DE2153316A1

DE2153316A1 - Verfahren zur herstellung kupferplattierter aluminiumdraehte

Info

Publication number: DE2153316A1
Application number: DE19712153316
Authority: DE
Inventors: Dimitri R Stein; Gerhard Dr Ing Ziemek
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1971-10-26
Publication date: 1973-05-03
Also published as: BR7206894D0

Description

Verfahren zur Herstellung kupferpiattierter Aluminiumdrähte Bekannt ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Drähten aus einer Aluminiumseele und einem Mantel in Form eines um die Aluminiumseele zum Rohr geformten und verschweißten Kupferbandes (Dos 1 907 107). Solche kupferplattierten Aluminiumdrähte haben den besonderen Vorteil, daß sie das verhältnismäßig geringe spezifische Gewicht und die Wirtschaftlichkeit des Aluminiums mit den guten elektrischen Eigenschaften des Kupfers verbinden Als Aluminiumseele wird bei diesem bekannten Verfahren ein aus einer Presse austretender Aluniniumstrang verwendet, der in noch warmem Zustand von einem längseinlaufenden, rohrförmig gebogenen Kupferband umschlossen wird. Dieses Kupferband wird an seinen Kanten verschweißt und anschließend mit der Aluminiumseele auf den jeweiligen Drahtdurchresser heruntergezogen. Um die Bildung von Oxidschichten auf den gepreßten Aluminiuastrang su verbindern, erfolgt der Austritt der Aluuiniumseele aus der Presse und das anschließende U#anteln mit dem längseinlaufenden Kupferband unter Schutzgasatmosphäre. Auf diese Weise ist es mögliche in einem einzigen Arbeitsgang oder in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen kupferplattierte Aluminiumdrähte herzustellen, die sich durch eine einwandfreie mechanisch feste Verbindung zwischen dem Kupfermantel und der Aluminiumseele auszeichnen.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung der kontinuierlichen Herstellung von Drähten aus einer Aluminiumseele und einem Mantel in Form eines um die Aluminiumseele zum Rohr geformten und verschweißten Kupferbandes. Geiäß der Erfindung wird ein in an sich bekannter Weise z.B.
nach Properzi, gegossener Aluminiumstrang unter Schutzgas von einem längseinlaufenden rohrförmig gebogenen und an seinen Kanten verschweißten Kupferband umschlossen und anschließend der aus der Aluminiumseele und dem Kupfermantel gebildete Strang zur Erzeugung einer Diffusionsschicht von wenigen pm an der Grenzfläche zwischen dem Kupferband und dem Aluminiumstrang im Querschnitt um mindestens 50%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt, reduziert. Die so erzeugte Diffusionsschicht bewirkt eine innige Verbindung zwischen dem Kupfer und dem Aluminium, so daß auf kontinuierlichem Wege ein kupferplattierter Aluminiumdraht hergestellt werden kann, der sich beliebig weiter verarbeiten läßt.
In Weiterführung der Erfindung kann im Anschluß an die Querschnittsreduktion eine Warmbehandlung des reduzierten Stranges bei Temperaturen oberhalb 3000C, vorzugsweise zwischen 4000 und 548 0c vorgenommen werden. Will man auf eine Warmbehandlung des schon reduzierten Stranges zur Erzeugung der gewünschte ten Diffusionsschicht verzichten, dann ist es besonders vorteilhaft, den Strang um mindestens 60%, #vorzugsweise um mindestens 80% zu reduzieren. Beträgt z.B. die Querschnittsreduktion 60 - 80%, vornugswttse8o%1 so tritt auch ohne Wärmebehandlung eine intermetallische Verbindung zwischen Kupfer und Aluminium auf. Bei einer Querschnittsreduktion um 60% liegt bereits eine gute Haftung vor, die umso besser wird, je größer die Querschnittsreduktion gewählt wird. Gegebenenfalls kann sich aber auch an diese Querschnittsreduktion von 60 bis 80% eine Wärenibehandlung anschließen, wodurch die Haftung weiter erhöht und vor allem die mechanischen Eigenschaften des Drahtes weiter verbessert werden.
