DE2435456A1 - Leiter aus einer aluminiumlegierung - Google Patents
Leiter aus einer aluminiumlegierungInfo
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Description
Leiter aus eine,r Aluminiumlegierung
Die Erfindung betrifft einen Leiter aus einer Aluminiumlegierung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von mindestens 57I1 bestimmt
nach dem "International Annealed Copper Standard", im folgenden kurz als IACS-Standard bezeichnet, mit gegenüber bekannten
Leitern aus Aluminiumlegierungen verbesserten Eigenschaften, insbesondere verbesserter Dehnung, verbesserter Biegefestigkeit
und verbesserter Zugfestigkeit.
Es ist bekannt, die verschiedensten Aluminiumlegierungen in Form von Stäben, Drähten, Blättern, Folien, Platten, Röhren und anderen
Formelementen als elektrische. Leiter zu verwenden. Derartige Legierungen haben in charakteristischer Weise Leitfähigkeiten
von mindestens 571, bestimmt nach dem IACS-Standard. Sie bestehen zu einem wesentlichen Teil aus reinem Aluminium und vergleichsweise
kleinen Mengen üblicher Verunreinigungen, z.B. Vanadium, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Bor, Gallium, Nickel,
Zirkonium, Chrom, Beryllium und Titan.
Es hat sich gezeigt, daß die physikalischen Eigenschaften der bekannten Leiter aus Aluminiumlegierungen in vieler Hinsicht noch
zu wünschen übrig lassen. So hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Legierungen eine wünschenswerte Dehnung nur unter Verminderung
der Zugfestigkeit erreicht werden kann und daß andererseits wünschenswerte Zugfestigkeiten nur auf Kosten einer verminderten
prozentualen Dehnung erreichbar sind. Im übrigen sind die Biegefestigkeit und der Ermüdungswiderstand von bekannten
Leitern aus Aluminiumlegierungen so gering, daß derartige Leiter für die verschiedensten Anwendungsgebiete nicht geeignet sind.
Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem elektrischen Leiter aus einer Aluminiumlegierung, mit verbesserten physikalischen
Eigenschaften mit einer verbesserten prozentualen Dehnung und
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einer verbesserten Zugfestigkeit sowie ferner einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber Biegebeanspruchungen und
einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber Ermüdungserscheinungen während der Verwendung des Leiters.,
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leiter aus einer Aluminiumlegierung
anzugeben, der gekennzeichnet ist durch eine verbesserte Dehnung, eine verbesserte Zugfestigkeit, eine verbesserte Biegefestigkeit,
eine verbesserte Dauerfestigkeit, eine hohe thermische Stabilität, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Ermüdungserscheinungen
und durch eine zufriedenstellende elektrische Leitfähigkeit.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß man zu Leitern
der aufgeführten Eigenschaften dann gelangt, wenn sie aus einer Aluminiumlegierung bestehen, die durch einen Gehalt von weniger
als etwa 98,83 Gew.-I Aluminium, einen Gehalt von mehr als etwa 0,99 Gew.-I Eisen und einen Gehalt von mehr als etwa 0,18 Gew.-I
Silicium gekennzeichnet ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Leiter aus einer Aluminiumlegierung
mit einer elektrischen Leitfähigkeit von mindestens 57t, bestimmt nach dem IACS-Standard, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Legierung besteht zu
etwa 96,20 bis 98,83 Gew.-i Aluminium,
etwa 0,99 bis etwa 2,50 Gew.-I Eisen,
etwa 0,18 bis etwa 0,40 Gew.-* Silicium und zu 0,005 bis etwa 0,40 Gew.-\ aus einem oder mehreren der Spurenelemente Vanadium, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Bor, Gallium, Nickel, Zirkonium, Chrom, Beryllium und Titan.
etwa 0,99 bis etwa 2,50 Gew.-I Eisen,
etwa 0,18 bis etwa 0,40 Gew.-* Silicium und zu 0,005 bis etwa 0,40 Gew.-\ aus einem oder mehreren der Spurenelemente Vanadium, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Bor, Gallium, Nickel, Zirkonium, Chrom, Beryllium und Titan.
Der Aluminiumgehalt der erfindungsgemäßen Legierung liegt somit bei etwa 96,20 bis etwa 98,83 Gew.-I. Besonders vor-
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teilhafte Ergebnisse werden dann erhalten, wenn der Aluminiumgehalt
bei etwa 97,20 bis etwa 98,70 Gew.-I, insbesondere bei etwa
9 7,80 bis etwa 9 8,70 Gew.-! liegt. '.,
Der Eisengehalt der Legierung liegt in vorteilhafter Weise bei
etwa 2,50 Gew.-I bis nafaocxaä6 etwa 0,99 Gew.-!, wobei besonders
vorteilhafte Ergebnisse dann erhalten werden, wenn der Eisengehalt bei etwa 1,10 bis etwa 2,00 Gew.-! liegt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich des weiteren erwiesen, wenn
der Siliciumgehalt der Legierung bei etwa 0,20 bis etwa 0,30 Gew.-! liegt.
Das Verftältnis von Gew.-! Eisen zu Gew.-! Silicium soll bei 2:1
oder darüber liegen. In besonders vorteilhafter Weise liegt das Gewicntsverhältnis von Eisen zu Silicium bei 8:1 oder darüber.
