leit  fähigkeit ansteigt und der     spezifische    Widerstand r  abnimmt. Als man einen ungefährlichen Punkt 11 er  reichte, ist das Material beinahe porenfrei geworden  und der     Sinterverlauf    kann unmittelbar unterbrochen  werden, worauf man das Material sich abkühlen  lässt, um den     Stauchschweissverlauf    vorzubereiten.

    Falls     nämlich    die     Fertigsinterung    über diesen Punkt  hinaus     fortgesetzt    wird, treten gewisse     Alterungs-          erscheinungen    ein, welche verursachen, dass die     Ver-          formbarkeit    des Materials immer schlechter und da  durch die Durchführung des     Stauchschweissens    im  mer schwieriger wird, wie vorstehend erörtert wor  den ist.  



  Wenn es sich um die Herstellung eines Elements  handelt, dessen     Zuleiterkörper    dicker als der     Glüh-          zonenkörper    desselben sind, wie in den     Fig.    1, 2  und 3 gezeigt, muss man besonders beobachten, dass  die Schweisszonen     G1    der     Zuleiterkörper    aus einem  Material bestehen, von dem man erwarten     kann,    dass  es nach dem Schweissen in der Hauptsache den glei  chen     Wärmeausdehnungskoeffizienten    wie das Ma  terial der entsprechenden Schweisszonen     G2    des       Glühzonenkörpers        aufweist,

      und dass die     Zuleiter-          körper    bis zum annähernd porenfreien Zustand ge  sintert und -     geeigneterweise    durch mechanische  Bearbeitung - in der Hauptsache zum selben Quer  schnitt wie demjenigen der Schweisszonen des     Glüh-          zonenkörpers    verformt und danach an diesen durch       Stauchschweissen    angeschweisst werden.

   Die mecha  nisch bearbeiteten Teile der     Zuleiterkörper    vermis  sen auf     Grund    des     Schliffes    eine solche Schutzhaut  aus Quarzglas, wie sie sich auf     Sinterkörpern,    die  überwiegend aus     MoSi,    bestehen, ausbildet. Diese  Teile sollten deshalb nach erfolgtem     Stauchschweis-          sen        gesintert    werden, damit sie eine derartige Schutz  haut erhalten, was nach einer kurzzeitigen Anwen  dung des Widerstandselements bei hoher Temperatur  erreicht werden kann.

   Da diese Schutzhaut sich nur  dann ausbilden kann, wenn die oxydierende     Sinte-          rung    bei etwa 1200  C oder höherer Temperatur  stattfinden kann, und da diese Temperatur an den  geschliffenen Oberflächen und den kühlen     Zuleitern         durch Wärmeleitung von der heissen Glühzone aus  erreicht werden muss, sollte das Abschleifen in sol  cher Weise erfolgen, dass die gewünschte Tempera  tur an den     geschliffenen    Oberflächen erhältlich ist.  Das Abschleifen sollte daher längs einer höchstens  25 mm langen Strecke des     Zuleiters    erfolgen.  



  Es     ist    an sich bekannt, Widerstandselemente  auf     pulvermetallurgischem    Wege durch Sintern aus  zwei verschiedenen Pulvermassen herzustellen. Wenn       derartige        Sinterkörper    als     Zuleiter    zu dem hier     in     Frage stehenden Zwecke zu verwenden sind, sollten  die dem     Glühzonenkörper    zugekehrten     Schweiss-          zonen    der Körper     einer    Zusammensetzung sein, die  derjenigen der Schweisszonen des     Glühzonenkörpers     ähnlich ist,

   worauf     Zuleiter    und     Glühzonenkörper     jeder für sich gesondert durch Stromdurchgang ge  sintert, und die Schweisszonen von     Zuleitern    und  Glühzone mittels     elektrischen    Stromes durch     Stauch-          schweissen        miteinander    verbunden werden kann.  



  Dies kann in der Praxis verschiedenartig ver  wirklicht werden. Die     Fig.    8 stellt eine derartige Me  thode dar. In diesem Falle werden die zwei     Zuleiter-          körper    aus zwei verschiedenen Pulvermassen, z. B.

    der vorstehend angegebenen Klassen I und     II,    wobei  die Masse     II    zur Bildung der Schweisszonen G und  die Masse I zur Bildung der Kaltzonen AS und     A4    be  stimmt sind, zu einem einzigen, zusammenhängenden  Formkörper<B>A,</B>     -G-A,        verpresst,    welcher einen     Zu-          leiter-Pressling    oder     -Rohling    bildet.

