DE2506205A1

DE2506205A1 - Neue zusammengesetzte magnetische erzeugnisse

Info

Publication number: DE2506205A1
Application number: DE19752506205
Authority: DE
Inventors: Jean Briola
Original assignee: LOUYOT COMPTOIR LYON ALEMAND
Current assignee: LOUYOT COMPTOIR LYON ALEMAND
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1975-08-21
Also published as: LU71866A1; AU7805575A; CH594966A5; SE7501771L; NL7501909A; IT1031792B; JPS50118296A; ES434814A1; BE825470A; BR7500961A; FR2261602A1; FR2261602B1

Description

Patentanwalt _ .

HERMANN L. JUNG 757 badei?ÄB&²"^ü *

Dipl.-Chem. Ludwig-Wilhelm-Straße 12.

Telefon (07221) 23933 Telegramme: JUPAT Baden-Baden

Ihr Zeichen

Mein Zeichen Jg/HL L-127o/75 Tag 12.2.1975

Neue zusammengesetzte magnetische Erzeugnisse

Die Erfindung betrifft neue magnetische Erzeugnisse und insbesondere solche magnetischen Erzeugnisse,die mindestens auf einem Teil ihrer Oberfläche ein nichtmagnetisches Teil aufweisen. Im Bereich der mög-° liehen Anwendungen dieser zusammengesetzten Erzeugnisse,die bei der Herstellung von Relais und Kontaktgebern zweckmässig verarbeitet werden, wird dieser nichtmagnetische Teil gewöhnlich Luftspaltstück genannt.

Bisher wurden bereits zusammengesetzte magnetische Teile mit Luftspaltstück vorgeschlagen,die die beweglichen Teile von Relais und Kontaktgebern darstellen,deren Bewegung durch die Anziehungskraft von Elektromagneten bewirkt wird.

Bei den Relais und Kontaktgebern wird das bewegliche magnetische Teil vom Elektromagneten angezogen und hat eine plötzliche und heftige Kontaktberührung mit dem Pol des genannten Elektromagneten.Das genannte Teil muss sich nicht minder gewaltsam unter dem Einfluss von Rückführungskräften wieder vom Pol trennen können,sobald der Elektromagnetstrom unterbrochen wird.

Durch das Vorhandensein eines Restmagnetismus könnte sich das bewegliche Teil,wenn die Stromzufuhr zu der Spule des Elektromagneten unterbrochen wird,nicht einwandfrei vom Pol des Elektromagneten trennen,an dem es festsitzt,wenn sich die beiden magnetischen Teile in unmittelbarem Kontakt miteinander befänden.

Zur Lösung dieses Problems wurden also bereits zusammengesetzte magnetische Teile vorgeschlagen,bei denen das nichtmagnetische Metallteil die Aufgabe hat, zwischen dem Pol des

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Elektromagneten und der gegenüberliegenden Oberfläche des beweglichen Teils einen kurzen Abstand herzustellen. Aus diesem G-rund wird dieses nicht magnetische Teil Luftspaltstück genannt. Auf diese Weise erfolgt die Trennung des beweglichen Teils vom Pol des Elektromagneten viel sauberer und rascher.

Die zusammengesetzten magnetischen Teile der herkömmlichen Technik machen langwierige und kostspielige Arbeiten erforderlich, wie:

- das Ausschneiden von Weicheisenlamellen aus einem Streifen;

~ das Ausschneiden der Kontaktplättchen, die als Luftspaltstücke verwendet werden;

- das Schweissen der Kontaktplättchen auf die Weicheisenlamellen.

Nach diesen bekannten Verfahren wird das Luftspaltstück also durch ein paar Elektroschweißpunkte befestigt und zwischen diesen Punkten besteht ein ganz knapper Abstand zwischen dem Luftspaltstück und der Unterlage. Dieser Abstand bildet einen Raum, in dem die wässerigen Lösungen, mit denen das Teil in Berührung kommen kann, durch die Kapillarspannung mit großer Kraft festgehalten werden.