Wenn somit die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung einen Eisengehalt
im unteren Bereich des angegebenen Gewichtsbereiches aufweist, so ist eher die Gewicntsmenge an Aluminium zu erhöhen
als die Gewichtsmenge an Silicium.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein in geeigneter
Weise hergestellter oder bearbeiteter Leiter aus einer Aluminiumlegierung der angegebenen Zusammensetzung durch eine annehmoare
elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet ist und durch eine verbesserte Zugfestigkeit, eine verbesserte Dehnung und
daß ein solcher Leiter des weiteren neue unerwartete Eigenschaften
zeigt, und zwar eine in überraschender Weise erhöhte Biegefestigkeit, eine weit verbesserte Entüdungswiderstandsfähigkeit, eine
hohe Dauerfestigkeit und eine ausgezeichnete thermische Stabilität.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung läßt sich herstellen
durch Aufschmelzen und Legieren von Aluminium mit den notwendigen Mengen an Eisen und anderen Bestandteilen unter Erzeugung
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der Legierung für die VföltQS'veirarbeitungo Β®? Gehalt en-typischen
Verunreinigungen oder Spuir©a©l@a©Eteii des" Sehwslge liegt dabei
bei insgesamt OfOQS fels ©tws O9IO Getie°L Iu besonders vorteilhafter Weise lieg@a die Sg^??0a©ta!©Hit© isi θϊμθτ ß©saiata©age vom
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es sich erwiesen, weaan die @ln,sela©n ¥©ruHreiaigwBg@a ©der Spureaeleiaöate
in Mengen von ©ttfa O8IO Gew. = ! ©der dsinmater ¥orli©geno
Bed- der -Bes'ecliEwag der Mssag©a aa Sp«ff©a©l©ii©atea Miai dl® Leit°
flliigkeit d©r herzwstelleaiea L@gi@rwag b©aelit@t werdenB da eisi»
^e Spurenelemente iie Leit£ähigk©it der-Legiefuag melir als aadere
Spurenelemente - in beeiiifiussesi verm8g@raa Di® typiseiieß Spurenelemente
bestehen beispielsweise aus Yandi«M8 !(«pfeif3 Mangan,
Magaesiunii, Zinkj, Bor, Gsllitime Miekel0 Zirfsemimig Chrom, Berylliwm
und Titanο
Ist der Gehalt an Tita» relativ iiÄ (jedoch iss Vergleieh
Aluiaiiii»näp Eisen und Silieina s©hr ai©di?ig) so können vergleichs
weise kleine Mengen an Βθϊ>
swgesetsf w©yi©n£) um überschüssiges
.Titan sw blinden und «si ^w Ves^seidea^ dsß ©s die Leitfähigkeit
des Leiters ¥©rminderto .
Nach Herstellung der Sdui@lg@ wird di@ Almaiaiwalügierwag
goesen^ vorzugsweise kesrSimi&iisrlieh, taad gifss· %w@ndl©s©n Staagaa
oder Stäben*, Diese gegosseaosi itaagem ©i©5? Stab© Ilc5nsi©a dama
heiß bearbeitet wenden B la firsktiBch d©a % mist ©ad D im d©m si®
in der Gießmaschine oder ßi©j§w<SETiehtwng aafall@ao Eia@ typisch®
HeiSbearbeituag besteht darisij) die- Stab© od@5r Staageia Mamittel·=
bar aach ihrer Hersf©llaag la üisaeia
Selbstverständlich köaneia aiaeto ajadef© HQi?stQl3Ltaagsi3©ßli©d©a- aagewaadt .-werd©ffi„
doch werden b®s©aiQfs ^©rteilihaft© Birg©feiai§s© fe@i;eia@ii
ii©Ä©£l©m ibesteMem feeispiolsuols© ©us Ifelicfeoia
jfejfdTOSt®.tlsdi©a
Stäfeem
Stäfeem
gierungspulver unter Herstellung von Stäben» Barren, Tafeln,
Stangen ader Drähten direkt gesintert werden oder in Verfahren, bei denen direkt aus der aufgeschmolzenen Aluminiumlegierung
Stangen, Barren, Tafeln, Stäbe oder Drähte direkt gegossen werden und ferner üblichen Gießverfahren, bei denen aus der
Schmelze Barren, Tafein, Stäbe und d«rgl. gegossen werden, welche anschließend heiß bearbeitet werden können unter Herstellung
von Stäben und zu Drähten verzogen werden können.
Ein Beispiel eines kontinuierlichen Gieß- und Walzverfahrens,
nach dem endlose Stäbe hergestellt werden können, arbeitet wie
Eine kontinuierliche arbeitende Gießvorrichtung dient zur Verfestigung des aufgeschmolzenen Aluminiumlegierungsmetalles unter
Erzeugung eines Stabes, der in praktisch dem Zustand, in dem er in der kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung zum Erstarren
gebracht wurde, einem Walzwerk zugeführt wird, in welchemdie . Heißbearbeitung der gegossenen Stangen in einen Stab oder in
ein anderes heißgeformtes Element oder Erzeugnis erfolgt, und zwar in einer Art und Weise, bei welcher eine Bewegung der gegossenen Stangen längs einer Vielzahl von winkelförmig angeordneten Achsen erfolgt.