Die Diffusionsschichtdicke, die einige m, vorzugsweise zwischen 1 und 20/vz betragen kann, ist damit im wesentlichen abhängig von der Größe der Querschnittsreduktion, von der bei der gegebenenfalls vorgenommenen Wärmebehandlung aufgewendeten Temperatur, sowie der Dauer der Temperaturbehandlung. Für eittrationelle Fertigung bedeutet dies, daß zur Herstellung der intermetallischen Verbindung zwischen dem Kupfer und dem Aluminium diese drei Größen, in gewissen Grenzen, beliebig einstellbar sind, um je nach den Erfordernissen die gewünschte Diffusionsschichtdicke zu erzielen. Sobald die Verschweißung des Kupferbandes mit dem Aluminiumstrang lurch Diffusion eingetreten ist, läßt sich der so hergestellte Strang weiter reduzieren, ohne daß es zum Ablösen bzw. Reißen der Kupfer schicht kommt. Alle weiteren Reduktionen verbessern die Haftung. Inwieweit ein so hergestellter Draht zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal weichgeglüht bzw. nachgezogen wird, hängt schließlich im wesentlichen davon ab, welche Eigenschaften von einem gemaß der Erfindung hergestellten kupferplattierten Aluminiumdraht gefordert werden.
Querschnittsreduktionen von mindestens 50%, insbesondere aber von 60 - 80%/erfolgen zweckmäßig in Ziehanlagen mit durchgehend gerader Ziehstrecke. Eine Umlenkung des Drahtes, insbesondere längs Rollen kleinen Durchmeaaers wirkt sich nachteilig auf die Ausbildung der intermetallischen Struktur aus. Daher sollen selbst die Auf- und Abwickeltrommeln der Ziehanlage Durchmesser aufweisen, die vorzugsweise das 15 -50fache des Durchmessers des plattierten Drahtes betragen.
Die Dicke der Diffusionsschicht zwischen dem Kupferband und dem Aluminiumstrang hat einen maßgeblichen Einfluß auf die Qualität des Drahtes. Wird eine geringe Diffusionsschichtdicke erzielt, dann ergibt sich kein ausreichendes Verschweissen der beiden Metalle. Ist die Diffusionsschichtdicke jedoch zu groß, dann ergibt sich eine sprode Rupfer-Aluminiumverbindung, die beim Biegen der Drähte reißt, so daß sich das Kupfer vom Aluminium ablöst.
Nach der Erfindung erfolgt daher die Warmbehandlung in Form einer Glühung des vorzugsweise um mindestens 50% im Querschnitt reduzierten Stranges bei Temperaturen oberhalb 300°C, vorzugsweise zwischen 400 und 548 0c. Die Glühung kann hierbei durch indirekte Erwärmung, wie Leitung, Strahlung, Konvektion oder dergl. erfolgen, es ist aber auch möglich, daß die Glühung durch direkte Erwärmung, beispielsweise mittels elektrischem Strom vorgenommen wird.
Erfolgt die Glühung des aus Aluminiumstrang und Kupferband hergestellten Stranges im Durchlauf, so wird man sorteilhaft eine Glühtemperatur von mindestens 5000C bei einer Glühdauer von wenigen Sekunden wählen, um so die gewünschte Diffusionsschichtdicke zu erzielen. Umgekehrt ist es vorteilhaft, wenn die Glühung im Stand, d.h. bei ruhendem Strang erfolgt, daß die Glühtemperatur 4oo0c bei einer Glühdauer von wenigen Minuten bis Stunden betra#gt. Wesentlich ist, daß sich je nach den gewünschten Drahteigenschaften die drei Faktoren Querschnittsreduktion, Temperatur bei der Warmbehandlung sowie Dauer der Temperaturbehandlung optimieren lassen. So kann z.B. bereits bei geringen Querschnittsreduktionen jedoch Erhöhung der Temperatur eine Diffusion erreicht erden, wenn die angewendete Temperatur nur kurzzeitig aufgebracht wird. Unabhängig davon jedoch, ob die Glühung im Durchlauf bei hohen Temperaturen, dafür aber kürzerer Zeitdauer oder niedrigen Temperaturen, jedoch bei erhöhter Glühdauer erfolgt, wählt man die Temperatur des gegossenen Stranges vorteilhaft bis 850°C, vorzugsweise bis 4000C. In jedem Fall muß gewährleistet sein, daß nach dem Abkühlen des Aluminiumstranges auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnung keine Lücke zwischen der Aluminiumseele und dem Kupferman#el entsteht, in die Luftsauerstoff eindringen und damit eine Oxidation der Oberfläche verursachen kann.
