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Druckdraht für einen Punktdrucker
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Die Erfindung betrifft einen Druckdraht für einen Punktdrucker mit
einer mit der Spitze verbundenen Legierung, deren Verbindung durch ein hartlötbares
Material hergestellt wird.
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Es ist bekannt, Punktmatrixdrucker als Drucker für das Drucken von
Zahlen und Schriftzeichen in einem elektronischen Computer und in verschiedenen
anderen Instrumenten und Apparaturen zu ver-ç1enden. Ein derartiger Drucker hat
den Vorteil, daß er imstande ist, optisch klare Letterzeichen mit hoher Geschwindigkeit
zu drucken. Da jedoch dabei der Druckvorgang mit hoher Geschwindigkeit abläuft,
unterliegt die Arbeitsspitze oder der Arbeitspunkt des Druckers einem schnellen
Abrieb während seiner kontinuierlichen Anwendung, was zu einer geringen Dichte der
Schriftzeichen führt und zuletzt das Drucken überhaupt unmöglich macht. Als eine
Folge hiervon sind häufige Inspektionen und Wartungen erforderlich, um sicherzustellen,
daß der Drucker stets klare Zahlen und Schriftzeichen druckt, indem die Länge des
abgeriebenen Druckdrahtes nachgestellt wird oder dieser durch einen neuen Druckdraht
ersetzt wird. Es ist offensichtlich, daß dies ein großer Nachteil des Punktdruckers
ist.
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Es wurden schon verschiedene Versuche gemacht, um diese Schwierigkeit
zu überwinden, jedoch ist bis zum heutigen Tag keine geeignete Lösung hierfür gefunden
worden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile
zu überwinden und einen Druckdraht für
einen Punktdrucker zu schaffen,
der zufriedenstellend arbeitet und eine hohe Abriebfestigkeit und hohe Brlbrhfestigkeit
über eine lange Zeitspanne während eines kontinuierlichen Druckbetriebes mit hoher
Geschwindigkeit besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Material
aus 30 bis 9o Gewichtsprozent Gold und 1o bis 70 Gewichtsprozent Nickel besteht
und daß die Legierung aus der Gruppe der (A) Legierungen der Platinmetalle; (B)
Legierungen der Platinmetalle und der übergangsmetalle; (C) Legierungen der Platinmetalle,
übergangsmetalle und Bor; (D) Legierungen der Übergangsmetalle; (E) Legierungen
der Übergangsmetalle und Bor; und (F) superharten Legierungen ausgewählt wird.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß das hartlötbare Material aus 30 bis 9o Gewichtsprozent Gold, o,5 bis 5,o Gewichtsprozent
Phosphor und dem Rest Nickel besteht und daß die Legierung aus d«r Gruppe der (A)
Legierungen der Platinmetall.e; (B) Legierungen der Platinmetalle und der Übergangsmetalle;
(C) Legierungen der Platinmetalle, übergangsmetalle und Bor; (D) Legierungen der
übergangsmetalle; (E) Legierungen der übergangsmetalle und Bor; und (F) superharten
Legierungen ausgewählt wird.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen
3 bis 12.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine vergrößerte Seitenansicht
des Druckendes eines Puñktdruckdrahtes, an dessem Ende eine Legierung 1, die durch
Schmelzen der sie bildenden Metalle gewonnen wurde, an der Spitze
eines
Drahtkörpers 2 mittels einer hartlötbaren Metallegierung 3 befestigt ist.
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Als Material für den Druckdraht eines Punktdrukkers werden im allgemeinen
Klaviersaitendraht, Wolframdraht und andere Stahldrähte verwendet. Ein Punktdrucker
weist ein Bündel von Mehrfachdrähten oder verschiedenen Zehneranordnungen von derartigen
Drähten auf, die im gekrümmten Zustand innerhalb eines Kopfes enthalten sind. Wenn
ein elektrisches Signal an den Punktdrucker angelegt wird, so wird ein bestimmter
Draht im gekrümmten Zustand von dem Deckpunkt des Kopfes herausragen, während er
zusammen mit einer harten und abriebfesten Führung innerhalb des Kopfes gleitet.
Die Spitze des Drahtes schlägt durch ein Farbband hindurch auf ein Papier auf 1
wodurch Zcb'en oder Schriftzeichen auf dieses aufgedruckt werden.