Die kontinuierlich arbeitende Gießvorrichtung kann dabei vom
Typ der üblichen Gießradvorrichtungen sein, mit einem Gießrad mit einer Gießrinne oder Gießnut, die teilweise eingeschlossen
wird durch ein endloses Förderband, das gelagert ist auf dem Gießrad und einer Spannwalze. Das Gießrad und das endlose Förderband stehen dabei miteinander im Eingriff unter Erzeugung einer
Form , in dessen eines Ende die gegossene Stange ausgestoßen wird, in praktisch dem Zustand, in dem sie verfestigt wurde.
Das Walzwerk kann aus einem der üblichen Walzwerke bestehen mit
einer Vielzahl von Walzen zum Heißverftrmen der gegossenen Stangen
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und dos UaIsWQi1Is sind dsb©i gMoiiaBdoi? d©Fsr£ am
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mi lit ©!bar »ach des1 ¥©ff©stigwag d@T Starng® Giatritt und ia prakfisdi
dem-Zustand^ ia d©» dl© Verfestigung ©d©? EffstaSTssag erfol
ΐ©ο Ia di©s©23 Zusfasiid h©£imdQt säsfe dli@ g©g®ss®ne StQiage'auf
I-feiSbearb©it;«sigstöap@i?atuis' iaaeÄalb dos Terapsifsturboifeicfees für
©iao H©ißv©2*£ormuag dor gegossgagia Stang© gtu BQgiaß der H@ißve?i-«
forawag o!ira© Erhitsea zwischen, d©? Gieivoririchtung und d@ra Walzwerk«,
Ia d©ia Fall©8 ia den ©s ©m-iiascht ist0 die H©il¥@ir£©fiiiungs
®B zum
Einstellen oder Anpassea d©r Toaperattiir der gegossenem Stamge
zwiscSian d©!' komtiiauiorlich srboiieBcIen Gießvorrichfung und dem
Walswerk" angeordnet w©ird®Bo
Mit ©iaer Vorrichtung des- beschriebenen
Schmelze Stangen d@r verschiedensten Langem durch Vsrgießen der
geschmolzenem Aluminiumlegierung und durch Heißver£orm©n oder
Walzern der gegosseßta Aluminiums tang en hergestellt werden,,
Die Stäbe, die nach dem Vergießen und Verealzen anfalle» 9 können
daan in üblicher bekannter Weis® weiter verarbeitet werden unter
Verminderung der Dick© zu Drähten verschiedener Dicken. In vorteilhafter Weise können die Stäbe um etwa 40 bis etwa 97% ihres
Durchmessers vor der Dickenverminderung vermindert werden» Die
nicht getemperten oder nicht angelassenen Stäbe werden kalt veraogen, und zwar durch eine Reihe von sich fortschreitend ver-
§§!|«αΙ£κ Formen ohne »ischengeschaltete Temperstufen unter
Erzeugung eines endlosen Drahtes ©ines gewünschten Durchmessers„
Am Ende des Ziehens oder Verstreckens weist die Legierung eine hohe Zugfestigkeit und eine vergleichsweise geringe EndJehnung
auf sowie eine Leitfähigkeit, die unter 55V1 gemäß IACS liegen
kann« Die hergestellten Drähte können dann getempert oder angelassen
oder teilweise getempert oder teilweise angelassen werden, um die erwünschten Eigenschaften zu erreichen und abgekühlt wer-
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den. Nach dem Tempern oder Anlassen zeigen die getemperten oder
angelassenen Legierungsdrähte eine unerwartet verbesserte prozentuale Enddehnung, eine verbesserte Endfestigkeit und eine
höh« Dauerfestigkeit, eine hohe Leitfähigkeit, eine hohe thermische Stabilität, eine ausgezeichnete Biegefestigkeit und eine
ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit. Das Tempern oder Anlassen kann dabei in üblicher bekannter Weise kontinuierlich durchgeführt werden, wie beispielsweise beim Widerstandstempern, beim
Induktionstempern, beim Konvektionstempern mittels Kanalöfen
oder durch Strahlungstempern mittels Kanalöfen oder vorzugsweise kann das Tempern auch in der Masse in einem Partienofen erfolgen.
Beim kontinuierlichen Tempern können in vorteilhafter Weise Temperaturen von etwa 232 bis 65O0C angewandt werden, bei Temperzeiten von etwa 5 Minuten bis zu etwa einer 1/10 000 Minute.
