DE1440860B2

DE1440860B2 - Verbund-metallstreifen

Info

Publication number: DE1440860B2
Application number: DE19631440860
Authority: DE
Inventors: Ellsworth Montgomery Reading Pa Smith (V St A )
Original assignee: The Brush Beryllium Co , Cleveland, Ohio (V St A)
Priority date: 1962-11-19
Filing date: 1963-10-30
Publication date: 1973-03-01
Also published as: US3233211A; DE1440860C3; DE1440860A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbund-Metallstreifen zum Herstellen elektrischer Anschlußklemmen, die einen Buchsenteil zur lösbaren Verbindung mit einem Stecker und einen Zwingenteil zum nichtlösbaren Anklemmen eines Leiters aufweisen.

Verbindungsklemmen und Kabelschuh sind seit langem bekannt. So' ist aus der deutschen Patentschrift 697 713 eine Verbindungsklemme bzw. ein Kabelschuh bekannt, bei dessen Herstellung zwei Metalle verwendet sind, um den Kabelschuh korrosionsbeständig zu machen. Weiterhin ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1829 744 ein Rohrkabelschuh bekannt, der ein auf das isolierte Kabelende aufzuschiebendes Rohrstück aufweist, welches an seinem freien Ende flachgedrückt ist. Dabei ist das flachgedrückte Ende des Rohrstückes durch eine aufgelötete Lasche öldicht und korrosionssicher verschlossen.

Aus der französischen Patentschrift 1108 263 ist ein Verbindungselement bekannt, welches ein Buchsen- bzw. Steckerteil aufweist, wobei der zum Stecken vorgesehene Teil elastischer ist als der Teil zum Andrücken an den Leitungsdraht. Dies wird bei dieser bekannten Anordnung durch unterschiedliche Metallstärke erzielt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Verbund-Metallstreifen der eingangs umrissenen Art zu schaffen, der die Herstellung von Anschlußklemmen erlaubt, die den verschiedenen Anforderungen des Buchsen- und Zwingenteils angepaßt sind und gute elektrische Eigenschaften aufweisen, ίο Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Verbundstreifen aus zwei mit ihren zur Streifenfläche rechtwinkligen Kanten aneinanderstoßenden Teilstreifen aus Metallegierungen unterschiedlicher Eigenschaften derart zusammengeschweißt ist, daß die Durchdringungszone der Legierungen im wesentlichen frei von fremdem Material ist und in Querrichtung des Streifens eine Breite von ungefähr 0,076 bis 0,76 mm aufweist und daß das Material desjenigen Teilstreifens, aus dem der Buchsenteil gebildet wird, federnde und gegen Ermüdung sowie Abrieb beständige Eigenschaften aufweist, während das Material des anderen, den Zwingenteil ergebenden Teilstreifens leicht verformbar und — nach dem Verformen — formbeständig ist. Vorzugsweise besteht der'zur Ausbildung des Buchsenteils bestimmte Teilstreifen aus einer Beryllium enthaltenden Kupferlegierung und der zur Ausbildung des Zwingenteils bestimmte Teilstreifen aus einer berylliumfreien Kupferlegierung. Dabei sind zweckmäßig die beiden Teilstreifen durch Wolfram-Schutzgasschweißung, bei der der Schweißstrom nicht mehr als 0,1 % vom eingestellten Sollwert abweicht, miteinander verschweißt. Vorzugsweise ist der Verbund-Metallstreifen kaltgewalzt.

Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Verbund-Metallstreifens besteht darin, daß die benachbarten Kanten der beiden Teilstreifen unterschiedlicher Zusammensetzung direkt miteinander auf Grund von Diffusionsvorgängen verbunden sind, wobei die Verbindungsstellen frei von jeglichen Fremdstoffen sind und die Durchdringungszone der Bestandteile der zwei Teilstreifen an der Verbindungsstelle im wesentlichen auf eine Ebene begrenzt ist, weiche durch die urspünglich angrenzenden Streifenkanten definiert ist. Weiterhin ist nach der Verbindung der beiden Streifen keine weitere Wärmebehandlung erforderlich, welche die Eigenschaften der Teilstreifen in bezug auf ihr Anwendungsgebiet nachteilig beeinflussen würde.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Verbund-Metallstreifen, der unterschiedliche Legierungen aufweist; strichpunktiert ist dort ein Rohling für ein elektrisches Verbindungsteil gezeigt,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Verbund-Metallstreifens längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine Anschlußklemme, die aus dem gestricheltpunktierten Rohling nach F i g. 1 gefertigt ist, F i g. 4 eine Ansicht entsprechend der Linie 4-4 in Fig. 3.

