DE102010054016A1

DE102010054016A1 - Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumbandes mit einem Kupferband

Info

Publication number: DE102010054016A1
Application number: DE102010054016A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Ziemek Gerhard
Original assignee: Ziemek Cable Technology GmbH
Current assignee: Fushi Copperweld Inc Brentwood Us; Fushi Copperweld Inc Us
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-14
Also published as: WO2012076120A1; US20130239636A1; CN103249516A; EP2648871A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum metallurgisch festen Verbinden eines Bandes (9) aus Aluminium mit einem Band (8) aus Kupfer angegeben, mit welchem die beiden in ihrer Längsrichtung parallel zueinander bewegten Bänder an ihren zur gegenseitigen Anlage bestimmten Flächen in einer Reinigungsvorrichtung (3) unter Schutzgas kontinuierlich von Oxiden befreit und anschließend einer Andrückvorrichtung (4) zugeführt werden, in der sie mit ihren gereinigten Flächen aneinander gedrückt und zu einem einteiligen Band (11) miteinander verbunden werden. Beide Bänder (8, 9) werden bis zur Andrückvorrichtung (4) einschließlich ohne Unterbrechung unter Schutzgas geführt, wozu die Reinigungsvorrichtung (3) und die Andrückvorrichtung (4) zu einer Einheit mit einem einen zusammenhängenden Raum umschließenden Gehäuse (7) zusammengefaßt werden. Beide Bänder (8, 9) bzw. das einteilige Band (11) werden mittels einer hinter der Andrückvorrichtung (4) angeordneten Abzugseinrichtung (5) durch die Reinigungsvorrichtung (3) und die Andrückvorrichtung (4) gezogen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum metallurgisch festen Verbinden eines Bandes aus Aluminium mit einem Band aus Kupfer, mit welchem die beiden in ihrer Längsrichtung parallel zueinander bewegten Bänder an ihren zur gegenseitigen Anlage bestimmten Flächen in einer Reinigungsvorrichtung unter Schutzgas kontinuierlich von Oxiden befreit und anschließend einer Andrückvorrichtung zugeführt werden, in der sie mit ihren gereinigten Flächen aneinander gedrückt und zu einem einteiligen Band miteinander verbunden werden ( EP 1 469 486 B1 ).
Ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes, aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehendes, einteiliges Band wird insbesondere im Hochfrequenzbereich eingesetzt. Durch den bekannten Effekt der Stromverdrängung werden beispielsweise in Leitern von Hochfrequenzkabeln nur relativ dünne Kupferschichten benötigt. Das mit dem geschilderten Verfahren mit dem Kupferband verbundene Aluminiumband dient nur zur Stabilisierung desselben und quasi als Träger für das Kupferband. Damit der metallurgisch feste Verbund erhalten werden kann, müssen die Bänder und insbesondere das leicht und schnell oxidierende Aluminiumband von Oxiden befreit werden.
Das wird mit dem Verfahren nach der eingangs erwähnten EP 1 469 486 B1 dadurch erreicht, daß beide Bänder in einer Reinigungsvorrichtung unter Einsatz von rotierenden Bürsten an den zur gegenseitigen Anlage bestimmten Flachseiten unter Schutzgas, beispielsweise Argon, von Oxidschichten befreit werden. Durch das Schutzgas wird eine Neubildung von Oxiden verhindert. Die beiden Bänder werden dann durch einen Spalt zwischen zwei Walzen eines Walzwerks hindurchgeführt und dabei metallurgisch fest miteinander verbunden. Gleichzeitig wird die Dicke des einteiligen Bandes reduziert. Die beiden Bänder und damit auch das einteilige Band werden durch die angetriebenen Walzen des Walzwerks in ihrer Längsrichtung bewegt. Die Schutzgaszone endet bei der hier eingesetzten Reinigungsvorrichtung an deren Ausgang. Auf dem Weg der beiden Bänder von derselben zu den Walzen des Walzwerks kann insbesondere das Aluminiumband schnell wieder oxidieren, so daß ein kontinuierlich fester metallurgischer Verbund mit dem Kupferband nicht garantiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so weiterzubilden, daß eine erneute Oxidbildung an den beiden Bändern vor ihrem Zusammenführen ausgeschlossen werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