Ganz allgemein jedoch werden beim kontinuierlichen Teppern die Temperaturen und Temperzeiten so eingestellt, daß sie den Erfordernissen des speziellen Gesamtverfahrens gentigen, so daß die
gewünschten physikalischen und elektrischen Eigenschaften erreicht werden. Im Falle einer Massentemperung oder einer chargenweisen Temperung können in vorteilhafter Weise Temperaturen
von etwa 154 bis etwa 4270C angewandt werden, bei Verweilzeiten
von etwa 30 Minute bis etwa 24 Stunden. Wie im Falle des konti- -nuierliehen Temperprozesses können auch beim Massentempern oder ,
chargenweisen Tempern die Tempertemperaturen und Temperdauer in -Einzelfalle sehr verschieden sein, solange nur die gewünschten
Eigenschaften erreicht werden«
Beispielsweise hat sich gezeigt, daß die in der folgenden Tabelle I angegebenen End-Zugfestigkeiten bei einem erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungsdraht bei den im folgenden angegebenen Massen-Tempertemperaturen und Zeitspannen erreicht werden können:
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Zugfestigkeit Teap@f°Teif)©ra-
1OSS - 126S 343
1265 - 1476 2§§
1687 - 1968 249 3
Bei® Vergießen d§5? L§gi©riaag fällt ei® ti es ent Ii eher Anteil
des in der Legieraffig TOi?liam<I@B@i, Eisesas aus der Ldsuag aus uael
gwar in Fora f®e Eisest= und Ältminiuii= wad g@g<efe©a©afßlls
Si liei^siverb indungen 0 beispielsweise im F©s"m vom F@A1,, F®A1ä9
e»Al-F@°Sl uad ß=Al-F©-Sie Siia gr©i©i? Teil ©der deir Hawptteil
des"' Pas'fikel weist daboi ©Isiö durelisgfeialt % liefe© Liage voa-etwa
053O Mikron bis etna ί Q7Q Milks'©» und Gia©a durehsehaittlichen
Buffdimesser ¥oa etwa O8OS Mi&föm bis ©tu® 0^40 Mikron auf» Iw
£©Ig@4@ss©a Äiilig d©i? diairela 6i®i©ii ©rg©isgte Stab ©la© Di
sloa v©a Fartik@la iß ©issos1 ife@ffsötti-gt©a aus ©isa©y £©st@s
swag besteheiidesi Mafrisco Mstl .aisa der Stab Im Raiiaioii -@ia@§
ls0iB?lb©if«sigsv©r£iliff@ms gowals^0 g© WG^dtea dl©
fes'©clieia «ad imaetiislb ioff Mat^ise dispo^gioffiä
@äl4»sag groß©? Zellog&o tffig1^ <äo5f ©rSiQl^QsaQ Stab asasa durch Zi@h©ja
ia seia© -isädforra g©feS1SeSSt0 ©fea© iai Ewisehoffldurefa ©ia T©ep©ffa
ρ s© werden di© I©sSßSKit©il@ uoites1 dispe^giert «ad la
s*öß® vermladerto Mqda (stea ältoi?®, ia ©iß@i? ab§<ghÜQl©iäd@s
ΡΖλ®Ά WöTä©m άΪΘ giigfestig&oito di© Bsinaiaiag p dio
i£0 dl© tfe@i?aisdiG Stabilität B di© Erati<äpagsuid
g, däe L©£ffSSaigisoi^ nsad BiogofGStigk@it QslißSut
des· "gerisigosi 2ollQaßi?Öi© Mai durch Gisa
ß u©i Ves^iQfffmsagosa äwrdh ©isao bevujrgagtG AüaofiU
lsi ÜQsea StäellGMo SBSf@2,ß©dooooia Büssosa ®.Gn@ VQ
©des5 ?os"sefeioiböQgsqiö©lIoia (da
wsaö dl£©s©s
der Feistigkeit als owda des3 ©OäMatssig
der Feistigkeit als owda des3 ©OäMatssig
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungsleiter werden wesentlich beeinflußt von der Größe der teilchenförmigen Verbindungen in der Matrix. Grobe Niederschläge
oder Ausfällungen vermindern die prozentuale Dehnung und die ■
Biegefestigkeit der Leiter durch Erhöhung der Bildung von Kristallisationskernen und infolgedessen der Bildung von großen
Zellen, welche wiederum die Rekristallisationstemperatur des Leiters vermindern. Feine Auffällungen oder Niederschläge verbessern die prozentuale Dehnung und Biegefestigkeit durch Verminderung der Bildung von Kristallisationskernen und Erhöhung
der Rekristallisationstemperatur. Grobe oder grobkörnige Niederschläge oder Ausfäilungen führen im allgemeinen dazu, daßder
Leiter brüchig wird. Grobe Niederschläge oder Ausfällungen sind unter einem optischen Mikroskop klar sichtbar, d.h. oberhalb von
etwa 5000 Ä. α- und ß-FeAlSi bilden grobe Niederschläge und '.'
FeAlj und FeAl6 weisen Partikelgrößen von etwa 25 Ä bis etwa
5000 Ä auf.
Eine typische erfindungsgemäße Legierung (Legierung Nr. 12 AWG)
weist beispielsweise die folgenden physikalischen Eigenschaften auf:
eine Enddehnung von 20%,
eine Leitfähigkeit von mindestens 5Ii nach IACS und
eine Biegefestigkeit von etwa 15 Biegungen bis zum Bruch.