Ein länglicher Teilstreifen 3 aus einer Beryllium-Kupferlegierung und ein länglicher Teilstreifen 2 aus einer Kupferlegierung sind so verarbeitet, daß deren benachbarte seitliche Kanten aneinander angrenzen und miteinander dadurch verschweißt werden, daß sich die Metalle unter Ausbilden einer schmalen

Bindung und einer Durchdringungszone 4 durchdringen, die praktisch auf die Ebene der ursprünglichen Kanten begrenzt ist, wobei die Verbindungsstelle frei von Fremdmetall ist.

Die Breite der Bindung in der Durchdringungszone beträgt etwa 0,127 mm. Tatsächlich weist die Durchdringungszone in Querrichtung des Streifens eine Breite von etwa 0,076 bis etwa 0,76 mm auf.

Beide Teilstreifen sind elektrisch leitend, wobei einer duktil ist und sich leicht für eine bleibende Verbindung verformen läßt. Der andere Teilstreifen weist bessere Ermüdungseigenschaften, Stabilität bezüglich der Abmessungen und Umrißform, Abriebfestigkeit und federnde Eigenschaften als der andere Streifen auf und ist somit für eine lösbare Verbindung zweckmäßig. Die beiden Streifen werden miteinander durch Lichtbogenschweißung mittels Wolfram in einem inerten Gas verschweißt, wobei die zugeführte elektrische Energie genau gesteuert und gleichzeitig eine genaue Relativbewegung des Lichtbogens und des Streifens endseitig zu den Streifen erfolgt. Dadurch ist auf Grund der gegenseitigen Durchdringung der Legierungen der Streifen eine Verbindung erzielbar, die im wesentlichen frei von Fremdstoffen ist. Die verbundenen Teilstreifen werden dann endseitig zu der Verbindung unter Druck kaltgewalzt, wodurch die Dicke der verbundenen Streifen an der Verbindungsstelle verringert wird.

Der Verbund-Metailstreifen ist insbesondere für die elektrischen Verbindungsteile geeignet, die in miniaturisierten Schaltkreisen Anwendung finden, wie Verbindungsfassungen, Anschlußklemmen, Zungen, Zapfen und Kontakte, wo ein Teilstreifen den Buchsenteil und der andere Teilstreifen den Zwingenteil bildet.

Nachfolgend sind die Prüfergebnisse von Anschlußklemmen aufgezeigt, die in der erfindungsgemäßen Weise aus Beryllium-Kupfer und Messing hergestellt sind.

Berylliumkupfer ..
Messing ..

Zerreißfestigkeit

kg/cm²

Wärmebehandlung
vor I nach

6280
3640

12950
3640

Härten
Wärmebehandlung

vor I nach schmalen Durchdringungszonen 4 miteinander verschweißt.

Der erhaltene Verbundstreifen wird einschließlich der Verbindungsstelle als eine Einheit kaltgewalzt. Während des Verschweißen wird der Schweißstrom, die Elektrodenlage, die Streifenlage und Lage der Verbindungsstelle genau gesteuert. Es erfolgt eine genaue Steuerung des Schweißstromes, so daß er nicht mehr als 0,10% von dem eingestellten Sollwert ίο abweicht.

Beispiel 1

Ein Spiralstreifen aus Messing mit einer Dicke von 1,27 mm und einer Länge von 76,2 m und ein Streifen aus einer Beryllium-Kupferlegierung mit einer Dicke von 1,27 mm und einer Länge von 76,2 m werden in enger Kantenseitenberührung gehalten, wobei deren angrenzenden Kanten über eine stationäre und in inertem Gas gehaltene Wolframschweißelektrode mit einer Geschwindigkeit von 1,52 bis 1,83 mm/min bei 130 A geführt, wobei die Stromstärke so gesteuert wird, daß die Stromstärkeschwankungen sich auf weniger als 0,1 % der Einstellung belaufen.

Beispiel 2

Es wird ein Bronzestreifen mit einer Länge von 6,1 m und einer Dicke von 1,27 mm sowie ein Streifen aus einer Beryllium-Kupferlegierung mit einer Länge von 1,83 m und einer Dicke von 1,27 mm mittels des Verfahrens nach Beispiel 1 mit der Ausnahme vereinigt, daß die Streifen über die Elektrode mit einer Geschwindigkeit von 1,22 m/min geführt werden und man bei einer Stromstärke von 95 A arbeitet.

Beispiel 3

Es werden Metallstreifen aus Nickel-Silber und Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer Dicke von 1,27 mm und einer Länge von 4,57 m nach dem Verfahren des Beispiels 1 mit der Ausnahme vereinigt, daß die Streifen über die Elektrode mit einer Geschwindigkeit von 1,22 m/min geführt werden und man mit einer Stromstärke über 100 A arbeitet.

