DE1067545B

DE1067545B - Widerstands-Schweissverfahren zum Aufschweissen eines Kontaktkoerpers auf einen Traeger

Info

Publication number: DE1067545B
Application number: DES55136A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Habil Horst Schreiner; Anton Lorenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-09-17
Filing date: 1957-09-17
Publication date: 1959-10-22

Description

Es ist bereits bekannt, Kontaktkörper auf den Trägerkörper mittels Widerstandsschweißung, meist durch Buckelschweißung, zu befestigen, wobei beide Körper aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen. Es treten dabei jedoch mitunter Schwierigkeiten auf.

Arbeitet man z. B. mit einer Schweißzeit von vier Perioden, so tritt bei verhältnismäßig kleinem Schweißstrom lediglich ein Verkleben der Kontakte ein. In einem höheren Strombereich wird ein normales Schweißen erzielt. Dieser Bereich ist aber so klein, daß in der Fertigung die hierfür erforderlichen Schweißbedingungen kaum eingehalten werden können, da der Gesamtwiderstand an der Schweißstelle zwangläufig differiert. Bei nur geringer Uberschreitung des günstigen Schweißstrombereiches werden Teile des Kontaktwerkstoffes und des Trägerstoffes explosionsartig aus der Schweißfläehe herausgeschleudert.

Die Erfindung bezweckt die Ausschaltung dieser zuletzt genannten Erscheinung. Sie betrifft ein Verfahren zum Aufschweißen eines Kontaktkörpers auf einen Träger mittels Wechselstrom-Widerstandsschweißung, und die Erfindung besteht darin, daß die erste Halbwelle des Schweißstromes, bezogen auf das Strom-Zeit-Integral, gegenüber den nachfolgenden Halbwellen in an sich bekannter Weise teilweise unterdrückt ist. Vorzugsweise beträgt die Unterdrückung 5 bis 50%.

Hierdurch ist es möglich, mit einem verhältnismäßig großen Schweißstrom zu arbeiten und dadurch eine entsprechend bessere Schweiß wirkung zu erzielen.

Die Erfindung betrifft weiterhin Kontakt- und Trägerkörper zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen mindestens eine der zu verschweißenden Flächen des Kontakt- und/oder Trägerkörpers Buckel aufweist, deren gegenseitige Abstände so bemessen sind, daß beim Schweißen die Zwischengebiete voll aufgeschmolzen werden und sich somit eine zusammenhängende verschweißte Fläche ergibt, und bei denen die Gesamtberührungsfläche der Buckel im Verlaufe der Einsenkung während des Schweißens infolge der Buckelformgebung wesentlich zunimmt. Erfindungsgemäß wird die Verteihmg der Buckel dabei so gewählt, daß neben mindestens zwei Buckeln im Außenbereich der Schweißflächen mindestens ein niedrigerer Buckel im Mittelbereich vorgesehen ist, der erst nach teilweisem Abschmelzen der äußeren Buckel in Kontakt mit der Gegenfläche kommt. Vorzugsweise wird ein Kontaktkörper gewählt, bei dem als Kontaktwerkstoff ein Verbundwerkstoff verwendet ist aus mindestens einem Metall, z. B. Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram oder Molybdän, und aus mindestens einer darin feinverteilten Metallverbindung, z. B. Metalloxyd, wie CdO, SnO oder

Widerstands-Schweißverfahren
zum Aufschweißen eines Kontaktkörpers auf einen Träger

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke
Aktienges ellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. techn. habil. Horst Schreiner und Anton Lorenz,
Nürnberg,
sind als Erfinder genannt worden

PbO, oder Karbid, wie WC, oder Silizid, wie MoSi₂, oder aus mindestens einem darin feinverteilten Metalloid, wie Graphit.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der zu verschweißenden Fläche beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung von Kontaktmaterial und Trägermetall zwischen den Schweißelektroden,

Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung der Buckel auf einer Schweißfläche in zwei Ansichten.

In Fig. 1 sind die Schweißelektroden mit 1 und 2, das Kontaktmaterial mit 3 und das Trägermetall mit 4 bezeichnet. Bei 5 sind Buckel angedeutet, die auf dem Kontaktmaterial und/oder auf dem Trägermetall vorgesehen sein können.

Ein Beispiel für die Anordnung der Buckel ist in Fig. 2 angegeben. Dort ist die Schweißfläche bei 11, und bei 12, 13, 14 und 15 sind die Buckel dargestellt. Die Verteilung und Ausführung der Buckel erkennt man deutlich an den beiden Schnitten. Der Buckel 15 gelangt erst in Berührung mit der Gegenfläche, wenn die übrigen Buckel bereits teilweise geschmolzen sind. Die durch Pfeile angegebenen Abstände zwischen den Buckeln sind so bemessen, daß das Zwischengebiet voll aufgeschmolzen wird und sich eine zusammenhängende verschweißte Fläche ergibt, wie sie etwa durch die gestrichelte Linie begrenzt ist.