Ganz allgemein weisen Drähte vom Typ 12 AWG aus einer erfin- .
dungsgeraäßen Legierung Zugfestj&eiten von etwa 984 bis 2320 kg/cm2
Enddehnungen von etwa 40 bis etwa S1I1 Leitfähigkeiten von etwa
581 bis etwa 621 und Biegezahlen bis zum Bruch von etwa 38 bis 2
auf.
bestehenden
Di® er findungs gemäßen, aus Aluminium- le gieren £m/ Leiter der Erfindung, können9 wi« bereits, dargelegt in Form von Stäben, Drähten,
Blättern, Folienp Röhren und dergl. vorliegen. Sie können als Bin-
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y ß *%
deelement« oder VesM&diingstoil© in ©l@ktFis<
verwendet, warden0 Si© ktan®n ©seh ilbliefe©i
raiteinaaiei* we Aasdan ©der v@2ife&üp;üt ^m^ä®mD boispi©lsw©is@
durch Umbiegen offer Iirifflp£©!0 dasffcSi Bmdxψ®tbiiduig0 dutch Vet-19ten
.(mit ©des= ©km© Zniuhx to© Worm© und FluSsitt©!)pferch Ver
schweißen Ca3.t ®ä®t ofeae FluteifSol) ρ dosda Ultffaseliallyoyseta^
sen, durcii OTtFaseiiallvsrld.stn« te^cfe PlasimoffMtsasi uad amd©re
übliche Matfeod©a d@r ¥©ybissdlisiQ\i ^qbi Qi©kt?iseh©n Laitera.
Der hier g®brauchte Ausdriack ""Stab00 @uqt '"StsEgs" b©zeichia©t
feste Produkt© 9 di© isa Beiug auf Uhren Qüiersdiaitt !sag siiad,,
la typisefeer lf©is© koaaea äi© Stab® uad Stafflgess beispielsweise
©isen Querschnitt von etwa 7-06 @u bis 991>21 asm
Hater "Drfli-iS®®90 siad hier fostäe Preäiakt© ^ω tf@irst©lh!OB0 ii© lang
bezü'glich-ihras Que^scfeaittQS ,sladj, ι>ιΦ®ί i®t Qiaeysciiaitf
quadrstlscli, ©der· r©dif©ckig s©ia feaasi mit scfiarfesa oder Turadem
lauten oder wob@i a<$t Querschnitt smia s©ia isana ©der aus ©in©m
regulären H®3sag©a od©i? ©isi©n i?®gulär©äa Oktagoia b©st©heii Icsbe uad
wobei der Daircfeii©is©i>
od©r di© grdßt© senkrechte Eatferauag
zwischen farsll©!©» Fläch©» baispielsweis© swiseh@ß O9O7S und
9,52 mn liegen kann. . "
Unter "Foli@sa" werden metallisch© Foli@a ©iaei? Schichtstärk© von
vorzugsweise weniger als O9OIS cm bezeichnet.
D©r Ausdruck "Blätter" kennzeichnet flach ausgeiiralzte Metallprodukte
mit ©ia©r maximalen Dicke und Mindestöreite je nacii
dem Typ der Legierung B wobei di© Blätter dünner als Platten und
dicker als F©li©a siadL .
Uater "Platten1" w®rd®a flach ausgewalzte Mstallprodukt© einer
Mindestdiel:© «ffid ®ia@r Mindestbireit© je nach dem Typ der verwendeten
LQgiöTUßg und/OdGr ihres VenfGiadungsgsbiQtes verstanden =
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschau-Ii dien.
Dies Beispiel vergleicht die Eigenschaften eines Drahtes aus einer bekannten Aluminiumlegierung (EC aluminum alloy) mit einen
Draht aus einer erfindungsgemäßen Legierung.
Zunächst wurde eine Aluminiumlegierung bekannter Zusammensetzung
hergestellt, und zwar mit einem Aluminiumgehalt von 99,73 Gew.-|#
einem Eisengehalt von 0,18 Gew.-I, einem Siliciumgehalt von
0,059 Gew.-I und Spurenmengen typischer Verunreinigungen.
Des weiteren wurde eine erfindungsgemäße Legierung mit einem
Aluminiumgehalt von 98,28 Gew.-l, einem Eisengehalt von 1,40 Gew.-I, einem Siliciuragehalt von 0,25 Gew.-I und Spurtnmengen
typischer Verunreinigungen hergestellt.
Beide Legierungen wurden kontinuierlich zu endlosen Stangen vergossen und zu endlosen Stäben heiß-verwalzt. Die Legierungsstäbe wurde dann kalt gezogen, und zwar durch sich succesive
verjSl§«jull* Formen» Hergestellt wurden endlose Drähte vom Typ
Nr. 12 AWG.
Abschnitte der Drähte wurden dann auf verschiedenen Spulen aufgespult und in einem Massen- oder Chargenofen bei verschiedenen
Temperaturen verschieden lange getempert, unter Erzeugung von Drahtabschnitten verschiedener Zugfestigkeiten.