Entscheidend für den Verbund der verwendeten Materialien ist neben der Sauberkeit des Aluminiums die Sauberkeit des verwendeten Kupferbandes. Aus diesem Grunde hat es sich in Weiterftihrung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, daß die Umhiillug bewirke@de Kupferband vorzugsweise unter Schutzgas Oberfläche#zu#behandeln. Das geschieht zv-ckmäßig in der Wetse, daß die dem Strang zugekehrte Oberfläche des Bandes s.B. durch Bürsten aufgerauht wird. Um hierbei ein Ausweichen des Bandes nach nach der entgegengesetzten Seite zu verhindern, ist die den Bürsten abgekehrte Seite des Bandes durch vorzugsweise in einer Schutzgasatnosphäre befindliche und Gegendruck erzeugende Ibsttitzungen beispielsweise in Form von Rollen oder dergl., in LaSe gehalten.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, nach der erfolgten Warmbehandlung und der damit erzeugten Diffusionsschicht, den Strang weiter herunterzuziehen, um eine erhöhte Haftung zwischen den Aluminiumstrang und dem Kupferband zu erreichen.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich weiter verbessern, wenn uan zu Beginn der Ummantelung den Anfang des Aluminiumstranges auf eine bestimmte Strecke in Bezug auf seinen Querschnitt, z.B. entsprechend der gewünschten Maße der Gesamtquerschnittsverminderung, reduziert. Auf diese Weise ist ein Herunterziehen, d.h. eine Querschnittsreduktion des ummantelten Stranges von Beginn an möglich, ohne daß es zum Abreißen der Kupferumhüllung kommt.
Zur Herstellung einer einwandfreien Schweißnaht an den Kanten des zum Rohr geformten Kupferbandes hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, daß der einlaufende Aluminiumstrang vor dem Schließen der Umhüllung auf den Boden des rohrförmig gebogenen Kupferbandes gedrückt wird. Hierdurch ist erreicht, daß das Rohr durch die Schweißnaht ohne Behinderung durch den darunterliegenden Aluminiumstrang geschlossen werden kann.
Weiterhin kann es oft vorteilhaft sein, das allmähliche Herunterziehen des aus der Aluminiumseele und dem Kupferband bestehenden Stranges jeweils im Wechsel mit einer Warmbehandlung zur W.ichglühung bzw. im warmen Zustand des Aluminiumstranges vorzunehmen. Hierdurch läßt sich die Qualität des herzustellenden Drahtes wesentlich verbessern.
In Durchführung der Erfindung hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, daß der oder die aus der Gießanlage austretenden Aluminiumsträng. ir einem oder mehrere Speicher eingeführt und von bzw. aus diesen einzeln oder gereinsa einer oder mehreren Bandform- bzw. Schweiß einrichtungen zugeführt werden. Auf diese Weise ißt es möglich, die Fertigungskapazität wesentlich zu erhöhen Vorteilhaft wird man auch hinter der Aluminiuststranggießvorrichtung, z.B. einer Properzianlage, ein oder mehrere das Band formende Rohrformeinrichtungen mit zugehörigen Schweißeinrichtungen anordnen, wobei sich an diese Schweißeinrichtungen Drahtreduziervorrichtungen sowie Glühvorrichtungen anschließen.
Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis * dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 betreffen Fertigungseinrichtungen, während in der Fig. 3 ein Diagramm die Abhängigkeit der Diffusionsschicbtdicke von der Gliihzeit wiedergibt.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung aus der schematisch angedeuteten Properzianlage 1 zum Gießen des Stranges 2, einem sich daran anschließenden Draht speicher 3 mit den Umlenkrollen 4 und 5, sowie einer bis zur Schweißeinrichtung 6 führenden Schutzgasabdeckung 7. Als Properzianlage ist hier eine Anordnung z.B. nach DBP 1 242 804 bezeichnet, bei der zur fortlaufenden Herstellung von Metallsträngen ein Gießrad verwendet ist, das im wesentlichen aus einer am Umfang eines drehbaren Rades angeordneten Gießrinne und aus einem dieselbe teilweise abdeckenden Metallband besteht, wobei an der Stelle des Ablaufes, des Metallbandes auf das Rad in die Gießrinne ein Netallzufluß angeordnet ist. Mit 8 ist der Bandablauf für drs Kupferband 9 bezeichnet, das zunächst im Bandspeicher 10 mittels der Rollen 11 und 12 gespeichert und anschließend der Bandreinigung 13 zugeführt wird. Der Bandspeicher dient vor allem auch dazu, beispielsweise mit Hilfe einer Querschweißeinrichtung, die verwendeten Kupferbänder miteinander zu verb-inden, damit eine kontinuierliche Ummantelung des Aluminiumstranges gewährleistet ist. Der Bandreinigungsvorrichtung 13 mit dem Baiidtrockner 14 folgt die Bandbürstvorrichtung 15 für das Kupferband 9.