– daß die beiden Bänder bis zur Andrückvorrichtung einschließlich ohne Unterbrechung unter Schutzgas geführt werden, wozu die Reinigungsvorrichtung und die Andrückvorrichtung zu einer Einheit mit einem einen zusammenhängenden Raum umschließenden Gehäuse zusammengefaßt werden, und
– daß die beiden Bänder bzw. das einteilige Band mittels einer hinter der Andrückvorrichtung angeordneten Abzugseinrichtung durch die Reinigungsvorrichtung und die Andrückvorrichtung gezogen werden.

Das bei diesem Verfahren eingesetzte „Schutzgas” ist ein spezielles Gas, welches die Bildung von Oxiden verhindert. Entsprechende Gase sind beispielsweise Edelgase, inerte Gase und reduzierende Gase. Bei Einsatz des Verfahrens kann die Bildung von Oxidschichten auf den beiden zu verbindenden Bändern, insbesondere auf dem Aluminiumband, ausgeschlossen werden, weil die beiden gereinigten Bänder so lange unter Schutzgas bewegt werden, bis sie in der Andrückvorrichtung fest aneinander liegen und gegeneinander gepreßt werden. Das wird im wesentlichen dadurch ermöglicht, daß die Abmessungen der Andrückvorrichtung klein gehalten werden können, weil die beiden Bänder bzw. das erzeugte, einteilige Band nicht durch angetriebene, großvolumige Walzen bewegt, sondern von einer separaten Abzugseinrichtung gezogen werden. In der Andrückvorrichtung können dementsprechend beispielsweise zwei drehbar gelagerte Rollen mit relativ kleinen Abmessungen eingesetzt werden, die durch einen einstellbaren Spalt voneinander getrennt sind, durch welchen die Bänder hindurchgezogen werden. Als Andrückvorrichtung kann aber beispielsweise auch eine Schlitzdüse mit einstellbarem Schlitz eingesetzt werden. Ein eine solche Andrückvorrichtung umschließendes Gehäuse kann relativ kleine Abmessungen haben und leicht mit einem die Reinigungsvorrichtung umschließenden Gehäuse zu einem einteiligen Gehäuse verbunden werden. Das einteilige Gehäuse ist bei Durchführung des Verfahrens mit Schutzgas gefüllt. Die eine Bildung von Oxidschichten verhindernde Abdeckung der beiden Bänder mit Schutzgas ist bei diesem Verfahren erst aufgehoben, wenn das einteilige Band, in dem die beiden Bänder metallurgisch fest miteinander verbunden sind, die Andrückeinrichtung verläßt.
Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
2 eine Einzelheit aus 2 in genauerer Ausführung.
Die Anlage zum Verbinden eines Aluminiumbandes mit einem Kupferband weist zwei drehbar gelagerte Spulen 1 und 2, eine Reinigungsvorrichtung 3, eine Andrückvorrichtung 4, eine Abzugseinrichtung 5 und eine Aufwickelspule 6 auf. Die Abzugseinrichtung 5 ist mit Vorteil als Raupenabzug ausgeführt. Reinigungsvorrichtung 3 und Andrückvorrichtung 4 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet, das bei Durchführung des Verfahrens mit einem Schutzgas gefüllt ist, beispielsweise mit Argon. Auf der Spule 1 ist ein Kupferband 8 aufgewickelt, während auf der Spule 2 ein Aluminiumband 9 aufgewickelt ist. Beide Bänder 8 und 9 sind vorzugsweise gleich breit.
Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:
Die beiden Bänder 8 und 9 werden mittels der Abzugseinrichtung 5 von ihren Spulen 1 und 2 in Richtung des Pfeiles 10 gezogen und durch die Reinigungsvorrichtung 3 und die Andrückvorrichtung 4 hindurchgezogen. In der Reinigungsvorrichtung 3 werden die zur gegenseitigen Anlage bestimmten Flächen der beiden Bänder 8 und 9 im kontinuierlichen Durchlauf von Verunreinigungen und insbesondere von oxidischen Stoffen befreit. Das geschieht unter Schutzgas, so daß sich nach dem Verlassen der Reinigungsvorrichtung 3 auf den gereinigten Flächen der Bänder 8 und 9 keine Oxidschichten bilden können. Zur Aufrechterhaltung der Schutzgasabdeckung im Gehäuse 7 hat dasselbe abgedichtete Einlässe zum Durchführen der beiden Bänder 8 und 9.
Die beiden gereinigten Bänder 8 und 9 werden innerhalb des Gehäuses 7 unter weiter bestehender Schutzgasabdeckung in der Andrückvorrichtung 4 zusammengeführt und gegeneinander gedrückt, so daß sie metallurgisch fest zu einem einteiligen Band 11 miteinander verbunden werden. Das einteilige Band 11 verläßt das Gehäuse 7 durch einen abgedichteten Auslaß. Es kann abschließend auf die Spule 6 aufgewickelt werden.