Verschiedene Prob@n der Drähte wurden dann in einer Vorrichtung
getestet, die bestimmt ist zum Messen der Anzahl von Biegungen, die erforderlich sind, um einen Prüfling an einer bestimmten
Biegestelle zum Bruch zu bringen. Durch Anwendung tiner gleichförmigen Kraft und Spannung ermüdet die Vorrichtung jeden Prüfling durch Biegen um etwa 1350C. Die Drähte wurden dabei um ein
5(39808/0755
Paar vom im Abstand zueiaaadfgr abgeordneten Dornen mit einem
Durchmesser von dem der Drähte g@bogeso Di© Dorne1 befanden
sieh in ©iaer Entfernung- TOSQisiaader -worn etwa 1 1/2 mal des
Durchmessers des gu testenden Drahtes» Ein© Biegung galt als
erfolgt, aacli dem der Draht abgebogen war aus @in©r vertikalen
Lage zu einem Extrem des B©geas und zurückgekehrt w®r in seineursprüngliche
vertikale St©llumg0 Die Gegelwiadigkeii der Ab»
biagungg die Kraft «ad di© Spannung waren isn Falle aller Prüflinge
gleich. Es wurden di@ ia der folgernden Tabelle II zusammengestellten
Daten erhalten»
Tabelle | s II ■ | gemäß Erfindung | |
Legierung gemäß | Stand der Tsclmi | -k Legierung | t" Anzahl von Bie gungen bis zum Bruch |
Zugfestigkeit Ί ΤΪ IiT 0 # f° Hifi fo |
Anzahl vom Bie gungen bis zum Bruch |
Zugfestigkei in kg/cm* |
38 |
709 | 43 1/2 | 1127 | 30 |
899 | 24 | 1300 | 22 |
948 | 21 1/2 | 1568 | 19 |
996 | 14 | 1765 | 17 |
1069 | 13 3/4 | 1947 | 12 |
1132 | 11 | 2116 | 9 |
1204 . | 9 3/4- | 2334 | 3 |
1278 | 8 3/4 | 2461 | |
1622 | S i/2 | ||
Wie sieh ans den in der Tab@IIL@ II gusamiiesg@sioll<£öGi Bttea
ergibt 0 weist di© © rf iaduags gestalte LegiQrung eisiQ überraschend"
verbesserte Biegefestigkeit gfggGsauber d@r übIieh©ja b©lcaniat©n
Legierung aufo
ehnitto d@ff Iboidtesa DrHhtQ wurden dana ascfe übliche
auf ihiro itaddeliiaMiag issit©rstschto - Vom Z©itpuakt das
d© die LSagesigiaBslaffle d©!5 Drähte Grriiittelto Die
tuale Enddehnung wurde dann ermittelt durch Division der Anfaagslänge
des Drahtprüflings durch die LÄngenzunahrae des Drahtprüflings.
Die Zugfestigkeiten der Diralitprüflinge wurde ermittelt
als kg/cm2 des Qusrschaittsdurchmessers, die erforderlich waren,
um die Drähte während des Enddehnungstaste* zu brechen. Die in
Klammern gesetzten Werte der folgenden Tabellen beziehen sich auf pounds per square inch of cross-sectional diameter.
gemäß | Tabelle | H-A | Erfindung | |
Legierung | keit | Stand der Technik | Legierung gemäß | % Dehnung |
Zugfestig in kg/era* (PSI) |
000) | 1 Dehnung - | Zugfestigkeit in kg/craZ (PSI) |
14 |
703 (.10 | 700) . | 30,5 | 1090 (15 500) | 16 |
893 112 | 500) | 21, . | 1136 (16 158) | 15 |
949 (13 | 200) | 14, | 11b3 (16-550) | 15 |
998 (14 | 00p) | 11,5 | 1209 (17 200) | 14 |
1055 (15 | 500) | 8 | 1284 (18 270) | 12 |
1160 (16 | 300) | 3,5 | 1336 (19 000) | 10 |
1286 (18 | 2, | 1440 (21 480) | 7 | |
172y (24 600) | 6 | |||
1968 (28 000) | 3 | |||
2671 (38 000) | ||||
Wie sich aus Tabelle H-A ergibt, weist die erfindungsgemäße Legierung
eine überraschend verbesserte Enddehnung im Vergleich zu der bekannten Legierung auf.
Es wurden 6 Aluminiumlegierungen verschiedener Zusammensetz.ung
hergestellt. Die Zusammensetzung dieser Legierungen ergibt sich aus der folgenden Tabelle III.
■§09808/07
243545S
S M
4 Di0O(S
ί si | |
Tabs'll© ISI | O0OSS 0,40 |
δ IF© | O0SS |
f\\ 'ft ^ | y r, ä> £/ |
Q0U | |
I0So | Οο22 |
2D00 | |
M® sechs LegiQ^MffigG® trairdoa st£ §Qdis θπά1@3®η Stasag©sa
zis SGsfos Qiidli@§Qia SfäbQBi, IkGiS=1U7QItJalgt unardQUo Bio
daaffi feolt (ffesirdi siefe smeeesii7© VQFQiagGEd® F®ira@ia
aus d©sa L©gi©raagoia d©3f B©i§piGl© 2 bis'7
uidlQ^gtainidstGapsffisEiig raste©Fw®irf0x&
Qia0 di© iffi d©E· f©3LgQsidGffi Tsb©ÜQ IV aiafg©füllet si
©ät0 ihi'Q Znsgfsstigkoift Msud ife?©
aaelh. üblielao© Tqslaοθ^Sn©dQsi «natoffSöefei;, u©b©i gis? Beitiaaniiig d@ir i^säsoiil vea BiQgyngGsa bis swa B?nseli cli© in B@iipi©l 1 aag©g@b©a© Toatosthod© aag©unadt tra?d©0 Di© GrfnaltQsiQia Bst©a siad i® d@r f©lg©aid@a Tabelle IV gysaaa©ag©gt©lito
aaelh. üblielao© Tqslaοθ^Sn©dQsi «natoffSöefei;, u©b©i gis? Beitiaaniiig d@ir i^säsoiil vea BiQgyngGsa bis swa B?nseli cli© in B@iipi©l 1 aag©g@b©a© Toatosthod© aag©unadt tra?d©0 Di© GrfnaltQsiQia Bst©a siad i® d@r f©lg©aid@a Tabelle IV gysaaa©ag©gt©lito
Tab@ll© IV
Boi= L©it£ISiig° Zugfestigkeit % E
spiel k©it ia Ϊ im kg/osr
Ns·, IACS (PSI)
Vergleichs- §28§O §44 (U8OOO) 20
2 60,08 1054 (IS8OOO). 14
3 SS9IS 1040 (H8SOO) 13
4 58,20 1047 (14s9OO) 12
S09808/075D
- 15 -Fortsetzung von Tabelle IV
5 | 59,90 | 1115 | (15,800) | 11 |
6 | 60,15 | 1052 | (16,400) | 10 |
7 | 59,60 | 1266 | (18,000) | 10 |
Zu beachten ist dabei, daß Beispiel 2 infolge der Zusammensetzung der Legierung dieses Beispieles außerhalb des Erfindungsbereiches liegt.