Dieses besteht aus den beiden Bürstrollen 16 und den Gegendruck erzeugenden Rollen 17 auf der dem Strang 2 abgekehr ten Bandseite. Es folgt der Formtisch 18 entlang dem mittis einer an sich bekannten Formvorrichtung 19, beispielsweise aus hintereinander angeordneten Rollenpaaren, das gebürstete Kupferband in die Rohrform eingebracht wird. Mit 20 ist eine Reduziervorrichtung, beispielsweise ein Ziehring oder ein oder mehrere Redusierrollen bezeichnet, die unmittelbar vor der Abzugsvorrichtung 21, die im dargestellten Ausfiihrungsbeispiel eine Scheibe ist, aber auch ein Raupenabzug oder ein Spannzangenabzug sein kann, bezeichnet. Die Aufwickeltrommel 22 übernimmt den ummantelten und vorteilhaft bereits reduzierten Kupfer-Aluminiumstrang 23, wie er im Querschnitt in der Fig. 1a dargestellt ist.
Die Herstellung eines kupferplattierten Aluminiumdrahtes nach der Erfindung geht beispielsweise so vor sich, daß ein aus der Properzi-Gießanlage 1 austretender Strang, z.B.
mit einem Durchmesser von etwa 9 - 16 mm, kontinuierlich in den Speicher 3 eingeführt wird, der unter Schutzgas steht und bis unmittelbar am die Austrittsöffnung des Stranges heranreicht. Die Speichergröße und damit die Länge des durchgehenden Aluminiumstranges 2 sowie die Gießgeschwindigkeit des Stranges sind ein Maß für die Geschwindigkeit mit der die Rohrform- und Schweißeinrichtung gefahren werden kann.
Während des Abzuges des Aluminiumstranges 2 von bzw. aus dem Speicher 3 läuft das zur Ummantelung dienende, z.B. 0,3 mm starke Kupferband 9 von dem Bandablauf 8 ab und wird zunächst ebenfalls einer Speichervorrichtung 10 zugeführt, von der es anschließend in eine an sich bekannte Bandreinigung 13 einläuft, wo es von Fett und sonstigen Verunreinigun#en bei Durchlauf eines vorzugsweise?ampfförmi##n Lösungsmittels gereinigt wird. Zum Abtrocknen letzter F siskeitsrecte dient der z.B. als Saugroll ausgebildete Bandtrockner 14. Mittels der Bürstvorrichtung 15, die aus einer oder mehreren auf der dem Strang 2 zugekehrten Seite des Bands sich atwälzenden Bürsten 16 besteht, wird das so vorbereitete Band an seiner Oberfläche aufgerauht und anschließend unter Schutzgas längs des Formtisches t8 in an sich bekannter Weise mittels der schematisch angedeututen Formvorriclting 19 um den Aluminiumstrang 2 zum Rohr von 10 mm Durchmesser geformt und anschließend an seinen Bandkanten mittels der Schweißvorrichtung 6 verschweißt. Noch während des Abzuges wird dann der aus dem Kupferband 9 gebildete Mantel mittels der Reduziervorrichtung 20, beispielsweise aus einem Ziehring oder einem oder mehreren geeigneten Rollenpaaren auf den Aluminiumstrang 2 heruntergezogen bzw. der aus der Aluminiumseele und dem Eupfermantel gebildete Strang im Querschnitt um mehr als 60%, vorzugsweise 80% reduziert, yo daß nach dem Erkalten der beiden Metalle ein fester Sitz des Mantels auf der Seele gewährleistet ist.
Der so hergestellte Verbundstrang 23 wird dann auf die Aufwickeltrommel 22 aufgewickelt.