Die Einheit aus Gehäuse 7, Reinigungsvorrichtung 3 und Andrückvorrichtung 4 kann beispielsweise gemäß 2 aufgebaut sein. Das in 1 einteilig dargestellte Gehäuse 7 ist bei der Ausführungsform nach 2 in miteinander verbundene Einzelteile aufgeteilt. Die Reinigungsvorrichtung 3 besteht demnach aus einem oberen Gehäuseteil 12 und einem unteren Gehäuseteil 13. In den beiden Gehäuseteilen 12 und 13 ist jeweils beispielsweise eine Anzahl von um ihre Achse drehbaren Schleifscheiben bzw. Metallbürsten 14 bzw. 15 angeordnet. Die Andrückvorrichtung 4 weist ein eigenes Gehäuse 16 auf. Die beiden Gehäuseteile 12 und 13 der Reinigungsvorrichtung 3 sind über Kanäle 17 und 18 mit dem Gehäuse 16 der Andrückvorrichtung 4 hermetisch dicht verbunden, so daß der einteilig zusammenhängende, mit Schutzgas gefüllte Raum realisiert ist, der in 2 durch eine strichpunktierte Linie als Begrenzung gekennzeichnet ist, welche dem Gehäuse 7 gemäß 1 entspricht.
Bei Verwendung der Anordnung nach 2 werden Reinigungsvorrichtung 3 und Andrückvorrichtung 4 beispielsweise wie folgt von den Bändern 8 und 9 durchlaufen:
Das Kupferband 8 gelangt zunächst in das obere Gehäuseteil 12 der Reinigungsvorrichtung 3, während das Aluminiumband 9 durch das untere Gehäuseteil 13 desselben gezogen wird. Das Kupferband 8 wird dabei beispielsweise an Metallbürsten 14 entlang gezogen, während das Aluminiumband 9 mit Vorteil an Schleifscheiben 15 entlang gezogen wird. Beide Bänder 8 und 9 werden dadurch an den Flachseiten, die zur gegenseitigen Anlage gebracht werden sollen, insbesondere von Oxiden befreit. Es können auch für beide Bänder 8 und 9 Metallbürsten oder Schleifscheiben oder auch andere Bauteile eingesetzt werden, mittels derer die beschriebene Reinigung durchgeführt werden kann.
Die Metallbürsten 14 bzw. Schleifscheiben 15 reinigen die Oberflächen der beiden Bänder 8 und 9 im kontinuierlichen Durchlauf und entfernen dabei insbesondere oxidische Materialien. Die beiden Bänder 8 und 9 werden durch diesen Reinigungsprozeß gleichzeitig mit einstellbarer Temperatur erwärmt. Die gereinigten Bänder 8 und 9, die damit auf der zur gegenseitigen Anlage bestimmten flachen Seite jeweils metallisch blank sind, werden durch die Kanäle 17 und 18, die lückenlos mit der Reinigungsvorrichtung 3 und der Andrückvorrichtung 4 verbunden sind, zu der Andrückvorrichtung 4 geführt. Die wie erwähnt erwärmten Bänder 8 und 9 werden in der Andrückvorrichtung unter Druck zur gegenseitigen Anlage gebracht. Durch den Reinigungsvorgang entstandener Aluminiumstaub kann aus Sicherheitsgründen in zeitlichen Abständen aus dem Gehäuse 7 bzw. aus dem unteren Gehäuseteil 13 entfernt werden.
Im Gehäuse 16 der Andrückvorrichtung 4 sind entsprechend der dargestellten Ausführungsform zwei Rollen 19 und 20 drehbar gelagert. Die beiden Rollen 19 und 20 sind parallel zueinander angeordnet und durch einen einstellbaren Spalt voneinander getrennt. Die Größe des Spalts kann durch Änderung des Abstandes der Rollen 19 und 20 voneinander eingestellt werden. Die beiden Bänder 8 und 9 werden unter gegenseitiger Anlage durch den Spalt zwischen den beiden Rollen 19 und 20 hindurchgeführt und dabei zusammengepreßt. Dazu werden die beiden Rollen 19 und 20 mit Druck beaufschlagt.
Statt der Rollen 19 und 20 kann die Andrückvorrichtung 4 auch mit einer Schlitzdüse mit veränderbarem Schlitz ausgerüstet sein. Die Bänder 8 und 9 werden dann mit dem geschilderten Verfahren durch den Schlitz der Schlitzdüse geführt und zusammengepreßt, so daß sich das einteilige Band 11 ergibt.
Der Druck, den die beiden Rollen 19 und 20 bzw. die Schlitzdüse auf die Bänder 8 und 9 ausüben, kann so groß eingestellt werden, daß das erzeugte einteilige Band 11 gleichzeitig in seiner Dicke reduziert wird, und zwar mit Vorteil um einen Betrag, der zwischen 5% und 20% liegt. Diese Maßnahme hängt einerseits von der Dicke der Bänder 8 und 9 als Ausgangsmaterialien und von der gewünschten Dicke des einteiligen Bandes 11 als Endprodukt ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1469486 B1 [0001, 0003]