Im allgemeinen empfiehlt sich in bekannter Weise eine Schweißzeit zwischen 1 und 10 Perioden, vorzugsweise von 2 bis 5 Perioden. In gewissen Fällen

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Claims

ist es vorteilhaft, während oder nach der Einwirkung des Schweißstromes in bekannter Weise den Anpreß druck zu erhöhen. Für die Durchführung des Verfahrens ist es günstig, als Trägermetall Kupfer oder ein anderes Metall zu verwenden, das eine kleinere elektrische Leitfähigkeit als Kupfer besitzt. Als Kontaktmetalle kommen z. B. Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Molybdän, Palladium oder ein Edelmetall oder eine Legierung aus diesen Metallen in Frage. Es kann aber auch in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Kontaktwerkstoff ein Verbundmetall oder ein Verbundstoff verwendet werden, dieser aus mindestens einem Metall, z. B. Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram oder Molybdän, und aus mindestens einer darin feinverteilten Metall verbindung, z. B. Metalloxyd, wie CdO, SnO, PbO, oder Karbid, wie WC, oder Silizid, wie MoSi2, oder aus mindestens einem darin feinverteilten Metalloid, wie Graphit. Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens werden nachfolgend noch einige Beispiele angegeben. Beispiel 1 Es soll ein Silberkontakt auf einen Kupferträger aufgeschweißt werden. Verwendet man einen einzigen Buckel von 3 mm Durchmesser und einer Höhe von 0,4 mm, so erreicht man bei einer Schweißzeit von 4 Perioden, einem Schweißstrom von 35,5 kA mit der erfindungsgemäßen Charakteristik und einem Elektrodendruck von 320 kg eine verschweißte Fläche von etwa 3,5 mm Durchmesser. Beispiel 2 35 Verwendet man drei Buckel gleicher Art wie im Beispiel 1 mit einem Abstand der Buckelmittelpunkte von 4 mm, so erreicht man bei einer Schweißzeit von vier Perioden, einem Schweißstrom von 61 kA und einem Elektrodendruck von 500 kg eine eiwandfreie Verschweißung des zwischen den Buckeln gelegenen Bereiches. Beispiel 3 Bei der Aufschweißung von Silberkontakten auf Kupferlegierungen, z. B. auf Messing oder Bronze, kommt man dank der kleineren elektrischen Leitfähigkeit dieser Legierungen ohne Buckel aus, z. B. bei der erfindungsgemäßen Charakteristik mit einer Schweißstromstärke von 50 kA und einer Schweißzeit von 4 bis 6 Perioden. Das Silber legiert dabei nicht an die Kupferelektroden an, und man erhält eine einwandfreie verschweißte Fläche von etwa 60 bis 95% der Gesamtfläche. Die Verwendung der erwähnten Metallegierungen, Verbundmetalle oder Verbundstoffe als Kontaktwerkstoff ergibt gegenüber Reinsilber den Vorteil, daß bei diesen Stoffen wegen ihrer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit mit zum Teil wesentlich kleineren Schweißströmen auszukommen ist. Patentanspr üche:

1. Verfahren zum Aufschweißen eines Kontaktkörpers auf einen Träger mittels Wechselstrom-Widerstandsschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbwelle des Schweißstromes, bezogen auf das Strom-Zeit-Integral, gegenüber den nachfolgenden Halbwellen in an sich bekannter Weise teilweise unterdrückt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromhalbwelle um 5 bis 50°/o unterdrückt ist.

3. Kontakt- und Trägerkörper zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei denen mindestens eine der zu verschweißenden Flächen des Kontakt- und/oder Trägerkörpers Buckel aufweist, deren gegenseitige Abstände so bemessen sind, daß beim Schweißen die Zwischengebiete voll aufgeschmolzen werden und sich somit eine zusammenhängende verschweißte Fläche ergibt, und bei denen die Gesamtberührungsfläche der Buckel im Verlaufe der Einsenkung während des Schweißens infolge der Buckelformgebung wesentlich zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Buckel (12 bis 14) so gewählt wird, daß neben mindestens zwei Buckeln im Außenbereich der Schweißflächen mindestens ein niedrigerer Buckel (15) im Mittelbereich vorgesehen ist, der erst nach teilweisem Abschmelzen der äußeren Buckel (12 bis 14) in Kontakt mit der Gegenfläche kommt.

4. Kontaktkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktwerkstoff ein Verbundwerkstoff verwendet ist aus mindestens einem Metall, z. B. Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram oder Molybdän, und aus mindestens einer darin feinverteilten Metallverbindung, z. B. Metalloxyd, wie CdO, SnO oder PbO, oder Karbid, wie WC, oder Silizid, wie MoSi₂, oder aus mindestens einem darin feinverteilten Metalloid, wie Graphit.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 224 879, 871 233;

USA.-Patentschrift Nr. 2 641 670;

Buch »Das elektrische Widerstandsschweißen« von irunst, 1952, S. 123 bis 125, 245;

Buch »Schweißtechnik« von Sudasch, 1950,. .296.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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