In der Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, mittels der der ummantelte, nur wenig reduzierte Aluminiumstrang 2, d.h.
der Verbundstrang 23, auf den geforderten Endquerschnitt heruntergezogen und abhängig von dem gewählten Reduktionsgrad einer oder mehreren Warmbehandlungsstufen unterworfen wird.
Zu diesem Zweck dient eine Reduziereinrichtung 25, die aus einem oder mehreren Ziehringen, Ziehrollen oder anderen an sich bekannten Ziehelementen bestehen kann und in Pfeilrichtung hinter dem Ablauf 24 angeordnet ist, der entweder für die erwähnte 50% oder 80% Reduzierung dient. Die Glühvorrichtung 26 dient entweder dazu, die gewünschte Diffusionsschichtdicke zu erreichen, obr dazu, den z.B. um 80% reduzierten Strang einer Weichglühung zu unterziehen Der Strang kann hierbei direkt oder indirekt erwärmt werden Unter indirekter Erwärmung soll dabei eine Erwärmung über Ieitungs Strahlung oder Konvektion durch unterschiedliche Wärmetra#-ger, wie Bäder, Gase usv. verstanden werden, während eine direkte Erwärmung durch einen elektrischen Strom, sei es über den ohmschen Widerstand oder induktiv erfolgen soll.
An die Warmbehandlung zum Zwecke der Weichglühung können sich je nach den gewünschten Drahtendabmessungen weitere Reduzierstufen, z.B. in Form der schematisch dargestellten Lieheinrichtungen 27, 28 und 29 anschließen, die ebenso wie die Reduziervorrichtung 25 aus Ziehringen, Redusierrollen mit und ohne Antrieb sowie bekannten Führungs- und Zugele-Kanten bestehen können. Ist der Verbundstrang reduziert, denn kann der von der Zieheinrichtung 29 kommende Draht auf eine Anfwickeltrommel oder -spule aufgewickelt und in einem geeigneten Ofen auf die notwendigen Temperaturen für die gewünscht. Glühung gebracht werden.
Es ist aber auch -(3möglich und oft auch besonders vorteilhaft, di. Warmbehandlung kontinuierlich durchzuführen, indem der aus der Reduziervorrichtung 29 auslaufende Strang einer Glühvorrichtung 31 zugeführt wird, die vor der Aufwickeltrommel 30 angeordnet ist. Die Warmbehandlung zum Zwecke des Weichglühens kann ebenfalls wieder auf direkte oder indirektem Wege, d.h.über den elektrischen Strom bzw. über geeignete Bäder erfolgen.
Bei angenommenem Reduktionsgrad von 60 bis 70% ergibt aic beispielsweise eine Diffusionsschichtdicke von 6 bis zum bei 40000 nach 63 Minuten, bei 45000 nach 21 Minuten und bei 500°C nach 10 Minuten, wenn eine indirekte Erwärmung im Umwälzofen gewählt wird. Glüht man da pferummantelten Aluminiumstrang im Sai?bu'd, »s der Wärmeubergang wesentlich bei ser ist, dann ergibt ich eine Diffusionschichtdicke von 6 bis 8 m bei einer Temperatur von 500 °C bereits nach etwa 2,7 Minuten. Erhöht m@@ die Temperatur auf etwa 550°C, dann ergibt sich eine Diffusionsschichtdicke von 6 bis 8 µm bei einer direkten Erwärmung über den Widerstand des Materials nach 12 Sekunden. Daraus resultiert 7 daß grundsätzlich auch eine Diffusion bei höheren Temperaturen, also im Bereich des Schmelzflusses möglich ist, wenn die Einwirkzeit extrem kurz gehalten wird.
Den Einfluß der Querschnittsreduktion auf die geforderte Diffusionsschicht zeigt die Fig. 3. In dem dortigen D~agramm ist die Abhängigkeit der Diffusionsschichtdicke in µm von der Glühdauer (min) zweier kupferummantleter Aluminiumstränge mit u@@erschiedlicher Querschnittsreduktion dargestellt. Bei gleichen Temperaturverhältnissen nämlich Glühung im Salzbad von 50000 ~er gibt sich bei einer Querschnittsreduktion von etwa 70%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt, eine Schicht@cke von 6 µm nach etwa 2,7 minze während bei dem weniger stark verformten Verbundstrang die gleiche Diffusionsschichtdicke erst nach 5 min., d.h. in etwa der doppelten Zeit erreicht wird. Inwieweit nun durch größere Querschnittsreduktion und kürzere Glühzeit bzw.
durch längere Glühdauer bei kleinerem Reduktionsgrad eine angestrebte Diffusions schicht dicke von z.B. 6 bis 8 µm erreicht wird, hängt im wesentlichen von den vorhandenen Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ab.