Claims

Verfahren zum metallurgisch festen Verbinden eines Bandes aus Aluminium mit einem Band aus Kupfer, mit welchem die beiden in ihrer Längsrichtung parallel zueinander bewegten Bänder an ihren zur gegenseitigen Anlage bestimmten Flächen in einer Reinigungsvorrichtung unter Schutzgas kontinuierlich von Oxiden befreit und anschließend einer Andrückvorrichtung zugeführt werden, in der sie mit ihren gereinigten Flächen aneinander gedrückt und zu einem einteiligen Band miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, – daß die beiden Bänder (8, 9) bis zur Andrückvorrichtung (4) einschließlich ohne Unterbrechung unter Schutzgas geführt werden, wozu die Reinigungsvorrichtung (3) und die Andrückvorrichtung (4) zu einer Einheit mit einem einen zusammenhängenden Raum umschließenden Gehäuse (7) zusammengefaßt werden, und – daß die beiden Bänder (8, 9) bzw. das einteilige Band (11) mittels einer hinter der Andrückvorrichtung (4) angeordneten Abzugseinrichtung (5) durch die Reinigungsvorrichtung (3) und die Andrückvorrichtung (4) gezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bänder (8, 9) mit gleicher Breite eingesetzt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Andrückvorrichtung (4) zwei durch einen in seinen Abmessungen veränderbaren Spalt voneinander getrennte Rollen (19, 20) drehbar angeordnet sind, durch welchen die Bänder (8, 9) hindurchgezogen werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung (4) als Schlitzdüse mit veränderbarem Schlitz ausgeführt ist.