15 T 88.5
15T81

15N-79 15T-81

Beispiel 4

Die Prüfungen bezüglich der Zerreißfestigkeit werden ebenfalls parallel zu der Verbindungsstelle vor und nach der Wärmebehandlung aufgeführt. In beiden Fällen tritt eine Zerstörung in dem Messinggebiet und nicht an der Verbindungsstelle ein.

In F i g. 1 ist ein länglicher, aus mehreren Metallen bestehender Verbund-Metallstreifen 1, bei dem die Verbindung über die Kanten erfolgt, aus unterschiedlichen Metallegierungen gezeigt. Ein Teilstreifen 2 besteht vorzugsweise aus einem Metall, das aus der Klasse, bestehend aus Messing, Phosphorbronze und Nickel-Silber ausgewählt ist und praktisch kein Beryllium enthält. Der Teilstreifen 2 ist weich und duktil und läßt sich ausgezeichnet verbiegen. Der andere Teilstreif en 3 besteht aus einer elektrisch leitenden Legierung auf Kupfergrundlage, die Beryllium enthält. Die beiden Teilstreifen 2 und 3 sind getrennt hergestellt und gewalzt und mittels Durchdringens in Streifen aus Messing und Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer Dicke von 1,27 mm und einer Länge von 15,24 m bzw. 76,2 m werden nach dem Verfahren des Beispiels 1 mit der Ausnahme vereinigt, daß die Streifen stationär gehalten und die Schweißelektrode über letztere an der Kantenstoßstelle mit einer Geschwindigkeit von 1,22 m und 0,01 m/min mit Stromstärken von 95 und 80 A geführt wird.

Bei allen obigen Ausführungsbeispielen werden die verbundenen Metallstreifen als eine Einheit einschließlich der Verbindung auf eine Dicke von 0,815 mm kaltgewalzt.

Die durchgeführten Untersuchungen auf die Zerreißfestigkeit zeigen, daß die vereinigten Teilstreifen keine Zerstörung an der Verbindungsstelle erfahren. Für den Teilstreifen 3 des Verbund-Metallstreifens können verschiedene Beryllium-Kupfer-Legierungen unter der Voraussetzung angewandt werden, daß sie die gewünschten physikalischen Eigenschaften für das daraus hergestellte Bauteil aufweisen.

In F i g. 3 ist eine elektrische Anschlußklemme

gezeigt, die aus dem erfindungsgemäßen Verbundstreifen gefertigt ist. Der Rohling für die Klemme ist bei 5a in Fig. 1 gezeigt und wird aus dem Verbundstreifen 1 herausgestanzt und sodann verformt. Die erhaltene Anschlußklemme weist einen Zwingenteil 6 auf, der zu dem Teilstreifen 2 gehört und somit ausreichend weich und duktil für ein Verbiegen um einen Leiter od. dgl. ist. Der Zwingenteil 6 ist jedoch nach dem Verformen formbeständig. Der Buchsenteil 7 gehört zu dem Teilstreifen 3 und weist ausreichende mechanische Festigkeit und federnde und gegen Ermüdung sowie Abrieb beständige Eigenschaften auf, so daß das Buchsenteil federnd eine darin eingeführte Zunge ergreifen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbund-Metallstreifen zum Herstellen elektrischer Anschlußklemmen, die einen Buchsenteil zur lösbaren Verbindung mit einem Stecker und einen Zwingenteil zum nichtlösbaren Anklemmen eines Leiters aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundstreifen (1) aus zwei mit ihren zur Streifenfläche rechtwinkligen Kanten aneinanderstoßenden Teilstreifen (2, 3) aus Metallegierungen unterschiedlicher Eigenschaften derart zusammengeschweißt ist, daß die Durchdringungszone (4) der Legierungen im wesentlichen frei von fremdem Material ist und in Querrichtung des Streifens eine Breite von ungefähr 0,076 bis 0,76 mm aufweist und daß das Material desjenigen Teilstreifens (3), aus dem der Buchsenteil (7) gebildet wird, federnde und gegen Ermüdung sowie Abrieb beständige Eigenschaften aufweist, während das Material des anderen, den Zwingenteil (6) ergebenden Teilstreifens (2) leicht verformbar und — nach dem Verformen — formbeständig ist.

2. Verbund-Metallstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Ausbildung des Buchsenteils (7) bestimmte Teilstreifen (3) aus einer Beryllium enthaltenden Kupferlegierung besteht.

3. Verbund-Metällstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Ausbildung des Zwingenteils (6) bestimmte Teilstreifen (2) aus einer berylliumfreien Kupferlegierung besteht.

4. Verbund-Metallstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilstreifen (2, 3) durch Wolfram-Schutzgasschweißung, bei der der Schweißstrom nicht mehr als 0,1 °/o vom eingestellten Sollwert abweicht, miteinander verschweißt sind.

5. Verbund-Metallstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er kaltgewalzt ist.