Abweichend von dem in der Fig. 2 dargestellten Ausfiihrungs beispiel kann es oft auch vorteilhaft sein, daß man die von dem Ablauf 24 ablaufenden kupferummantelten Aluminiumdrähte 23 zunächst einer Glühvorrichtung zum Weichglühen zuführt und die Reduzierung des Querschnitt es anschließend vornimmt. Auch läßt sich bei an sich kaltem Yerbundstrang die stufenweise Reduktion jeweils im Wechsel mit einer Warmbehandlung zum Weichglühen durchführen. Desgleichen kann es oft, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, vorteilhaft sein, zunächst eine Querschnittsreduktion, beispielsweise auch im Wechsel mit einer Weichglühung, vorzunehmen, daran die Diffusionaglühung anzuschließen, etwa im Durchlauf durch die Glühvorrichtung 31.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung von Drähten aus einer Aluminiumseele und einem Kupfermantal geht davon aus, daß zu Beginn der Fertigung zunächst ein Kupferrohr geschweißt wird, in das der gegossene Aluminiumstrang 2 eingeführt wird. Das Kupferrohr wird dabeaauf den Aluminiumstrang heruntergezogen, wobei es vorteilhaft ist, bereits in der ersten Reduktionestufe Kupferrohr und Aluniniurstrang gemeinsais im Querschnitt zu reduzieren. Hierbei hat es sich jedoch gezeigt, daß in dem Augenblick, in dem der Aluminiumstrarg in die Redu#ie##-richtung, beispielsweise den Ziehring oder ein entsprechend angeordnetes Rollenpaar einläuft, die Kräfte zum Herunterziehen des Verbundstranges sehr hoch werden.
Da jedoch bei Fertigungsbeginn zwischen dem Abzug, beispielsweise der Abzugsscheibe 21 und der Reduziervorrichtung 20 kein Aluminiumstrang 2 vorhanden ist, muß das verhältnismäßig dünnwandige Kupferrohr die gesamte Zugkraft aufnehmen.
Das hat zur Folge, daß das Kupferrohr abreißt. Zwar läßt sich der Reduktionsgrad des Verbundstranges verringern, so daß die Zugkräfte vom Kupferrohr allein aufgefangen werden können, die dabei möglichen Querschnittsreduktionen reichen jedoch nicht aus, um die gewünschte intermetallische Verbindung zwischen dem Aluminiumstrang und dem Kupferband herzustellen. Aus diesem Grunde wird in Weiterführung der Erfindung der Aluminiumstrang 2 durch geeignete Rollen, Ziehringe oder -steine im Durchmesser auf eine bestimmte Länge, z.B. auf eine Maschinen-oder Trommellänge angespitzt, d.h. auf den Durchmesser gebracht, den er bei der gewünschten Gesamtreduktion bekommt.
Der so vorbereitete Strangwird dann in die Rohrform bzw.
Schweißeinrichtung eingefahren, so daß das reduzierte Kupfer rohr auf dem Aluminiumstrang gerade gut aufsitzt. Die Abzugsvorrichtung erfaßt dann Kupferrohr und Aluminiumstrang gemeinsam, so daß ein Abreißen des Kupferrohres bei Durchlaufen der folgenden nicht angespitzten Länge durch die Reduziervorrichtung mit Sicherheit vermieden ist.
Die maximale Jierstellungsgeschwindigkeit des ummantelten Drahtes ist durch die zulässige Schweißgeschwifldigkeit des Kupferbandes gegeben, welche sich im wesentlichen aus der Dicke des Kupferbandes bestimmt.