   Die     Quer-          schnittsfläche    dieses Presslings wird dabei längs die  sem     derart    in Abhängigkeit des spezifischen elektri  schen Widerstandes des am betreffenden Querschnitt       befindlichen    Material variieren, dass die erwünschte       Sinterungstemperatur    erreicht wird. Dieser Formkör  per kann dadurch fertiggesintert werden, dass zwei  Elektroden 12, 13     appliziert    und an eine nicht  gezeigte Stromquelle durch einen Strommesser 14  angeschlossen werden.

   Beim Stromdurchgang wird  der Körper annähernd gleichmässig oder gemäss  einer     gewünschten        Verteilung    erhitzt, und man setzt  mit dem Sintern so lange     fort,    bis man auf dem  Strommesser 14 feststellen kann, dass der annähernd  porenfreie Zustand erreicht worden ist, worauf     ge-          mäss    der     Fig.    9 der Mittelteil G in zwei     Schweiss-          zonen        G3    und     G4    abgeschnitten wird,

   welche gemäss  der     Fig.    10     in    die schmale     Schweisszone        g3    desselben  Durchmessers wie derjenige der Glühzone B abge  schliffen werden. Darauf kann das     Stauchschweissen     in der Schweissfuge 15 durch Stromdurchgangs  Erhitzung erfolgen. Im Verlauf der     Schweissung    wird  das Material gestaucht, wodurch um die     Schweiss-          naht    ein     Stauchwulst    16 entsteht.  



  Gemäss der     Fig.    13 kann man auch in folgender  Weise verfahren: Der dort gezeigte Formkörper ent  hält eine     schmälere        Mittelzone        A5-A"    bestehend aus       Zuleitermaterial,    z. B. der Klasse I oben, und zwei  dickeren Endteilen     G,-G"    bestehend aus     Glühzonen-          material,    z. B. der Klasse     II    oben. Dieser Formkör  per wurde anfangs durch     Verpressen    von Pulver  mischungen und Sintern bei einer so bemessenen    Temperatur, dass der Formkörper handlich wird,  hergestellt.

   Dann werden an 17 und 18     zweckmässi-          gerweise    wassergekühlte Kontakte angeschlossen und       Sinterung    in Schutzatmosphäre bei     einer    genug ho  hen Temperatur vorgenommen, um dem Formkör  per, mit Ausnahme seiner äussersten Enden, eine  niedrigere     Porosität    und grosse Festigkeit beizubrin  gen.

   Falls dem     Glühzonenmaterial    bei     G5    und     G,     eine höhere     Sinterungstemperatur    als dem     Zuleiter-          material    in     A,,    und A, beizubringen ist, soll das Ver  hältnis zwischen den Querschnitten der     Mittelzone          A5-A"    und der Endzonen     G,

      und     G8    grösser sein als  das Verhältnis zwischen dem spezifischen Widerstand  des     Glühzonenmaterials    und demjenigen des     Zulei-          termaterials.    Ist dagegen dem     Zuleitermaterial    eine  höhere Temperatur     beizubringen,        trifft    das entgegen  gesetzte Verhältnis zu. Nach     erfolgter        Fertigsinterung          wird    der Formkörper in zwei gleich grosse Teile bei  19 abgeschnitten, und dann schleift man den punk  tierten Bereich an den Enden ab.  



  Bei der Herstellung des Formkörpers     G.-A.-A,--          G,    kann es zweckmässig sein, dem Übergang zwi  schen dem     Glühzonenmaterial    in     G,    und     GB    eine dif  fuse oder     ineinandergreifende    Begrenzung zum Zu  leitermaterial     A5,    A, längs einer gewissen Strecke 20,  21 beizubringen. Es ist dies dann besonders vorteil  haft und wünschenswert, wenn der Unterschied der       Sinterungstemperaturen    des     Glühzonenmaterials    und  des     Zuleitermaterials        gross    ist.

   Der     Zuleiterteil        G,"          A5    kann nun mit einem verlängerten     Zuleiter    22 und  einer Glühzone B in entsprechender Weise wie schon  beschrieben kombiniert werden. Das     Stauchschweis-          sen    ist leicht durchführbar, weil das Material zu bei  den Seiten der Schweissfugen 23 und 24 dasselbe oder  nahezu dasselbe ist.

   Der verbleibende verdickte     Teil     25 bewirkt, dass die hohe Temperatur der Glühzone  B ausreichend herabsinkt, damit das     Zuleitermaterial     A, nicht zerstört wird, für den Fall, dass dies Mate  rial eine schlechtere Wärmebeständigkeit besitze als  diejenige des     Glühzonenmaterials.     