Die bei einer Schutzbehandlung des magnetischen Weicheisens verwendeten Lösungen werden also zwischen Luftspaltstück und Unterlage festgehalten, wenn .diese Behandlung nach dem Schweissen der Luftspaltstücke erfolgt. Dadurch entsteht ein galvanisches Element, das zu einer starken Korrosion des Eisens führt. Aus diesem Grund wird das Schweissen der Luftspaltstücke immer nach der Oberflächenbehandlung der Weicheisenunterlagen durchgeführt. Diese Behandlung hat jedoch die Nebenwirkung, daß das Eisenstück mit einer dünnen

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isolierenden Schicht überzogen wird, deren Isolierfähigkeit von einem Stück zum anderen variiert und auf einem und demselben Teil sogar von einem Punkt zum anderen unterschiedlich ist. Theoretisch müßte man also die Schweißmaschine nach den elektrischen Eigenschaften jedes Punktes der Unterlage, auf der die Schweißung erfolgt, einstellen können. Dies läßt sich natürlich nicht mit den Anforderungen der industriellen Produktion vereinbaren und die Schweißmaschine wird nur ein für alle Mal eingestellt, was eine hohe Ausschußrate zur Folge hat.

Durch die vorliegende Erfindung können diese Nachteile beseitigt werden. Sie betrifft nämlich neue zusammengesetzte magnetische Erzeugnisse, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus einem Trägerstreifen aus magnetischem Metall bestehen, deren Oberfläche mindestens zu einem Teil mit einer dünnen Schicht eines schwach magnetischen od. nicht magnetischen Metalls od. einer solchen Legierung überzogen ist, wobei diese Schicht in den genannten Trägerstreifen eingearbeitet od. auf diesen plattiert wird.

Als magnetisches Metall wird vorzugsweise Weicheisen verwendet . Das verwendete schwach od. nicht magnetische Metall bzw. die schwach od. nicht magnetische Legierung wird aus den Edelmetallen ausgewählt, wie Silber und die Legierungen auf Silberbasis od. die kupferhaltigen Metalle und ihre Legierungen, wie Bronze, Messing, Kupfer-Nickellegierungen usw. Es kann auch ein Metall verwendet werden, das dem Weicheisen gegenüber schwach magnetisch ist, wie etwa Nickel. -

Die magnetischen Erzeugnisse werden vorzugsweise in .Form von Weicheisenstreifen verwendet, auf denen mindestens eine Bahn od. Spur eines Metalls od. einer Legierung mit nicht magnetischer Eigenschaft - vorzugsweise aus Bronze, Messing od. einer Kupfer-Nickelverbindung - durch Plattierung aufgebracht bzw. in diese eingearbeitet ist.

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Die Oberfläche der genannten eingearbeiteten Bahn bzw. Bahnen kann mit der Oberfläche des Weicheisenstreifens eine Ebene bilden od. etwas über diese herausragen. Die Stärke der Bahnen schwankt normalerweise zwischen 0,03 und 0,5 mm.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der genannten zusammengesetzten Erzeugnisse.

Es sind bereits Verfahren bekannt, durch die bekannte zusammengesetzte nicht magnetische Erzeugnisse gewonnen werden können und bei denen der Trägerstreifen aus einem nicht magnetischen Metall gefertigt wird, dessen Oberfläche mindestens zu einem Teil mit einem eingearbeiteten od. aufplattierten nicht magnetischen Metall überzogen ist.

Die bekannten zusammengesetzten Erzeugnisse, bestehend aus einem Trägerstreifen aus nicht magnetischem Metall, der auf einer od. auf zwei Seiten vollständig mit einer Edelmetallschicht bedeckt ist, die auf die genannten Seiten plattiert wird, werden im Warmplattierungsverfahren hergestellt, d.h. eine dicke Schicht aus Edelmetall od. kupferhaltigem Metall wird durch Druck unter Hitze - mit od. ohne Hartlöten - auf eine dicke Unterlage aus Nichteisenmetall aufgebracht. Nach dieser Plattierung erfolgt ein Auswalzen, durch das aus dem dicken und zunächst nicht langen Teil ein langer dünner Streifen von gewünschter Stärke wird.

Diese zusammengesetzten Erzeugnisse können auch im KaItplattierungsverfahren hergestellt werden, bei dem die Oberflächen eines NE-Metallstreifens und eines Streifens aus Edelmetall od. kupferhaltigem Metall mit Hilfe von Metallbürsten poliert werden; die genannten Streifen werden dann sofort zwischen zwei Walzenrollen aufeinanderliegend ausgewalzt _r wodurch sie in der Stärke erheblich reduziert werden.

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Diese beiden bekannten Verfahren können bei der Herstellung der neuen erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnisse direkt angewandt werden, bei denen eine od. zwei Seiten des TrägerStreifens aus magnetischem Metall vollständig mit einer Schicht aus Edelmetall od. kupferhaltigem Metall bedeckt sind.

Zu diesem Zweck genügt es, einen Trägerstreifen aus magnetischem Metall - wie Weicheisen - zu verwenden.