Im besonderen ist die Schweißgeschwindigkeit durch folgende Gleichung festgelegt: wobei I der Schweiß strom, s die Banddicke und k eine Materialkonstante bedeutet, die vom spezifischen Gewicht, der spezifischen Wärme sowie dem Verhältnis von Umgebungstemperatur und Schmelztemperatur, die von der Temperatur a des Bades abhängig istr ttew der Materialkonstanten liegen im Falle von Kupfer bei 30 bis 100 Der Schweißstrom ist durch Strukturunterschiede in der Oberfläche des Kupferbandes begrenzt und beträgt im Falle der Argonschweißung mit einem Lichtbogen 300 A und im Falle der Schweißung mit drei Elektroden 900 A. Die Fig. 4 zeigt zwei Kurven (Schweißstro#zu# Schweißgeschwindigkeit) für Kupfer bänder mit einer Dicke von 0,5 und 1,2 mm.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von Drähten aus einer Aluminiumseele und einem Mantel in Form eines um die Aluminiumseele zum Rohr geformten und verschweißten Kupferbandes, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise, z.B. nach Properzi, gegossener Aluminiumstrang unter Schutzgas von einem längseinlaufenden rohrförmig gebogenen und an seinen Kanten verschweißten Kupferband umschlossen und anschließend der aus der Aluminiumseele und dem Kupfermantel gebildete Strang zur Erzeugung einer Diffusionsschicht von wenigen µm an der Grenzfläche zwischen dem Kupferband und dem Aluminiumstrang im Querschnitt um mindestens 30%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet1 daß im Anschluß an die Querschnitt sr.dukt ion eine Varzbchandlung des reduzierten Stranges bei Temperaturen ob er halb 300 Ct vorzugsweise zwischen 4000 und 5480C sorge, normen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Aluminiumseele und Kupferband gebildete Strang zur Erzielung der Diffusionsschicht um mindestens 60%, vorzugsweise um mindestens 80%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der um mindestens 60%, vorzugsweise 80%, reduzierte Strang anschließend einer Warmbehandlung zum Zwecke des Weichglühens unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsschichtdicke 1 bis 20 µm bei Querschnittsreduktionen zwischen 60 und 70 % und Temperaturen um 500°C oder Reduktion@@um 806,-ó ohne Warmbehandlung beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeicllnet, daß die Warmbehandlung durch indirekte Erwärmung, wie Leitung, Strahlung, Konvektion und dergl. erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmbehandlung durch direkte Erwärmung mittels elektrischen Stromes erfolgt.

8, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Warmbehandlung eine weitere Reduktion des Stranges erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, bei dem die Warmbehandlung des Stranges im Durchlauf erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmbehandlungstemperatur, d.h. Gliihtemperatur mindestens 5000C bei einer Glühdauer von wenigen Sekunden beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, bei dem die Warmbehandlung, d.h. Glühung des Stranges im Stand erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur mindestens 400 0C bei einer Glühdauer von wenigen Minuten bis Stunden b##rä-gt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnß die Temperatur des gegossenen oder gepreßten Stranges bi s 450°C, vorzugsweise @is 400°C beeträgt,

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umhüllende Band vorzugsweise unter Schutzgas oberflächenbehandelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das umhüllende Band oberflächenbehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strang zugekehrte Oberfläche des Bandes z.B+ durch Bürsten aufgerauht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bürsten abgekehrte Seite des Bandes durch vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre befindliche Gegendruck erzeugende Abstützungen in Lage gehalten wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumstrang vor der Ummantelung in einen vorzugsweise unter Schutzgas stehenden Speicher eingeführt und von diesem aus unter Schutzgas der Bandformvorrichtung zugeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge in einer der mehrere Speicher eingeführt und von/aus diesen einzeln oder gemeinsam einer oder mehreren Bandform- bzw. Schweißeinrichtungen zugeführt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das allmähliche Herunterziehen des aus Aluminiunseele und dem Kupferband bestehenden Stranges jeweils im Wechsel mit einer Warmbehandlung zur Weichglühung oder im warmem Zustand des Verbundstranges erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fertigungsbeginn der Aluminiumstrang auf eine vorbestimmte Länge vor dem Ummanteln in seinem Querschnitt, z. B. auf die Maße der Gesamtreduktion, reduziert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden1 dadurch gekennzeichnet, daß der einlaufende Aluminiumstrang vor dem Schließen des rohrförmig gebogenen Kupferbandes auf den Boden der Umhüllung gedrückt wird.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Hintereinanderschaltung einer Aluminiumstrangformvorrichtung, einer oder mehrerer das Band formenden Rohrformeinrichtungen bzw. Schweißeinrichtungen und anschließender Drahtzieh, und Glühvorrichtung(en), gegebenenfalls in wechselnder Folge.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Strangformvorrichtung und Rohrformeinrichtung ein Strangspeicher angeordnet ist.

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