  In der vorstehend beschriebenen Weise ist es also  praktisch möglich, ein Element mit verschiedenarti  ger Zusammensetzung der Glühzone und     Zuleiter     herzustellen. Die kühleren Teile der     Zuleiter    sind mit  Vorteil aus einem Metall     herstellbar,    das im allge  meinen billiger und auch zäher als z. B.     MoSi,    ist.  Dieses Metall kann eine der bekannten hitzebeständi  gen Legierungen oder z. B. durch     Oberflächensilici-          dierung    geschütztes     Molybdän    sein.

   Man kann auch  für die Glühzone bzw.     Zuleiter    des     erfindungsgemäs-          sen    Elements Kombinationen von     SiC    und     MoSi2     herstellen.  



  Es sei beispielsweise erwähnt, dass dem Pressling  gemäss     Fig.    13, ausgehend von den beiden Pulver  mischungen, durch die Pressverformung die folgen  den Abmessungen beigebracht wurden: eine Länge  von 500 mm und ein Querschnitt des verjüngten  Mittelteils von 6 mal 6 mm und der dickeren     End-          teile    von 6 mal 15 mm. Die Länge der     Mittelzone    ist  2 mal 210 mm und diejenige der Endteile ist jeweils      40 mm. Der     Glühzonenstab    B kann ein durch Strang  pressen hergestellter, 1200 mm langer Rundstab mit  6 mm Durchmesser sein.  



  Man kann auch durch     Stauchschweissen    Körper  mit gleichem Querschnitt an der Schweissfuge, aber  verschiedenartiger Zusammensetzung, unmittelbar  miteinander verbinden, vorausgesetzt, dass sie nach  erfolgtem Verschweissen den gleichen     Wärmeausdeh-          nungskoeffizienten    aufweisen. Dagegen können sie  verschiedene spezifische elektrische Widerstände be  sitzen.

   Beim     Stauchschweissen    sieht man daher eine  besondere Kühlung derjenigen Schweisszone vor, die  den höheren     spezifischen    Widerstand besitzt, d. h. im  allgemeinen des     Glühzonenteils,    um dadurch die bei  den Schweisszonen gleich weich zu machen, damit  sie durch die gegenseitige Druckausübung in gleichem  Grade gestaucht werden. Diese Kühlung kann     ge-          mäss    der     Fig.    7 dadurch erzielt werden, dass man ein  neutrales Gas, z. B. Argon, auf die Schweisszone 25  des     Glühzonenteils    bläst, während keine derartige  Kühlung für die Schweisszone 26 des     Zuleiters    vor  gesehen wird.

   Das Kühlmittel kann durch besondere  Düsen 27 und 28 zugeführt werden, welche ins In  nere des in der     Fig.    4 dargestellten Handschuhs hin  einragen.  



  Schliesslich hat die     Anmelderin    gefunden, dass  das Flussmittel oder     glasbildende    Mittel, von wel  chem der zusätzliche Bestandteil ganz oder teilweise  bestehen kann,     zweckmässigerweise    ein feinzerklei  nertes Aluminiumsilikat des     Montmorillonit-Typs,     z. B.     Bentonit,    ist.

   Zur Herstellung des     Sinterkörpers     verfährt man     zweckmässigerweise    wie folgt: Feinzer  kleinertes     Molybdänsilicid    wird mit etwa 0,2 bis 20  Gewichtsprozenten des feinzerkleinerten, durch Was  serzusatz plastisch gemachten Aluminiumsilikats ver  mischt, und diese Mischung wird bei Abwesenheit  von Sauerstoff bei etwa 1000 bis 1400  C gesintert,  was ein     vorgesintertes,    poröses Material ergibt, wel  ches darauf bei Anwesenheit von Sauerstoff bei einer  Temperatur von 1400 bis 1700  C erhitzt, bei wel  cher Temperatur das     Aluminiumsilikat        schmilzt    und  dadurch zur Widerstandsfähigkeit des gesinterten  Körpers gegen Oxydation, Kornzuwachs,