Von diesen aus zwei übereinanderliegenden Streifen gebildeten zusammengesetzten Erzeugnissen wird das überflüssige nicht magnetische Metall beispielsweise durch Fräsen od. kontinuierliches Hobeln (Oberflächehzerspannung) entfernt, um dadurch die erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnisse zu bekommen, bei denen mindestens eine Bahn aus nicht magnetischem Metall auf den Streifen aus magnetischem Metall plattiert ist und sich von diesem relief--artig abhebt.

Die herkömmlichen Erzeugnisse, bei denen mindestens eine Bahn aus" einem Edelmetall in einen Streifen aus nicht magnetischem Metall eingearbeitet ist, werden in der Weise hergestellt, daß ein dicker Streifen aus Edelmetall in eine Präsnut auf einem dicken Trägerstreifen aus nicht magnetischem Metall gelegt wird. Die Einarbeitung (Inkrustation), und die Verminderung der Stärke des zusammengesetzten Materials erfolgt dann durch Auswalzen. Dieses Auswalzen ist nur möglich, wenn das verwendete Edelmetall und das nicht magnetische Trägermetall bei dem genannten Walzen eine analoge Dehnung aufweisen.

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Diese bekannten Verfahren sind im allgemeinen nicht direkt anwendbar bei der Herstellung der erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnisse mit mindestens einer Bahn aus Edelmetall od. aus kupferhaltigem Metall, die in einen Metallträgerstreifen aus magnetischem Weicheisen eingearbeitet ist.

Beim Auswalzen neigen nämlich die kupferhaltigen Metalle bzw. die Edelmetalle dazu, sich rascher zu dehnen als die aus Eisen bestehende Unterlage, wodurch es zu Zerrungen und Ausbrüchen kommt od. zumindest unterschiedliche Stärken entstehen, die schwer kontrollierbar sind. Diese unterschiedlichen Stärken machen die spätere Verwendung der zusammengesetzten Erzeugnisse bei der Herstellung von Relais unmöglich.

Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren entwickelt·, bei dem erfindungsgemäße zusammengesetzte magnetische Erzeugnisse, bestehend aus einem Streifen aus magnetischem Metall, in den mindestens eine Bahn eines nicht magnetischen od. schwach magnetischen Metalls od. einer solchen Metallegierung eingearbeitet ist, ohne Zerrungen und Ausbrüche hergestellt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Fertigungsstufen umfaßt:

a) als Ausgangsprodukt wird¹ ein Weicheisenstreifen verwendet, der nur etwas stärker ist,als die erwünschte Endstärke, und ein Streifen aus einem nicht magnetischen od. schwach magnetischen Metall od. einer solchen Metallegierung;

b) man läßt den genannten Weicheisenstreifen und den genannten Streifen aus nicht od. schwach magnetischem Metall od. einer solchen Metallegierung durch harte zylindrische Rollen laufen, durch die Starkstrom geleitet wird;

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c) das dabei gewonnene zusammengesetzte Zwischenprodukt wird mit einer Walzenrolle gewalzt, um den genannten Streifen aus nicht od. schwach magnetischem Metall, der die genannte Bahn "bildet, in das Weicheisen einzuarbeiten, wobei der genannte Weicheisenstreifen gleichzeitig dünner gemacht wird, bis die gewünschte Endstärke erreicht ist.

Gemäß diesem Verfahren können als Ausgangsprodukt z.B. Weicheisenstreifen von 2,4 mm Stärke verwendet werden, die beispielsweise ein erfindungsgemäßes zusammengesetztes Erzeugnis mit einer Stärke des Weicheisenstreifens von 2 mm ergeben können.

Die verwendeten Rollen bestehen aus Metallen, die gleichzeitig hart und gute elektrische Leiter sind. Diese Rollen sind Walzen, die die Streifen aus nicht od. schwach magnetischem Metall fest auf das Weicheisen aufplattieren.

Gleichzeitig läßt man durch die genannten Rollen einen Starkstrom von etwa 20.000 A fließen.

Die durch den Joule-Effekt erzeugte Hitze bewirkt die Verschweißung der Metalle auf der gesamten Ausdehnung ihrer Kontaktflächen.