Zunächst wurde eine Aluminiumlegierung nit einem Aluminiumgehalt
von 97,70 Gew.-i, einem Eisengehalt von 2,00 Gew.-I, einem SiIiciumgehalt von 0,27 Gew.-I und Spurenmeftgen typischer Verunreinigungen hergestellt.
Die Legierung wurde dann zu einer endlosen Stange vergossen, welche zu einen endlosen Stab heiß-gewalzt wurde.
Der erhaltene Stab wurde dann kalt durch sich succesive verengende Formen unter Erzeugung eines Drahtes vom Typ 12 AWG gezogen. Der
Draht wurde auf einer Trommel eines Durchmessers von 76,20 cm aufgespult, und zwar bis das Drahtgewicht bei etwa 103,5 kg lag. Die
Trommel wurde dann in einen kalten Ofen (General Electric Bell Furnace) gebracht, worauf die Temperatur im Ofen auf 249°C erhöht wurde. Die Temperatur im Ofen wurde 3 Stunden lang bei 2490C
belassen, worauf die Stromzufuhr unterbrochen und der Ofen auf 2O4°C abkühlen gelassen wurde. Daraufhin wurde der Ofen schnell
abgekühlt, worauf die Trommel aus dem Ofen entnommen wurde.
2 58,81 IACS, eine Zugfestigkeit von 1180 kg/cm , eine prozentuale
Enddehnung von 11t und eine Anzahl von Biegungen bis zum Bruch von 18 auf.
509808/0755
- 16 Beispiel 9 ;
Das in Beispiel 8 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die Ofentemperatur auf 26O0C gebracht
wurde und der Draht 3 Stunden lang bei dieser Temperatur belassen wurde, bevor abkühlen gelassen wurde.
Der getemperte Draht wies eine Leitfähigkeit von 58,8 IACS, eine
Zugfestigkeit von 1124 kg/cm , eine prozentuale Enddehnung von 121 und eine Anzahl Biegungen bis zum Bruch von 22 auf.
Das in Beispiel 8 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit
der Ausnahme jedoch, daß die Ofentemperatur auf 3160C erhöht
wurde und daß der Draht 3 Stunden lang bei dieser Temperatur getempert wurde. Der getemperte Draht wies eine Leitfähigkeit von
59,21 IACS, eine Zugfestigkeit von 1131 kg/cm und eine prozentuale Dehnung von 141 auf. Die Anzahl von Biegungen äs zum Bruch
lag bei 26.
Das in Beispiel 8 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme jedoch, daß die Ofentemperatur auf 3160C erhöht .
wurde und der Draht 1 1/2 Stunden lang bis zum Abkühlen auf diese Temperatur erhitzt wurde. Der getemperte Draht wies eine Leitfähigkeit von 59,25t IACS, eine Zugfestigkeit von 1187 kg/cm2
und eine prozentuale Dehnung von 161 auf. Die Anzahl Biegungen bis zum Bruch lag bei 23.
Eine Legierung der in Beispiel S angegebenen Zusammensetzung
wurde zu einer endlosen Stange vergossen-, welche zu einem endlosen Temper-F-Stab eines Durchmessers von 9,52 cm heiß-verwalzt
109808/0755
wurde. Der Stab wurde dann kalt durch sich succesive verengende
Formen gezogen, und zwar unter Erzeugung eines Drahtes von Typ Nr. 14 AWG (#14 AWG wire). Der Draht wurde dann auf einer Drahtziehmaschine weiter verstreckt, und zwar mittels einer Maschine
voiB Typ Synchro Model BG-16 mit einer Teilpervorrichtung vom
Typ Synchro Resistoneal continuous in line. Der Draht wurde zu
einem Draht vom Typ Nr. 28 AWG bei einer Endgeschwindigkeit von ungefähr 1000 m pro Minute vorstreckt, wobei die Te»pervorrichtung bei 52 Volt mit einer.Transformatoreinstellung Nr. 8 betrieben wurde.
hatte
Der getemperte Legierungsdraht xsii eine Leitfähigkeit von 58,91
IACS, eine Zugfestigkeit von 1152 kg/cm und eine prozentuale
Enddehnung von 181. Da die Drahtdicke sehr gering war, war die Anzahl von Biegungen bis zum Bruch extrem groß.