   Kriechen  und     Rekristallisation    beiträgt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandselementes, das sich aus einem Glüh- zonenkörper und an diesen anschliessenden Zuleiter- körpern zusammensetzt, wobei die einzelnen Körper durch Sinterung aus Pulvermassen hergestellt wer den, die eine Grundmasse mit elektrisch leitfähigen Kristallkörnern und einen in der Grundmasse gleich- mässig verteilten Zusatzbestandteil enthalten, der eine niedrigere Erweichungstemperatur als die Grund masse besitzt, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Grundmasse Molybdänsilicid enthält, die Körper ge sintert und dann unter Druck durch einen elektri schen, die Stossstellen durchsetzenden Strom erhitzt und zusammengeschweisst werden. Il. Elektrisches Widerstandselement, das nach dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Glüh- zonenkörper und mit diesem durch Schweissen ver bundenen Zuleiterkörpern besteht, die einen grösse- ren Querschnitt als derjenige des Glühzonenkörpers besitzen.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der zusätzliche Bestandteil der Pulvermassen aus solchen Zusätzen besteht, die bei der Sinterung Glas mit einem Schmelzpunkt unter 1500 C ergeben. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Körper vor dem Schweissen an den zu schweissenden Stellen bei einer Tempera tur gesintert werden, bei welcher die Körper annä hernd porenfrei sind und das Material der Körper nach erfolgter Sinterung eine plastische Verformbar keit für die Durchführung des Schweissens beibehält. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die etwa 90 -Volumenprozent Mosi, und etwa 10 Vol.% der Komponenten für ein aus Si02, A1203 und Flussmittel bestehendes Glas enthaltenden Körper in Wasserstoffgas bis zu 10 Stunden bei einer Temperatur zwischen 950 und 1450 C vorgesintert und darauf in Luft während höchstens einer Stunde bei einer Oberflächentempe ratur von 1500 bis 1650 C fertiggesintert werden. 4.
    Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Körper mindestens an den Schweisszonen bei einer Temperatur von 1320 C in Wasserstoffgas während einer Zeitdauer von 15 bis 20 Minuten vorgesintert und danach in Luft mittels Stromdurchgang während 5 Minuten bei einer Ober flächentemperatur von 1500 C fertiggesintert wer den. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zuleiterkörper mindestens in der Schweisszone aus einem Material bestehen, das einen annähernd gleich grossen Wärmeausdehnungs- koeffizienten wie das Material der entsprechenden Schweisszonen des Glühzonenkörpers aufweist. 6.
    Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die mechanisch bearbeiteten Teile der Zuleiterkörper nach erfolgtem Schweissen in oxy dierender Atmosphäre derart erhitzt werden, dass sich durch Oxydation des im Körper befindlichen MoSi, eine Schutzhaut aus Si02 ausbildet. 7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen den Querschnitten der Zuleiterkörper und des Glüh- zonenkörpers vor dem Schweissen zwischen 0,94 und 1,04 liegt. B.
    Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die durch die Schweisswulst be dingte Querschnittsvergrösserung zwischen 25 und 40 % des Querschnitts des Glühzonenkörpers be trägt. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Schweissen der Körper in einem Schutzgas, z. B. Argon, erfolgt. 10.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleiterkörper mit ihren dem Glühzonenkörper zugekehrten Schweisszonen eine gleiche Materialzusammensetzung wie die Schweisszonen der Glühzone aufweisen. 11. Verfahren nach Unteransprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuleiter-Rohling aus zwei verschiedenen Pulvermassen gepresst wird, von wel chen die eine zur Bildung der Schweisszonen eines einheitlichen Formkörpers bestimmt ist, dessen Mit telteil aus der einen Pulvermasse und dessen Endteile aus der anderen Pulvermasse ausgeführt sind. 12.
    Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvermassen innerhalb eines Zuleiter-Rohlings derart verteilt sind, dass der Mittelwert eine Schweisszone mit einer dem Glüh zonenkörper entsprechenden Zusammensetzung und einem Querschnitt, der grösser ist als derjenige sei ner Endteile, bildet, und dass nach der Sinterung vom Mittelteil des Formkörpers zwei Schweisszonen abgeschnitten und zu einem in der Hauptsache mit dem Querschnitt der Schweisszonen des Glühzonen- körpers übereinstimmenden Querschnitt abgeschlif fen und mit diesen durch Schweissen verbunden wer den. 13.
    Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil des Zuleiter-Roh- lings einen kleineren Querschnitt als seine Schweiss- zonen bildenden Endteile besitzt. 14.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweisszonen von Form körpern verschiedener Zusammensetzung, aber mit annähernd gleich grossen Querschnitten durch Schweissen miteinander verbunden werden, und dass dabei die Körper verschiedenartig gekühlt werden, damit sie eine annähernd gleich grosse Duktilität er halten. 15. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Bestandteil der Pulvermassen aus Aluminiumsilikat des Montmorillo- nit-Typs, z. B. aus Bentonit, besteht. 16.
    Elektrisches Widerstandselement nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmasse zumindest 20 und höchstens 99 Volu menprozent des Materials der Schweisszone beträgt. 17. Elektrisches Widerstandselement nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmasse zum überwiegenden Teil aus MoSi, be steht. 18. Elektrisches Widerstandselement nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmasse aus mindestens 25 Volumenprozent MoSi, und höchstens 75 Volumenprozent A120, be steht. 19.
    Elektrisches Widerstandselement nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Bestandteil von 5 bis 25 Volumenprozent des Materials der Schweisszone beträgt. 20. Elektrisches Widerstandselement nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Bestandteil aus einem Glas mit niedrige rem Schmelzpunkt als 1720 C besteht.
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