Die somit auf dem Weicheisenstreifen befestigten Bahnen überragen diesen Streifen reliefartig. Es folgt nun ein Walzvorgang, bei dem die genannten Bahnen in das Weicheisen eingedrückt werden und bei dem der Weicheisenstreifen gleichzeitig dünner gemacht wird, bis er die gewünschte Stärke erreicht hat. Wenn die Oberfläche der eingearbeiteten Bahn(en) mit der Oberfläche des Weicheisenstreifens eine Ebene bilden soll, verwendet man gewöhnliche Walzen. Wenn die Bahn bzw. die Bahnen.leicht erhaben sein sollen, verwendet man Walzen mit geeignetem Profil.

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Dank der beim Walzen bestehenden geringen Werte der Stärkeverminderung sind die Wirkungen unterschiedlicher Ausdehnung der verschiedenen Metalle nicht zu befürchten.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also bei einer bei 100 % gelegenen Produktionsleistung die Herstellung von zusammengesetzten Erzeugnissen von konstanter Stärke, bei denen zwischen dem nicht od. schwach magnetischen Teil und dem magnetischen Trägerstreifen keinerlei Zwischenraum besteht.

Somit sind also keine galvanische Korrosion und elektrischen Störungen mehr zu befürchten, nachdem das nicht od. schwach magnetische Teil auf den Trägerstreifen geschweißt wird, und zwar auf der gesamten Ausdehnung der zwischen den beiden Metallen liegenden Kontaktflächen.

Außerdem kann die Oberflächenbehandlung des magnetischen Weicheisenstreifens auf dem zusammengesetzten Erzeugnis vorgenommen werden, ohne die G-efahr, daß Flüssigkeit zwischen den Trägerstreifen und den nicht magnetischen Teil eindringt.

Dadurch kann der Produktionsrhythmus erheblich gesteigert werden, während sich andererseits die Produktionskosten senken.

Die Erfindung betrifft auch die zusammengesetzten magnetischen Teile, die mit Hilfe aller bekannten mechanischen Verfahren, wie Ausschneiden, Tiefprägen, Biegen usw., aus den vorstehend beschriebenen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnissen für die Herstellung von Bauteilen der Elektromechanik gewonnen werden, insbesondere für die Herstellung von Relais und Kontaktgebern. Diese Teile haben dabei die Punktion der beweglichen Elemente, die durch die Anziehungskraft von Elektromagneten bewegt werden und bei denen die Bahnen aus Edelmetall od. kupferhaltigem Metall als Luftspaltstücke verwendet werden.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich ■ aus den folgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnisse, die zur Veranschaulichung gegeben werden und keinesfalls als einschränkend zu verstehen sind. Es wird dabei auf die bei-, liegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen die einzelnen Abbildungen folgendes darstellen;

- die Abb. IA, IB, IC, ID, IE, IP und IG stellen schematische Schnittzeichnungen von erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnissen dar; " ■.

- die Abb. 2A, 2B, 2C und 2D stellen das Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen zusammengesetzten magnetischen Erzeugnisse schematisch dar, bei dem eine Bahn aus Edelmetall od. kupferhaltigem Metall in einen Trägerstreifen aus Weicheisen eingearbeitet wird.

Auf den Abb. IA, IB, IC, ID, IE, IP und IG sind sieben erfindungsgemäße zusammengesetzte magnetische Erzeugnisse von unterschiedlicher Struktur dargestellt, bei denen eine Schicht od. Bahn 1 aus nicht magnetischem Metall in einen Trägerstreifen 2 aus Weicheisen eingearbeitet od. auf diesen plattiert ist. Auf Abb. IA ist eine Seite des Streifens .2 vollständig mit einer plattierten Schicht 1 aus nicht, magnetischem Metall bedeckt. Auf Abb. IB sind beide Seiten vollständig bedeckt.

In den Abb. IC - IG ist die Abdeckung durch die Bahn 1 hur partiell. Diese Bahnen 1 können einfach auf den Trägerstreifen 2 plattiert sein und diesen reliefartig überragen, wie in Abb. IP, od. sie können teilweise in den Trägerstreifen eingearbeitet sein und etwas über diesen heraus- * ragen, wie in Abb. IG.

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Oder die Bahnen 1 können auch ganz eingearbeitet sein und mit der Oberfläche des Streifens 2 eine Ebene bilden, wie in Abb. IG, ID und lE dargestellt.