Eine Legierung der in Beispiel 8 angegebenen Zusammensetzung wurde
zu einer endlosen Stange vergossen, welche zu einem endlosen F-Temper-Stab eines Durchmessers von 9,525 cm heiß-verwalzt wurde.
Der Stab wurde dann kalt gezogen, und zwar unter Verwendung einer Drahtziehmaschine vom Typ Synchro Style Nr. FX 13 mit einer kontinuierlichen Tempervorrichtung. Der Draht wurde zu einem Draht
vom Typ Nr. 12 AWG bei einer Endgeschwindigkeit von 610 m pro Minute gezogen. Die Temper-Vorrichtungsspannung lag beim Vor-erhitzer Nr. 1 bei 35 Volt, beim Vorerhitzer Nr. 2 bei 35 Volt und
in der Tempervorrichtung bei 22 Volt. Die drei Transformatoreneinstellungen lagen bei Nr. 5.
Zugfesti,
17t auf.
$09808/0755
Claims (1)
- ATIMTAMSί); Leiter sas ©im©? Mwralmiijsi©g£©raiig mit @in®F "' Leitfähigkeit im®, saisad@§t©sas S^0 bustieiat aada <ä@ia EAGS
air M Q bis 9is S3 Ge( wa°°% &UB Ai«aimis2B0 etwa 9 bis @tw£ 2BSQ GtU0 = 1S aus Eisoifflp etwa 0 I le : bis ©twa 0040 GsWo^l aws SiiisiöH uud etwa O OS bis ©twa 0s4ö G®i3o°% aus ©iffl©E ®dl©r iffi©iftn zu 0,0 Wi(B ¥aaa dii8ia9 liupi®tD Mspgaas Magi der Sp Gal Iium ρ Nie! Zirkoniumβ Chr®aB BesylUt B-or, f®y©ia ntsiiMp Zink se und Titarn 2β Leiter aus ©in©ff Älusainiisel3gi@rung' gssnäß Änspracfe 1 ? da durch gekenna©iehm@t, dal ®τ bestellt aus"^u etwa 97,20 bis 9S97O G@wo-I aus Alusiimiwia, su etwa I9IO bis 'etwa 2,00 6®we-l aus Eisgn, zu etwa O92O.bis etwa O9SO Gswo-I aus Silicium «ad zu etwa OgOOS bis etwa 0,40 G®w„-t aus Spurenelementen.3. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach Aasprüchen 1 uad 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an Spurenelementen weniger als 0,20 Gew.-i beträgt.4. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche1 bis 39 dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung weniger als etwa 0,10 Gew.-I Magnesium, weniger als etwa 0,10 Gew.-t Mangan und weniger als 0,10 Gew.-t andere Spurenelemente enthält.»09808/0755b. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung partikelfrömige Bestandteile des Aluminiums, Eisens und Siliciums ! mit einer durchschnittlichen Länge von etwa 0,30 Mikron bis etwa 1,70 Mikron und einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,05 Mikron bis etwa 0,40 Mikron enthält.6. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter in Form eines Blattes, einer Folie oder einer Platte vorliegt.7. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter in Form eines Drahtes vorliegt.8. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht durch Kaltziehen in seine End- ; form gebracht wird, ohne daß eine zwischenzeitliche oder vorgeschaltete Temperung erfolgt.9. Leiter aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß. er in Form eines Stabes - oder eines Rohres vorliegt.10. Verfahren zur Herstellung eines Leiters aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen: -1) Herstellung einer Legierung aus etwa 96,20 bis weniger als 98,83 Gew.-I Aluminium, mehr als etwa 0,99 bis etwa 2,50 Gew.-i Eisen, mehr als etwa 0,18 bis etwa 0,40 Gew.-I Si- j liciuin und etwa 0,005 bis etwa 0,40 Gew.-I Spurenelementen, j und zwar Vandadium, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Bor, ■ Gallium, Nickel, Zirkonium, Chrom, Beryllium und Titan;#09808/07552} Vergießen der Legierung unter Erzeugung einer Stange oder eines Barrens und3) HeißverarDeiten der Stange oder des Barrens zu einen elektrischen Leiter der gewünschten Länge.11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung kontinuierlich in eine sich bewegende Gießform gegossen wird, die gebildet wird zwischen einer Rinne oder einem Spalt in der Peripherie eines sich drehenden Gießrades und einem MetallförderDand, das an einem Teil seiner Länge an. der Rinne anliegt, unter Erzeugung einer endlosen Stange und daß man die kontinuierlich gegossene Stange unmittelbar nach dem Vergießen, zu einem Zeitpunkt also, zu dem sich die Stange in praktisch dem Zustand des Vergießens zu einer endlosen Stange befindet, heiß verwalzt.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die endlose Stange oder den endlosen Stab ohne zwischengeschaltete oder vorangehende Temperungen durch drahtziehende Farmen zieht und daß man den auf diese Weise erhaltenen endlosen elektrisca leitenden Draht tempert oder mindestens teilweise tempert.13. Verwendung eines Leiters auf einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsstückes durch Verbinden eines erfindungsgcmüßen Leiters mit einem elektrisch leitfähigen Material,609808/0755
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