In den Schnittzeichnungen 2A - 2D sind dargestellt: auf Abb. 2A ein dickes magnetisches Trägerelement aus Weicheisen 3, dessen eine Seite mit einer dicken Schicht k aus kupferhaltigem Metall überzogen ist; in Abb. 2B ist das zusammengesetzte Erzeugnis 5 dargestellt, bei dem das gewünschte Maß durch einen Walzvorgang erreicht wurde, durch den die Stärke des Trägerelements 3 und der Schicht k vermindert wurde. Dieses zusammengesetzte Erzeugnis 5 wird gebildet aus einem Trägerstreifen 2, auf .den eine dünne Schicht 6 aus magnetischem Metall plattiert ist. Aus Abb. 2G ist zu ersehen, daß die dünne Schicht 6 abgefräst wurde und nur eine Bahn 1 aus kupferhaltigem.Metall belassen wurde, die auf den Streifen 2 plattiert ist.

In Abb. 2D ist das Teil 5 zu sehen, das nochmals gewalzt wurde, um die Bahn 1 in den Streifen 2 einzudrücken.

Beispiel:

Bei diesem Beispiel werden als Ausgangsprodukt zwei Streifen aus Monel 400 verwendet, mit einer Breite von 8,1 mm und einer Stärke von 0,13 mm, sowie ein Weicheisenstreifen mit einer Breite von 91,5 mm und einer Stärke von 2,k mm.

Die beiden Monelstreifen werden auf eine der beiden Seitenflächen des Weicheisenstreifens durch EIektroschweißung aufgebracht, indem man den genannten Weicheisenstreifen und die genannten Monelstreifen kontinuierlich durch harte zylindrische Rollen laufen läßt, durch die Starkstrom geleitet wird.

Durch Wälzen mit gewöhnlichen Walzenrollen werden die beiden Bahnen aus Monelmetall in das Weicheisen eingearbeitet.

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So erhält man einen V/eicheisenstreifen mit einer Breite von 92,02 - 92,16 mm und einer Stärke von 2 mm, in den zwei Bahnen aus Konelmetall von 8 mm Breite und 0,10 mm Stärke eingelassen sind, mit einer maximal zulässigen Toleranz von+0,02 mm.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ij. Zusammengesetzte magnetische Erzeugnisse, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Trägerstreifen aus magnetischem Metall bestehen, "bei dem mindestens ein Teil der Oberfläche mit einer dünnen Schicht eines schwach magnetischen od. nicht magnetischen Metalls od. einer solchen Legierung bedeckt ist, die in den genannten Trägerstreifen eingearbeitet bzw. auf ' diesen plattiert ist.
2. Erzeugnisse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bahn eines schwach od. nicht magnetischen Metalls in den Trägerstreifen aus magnetischem Metall eingearbeitet ist.
3. Erzeugnisse gemäß einem der Ansprüche 1 od. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Metall Weicheisen ist; die schwach od. nicht magnetische Legierung wird ausgewählt aus Bronze, Messing und den Legierungen-auf Silberbasis, sowie aus den Kupfer-Nickellegierungen; das schwach od. nicht magnetische Metall wird ausgewählt aus Silber, Kupfer und Nickel.
4. Erzeugnisse gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte Bahn reliefartig etwas von dem genannten Streifen aus magnetischem Metall abhebt.
5. Erzeugnisse gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 - k, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der genannten Bahn zwischen ca. 0,03 und 0,5 mm liegt.

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6. Zusammengesetzte magnetische Teile mit mindestens einem ■ Luftspaltstück, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe aller bekannten Verfahren aus den zusammengesetzten magnetischen Erzeugnissen - gemäß irgendeinem der Ansprüche. 1 - 3 - hergestellt werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten Erzeugnisses mit einem Streifen aus magnetischem Metall, in den mindestens eine Bahn aus einem nicht od. schwach magnetischem Metall gemäß irgendeinem der Ansprüche 2-5 eingearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es (dieses Verfahren) folgende Fertigungsstufen umfaßt:

a) Als Ausgangsprodukt wird ein Weicheisenstreifen verwendet, der nur etwas stärker ist als die gewünschte Endstärke, und mindestens ein Streifen aus nicht od. schwach magnetischem Metall bzw. aus einer solchen Metallegierung.

b) Den genannten Weicheisenstreifen und den genannten Streifen aus nicht od. schwach magnetischem Metall bzw. aus einer solchen Metallegierung läßt man durch harte zylindrische Rollen laufen, durch die Starkstrom geleitet wird.

c) Das dabei gewonnene zusammengesetzte Zwischenerzeugnis wird mit einer Walzenrolle gewalzt, um den genannten Streifen aus schwach od. nicht magnetischem Metall, der die genannte Bahn bildet, in das Weicheisen einzuarbeiten, wobei der genannte Weicheisenstreifen gleichzeitig dünner gemacht wird, bis er die gewünschte Endstärke hat.

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