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Es ist ersichtlich, daß der Draht Abriebfestigkeit, elastische und
dynamische Stabilität besitzen muß, um der kontinuierlichen Gleitbewegung zusammen
mit der harten und abriebfesten Führung und ebenso der Biegebeanspruchung bei der
Bewegung zu widerstehen. In dieser Hinsicht besitzt Wolframdraht nicht nur eine
exzellente Abriebfestigkeit, sondern ebenso eine hohe Festigkeit gegen Biegebeanspruchung,
da seine Kristallstruktur eine faserförmige Gestalt in Längsrichtung des Drahtes
aufweist und darüber hinaus besitzt ein derartiger Draht eine ausreichende dynamische
Stabilität nach der Verbiegung. Aus diesem Grund wird Wolframdraht am häufigsten
für den Druckdraht eines Punktdruckers verwendet.
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Als Folge hiervon wird in der vorliegenden Erfindung gleichfalls Wolframdraht
als Druckdraht für einen Punktdrucker verwendet, wie jedoch voranstehend ausgeführt
wurde, unterliegt die Spitze des Wolframdrahtes einem starken Abrieb während seines
kontinuierlichen Druckens und dies ist natürlich in hohem Maße unerwünscht. Dementsprechend
soll der Abrieb der Spitze des Drahtes infolge der ständigen Druckbewegung verhindert
werden. Dies ist der Grund hierfür, daß die Erfindung die zuvor erwähnten Legierungsspitzen
verwendet.
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Die Gruppe der Platinmetalle, die erfindungsgemäß verwendet wird,
umfaßt sechs Elemente, nämlich Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und
Platin. Die in der Erfindung angesprochenen Übergangselemente sind die vierzehn
Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nikkel, Zink, Niobium, Molybdän,
Hafnium, Tantal, Wolfram und Rhenium. Zu den superharten Legierungen gemäß der Erfindung
gehören die Wolframkarbidlegierungen und Legierungen, die durch Mischen von zumindest
einem der folgenden Karbide wie Titankarbid, Tantalkarbid, Molybdänkarbid und Vanadiumkarbid
mit einem Binderwie Kobalt oder Nickel hergestellt werden, wobei die Mischung geformt
und der Formkörper gesintert wird.
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In der weiteren Beschreibung der Erfindung werden anstelle der vollen
Bezeichnungen der Legierungen und Metalle aeren chemische Kurzzeichen verwendet.
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Es wurden Untersuchungen mit einem Wolframdraht, einem Klaviersaitendraht
und den erfindungsgemäß verwendeten Legierungen angestellt, indem die gleiche Querschnittsfläche
jedes Materials auf einem Papier unter einer konstanten Last hin- und herglitt und
die dabei auftretenden Abriebvolumina bestimmt wurden. Der Grad der Abreibung für
jeden dieser Drähte ist in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle 1
| Art des Metalls Abriebverhältnis |
| Legierung der Platinmetalle |
| (630s-25Ir-8Rh-4Pd, Gewichtsprozente) 1.0 |
| Legierung der Platinmetalle |
| (500s-34Ir-10Ru-6Pt, gewichtsprozente) 1.6 |
| Legierung aus Platinmetall und |
| übergangsmetallen |
| (50Re-420s-8Ta, Gewichtsprozente) 1.0 |
| Legierung aus Platinmetallen und |
| übergangsmetallen |
| (60Re-300s-8.5Ta-1.5Pt, |
| Gewichtsprozente) 1.6 |
| Legierung aus Platin-, übergangs- |
| metallen und Bor |
| (69.5Re-20Ru-10Ta-0.5B, |
| Gewichtsprozente) 2.0 |
| Legierung aus übergangsmetallen |
| (77Re-8Ta-15W, Gewichtsprozente) 4.0 |
| Legierung aus Übergangsmetallen und Bor |
| (90Re-9Ta-1B, Gewichtsprozente) 3.0 |
| Superharte Legierung |
| (95WC-5Co, Gewichtsprozente) 12.0 |
| Superharte Legierung |
| (65WC-28.5TiC-6.5Co, Gewichtsprozente) 9.5 |
| Superharte Legierung |
| (73WC-15TiC-6TaC-6Co, Gewichtsprozente) 8.0 |
| Wolframdraht 192.0 |
| Klaviersaitendraht 672.0 |
Aus der voranstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß der Grad des
Abriebs der erfindungsgemäßen Legierungen wesentlich kleiner ist als derjenige eines
Wolfram- und Klaviersaitendrahtes. Damit ist auch gezeigt, daß die Anwendung dieser
Legierungen als eine Kontakt spitze des Druckdrahtes von großem Nutzen ist.
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Der Term 'Platinmetalle' oder 'Gruppe der Platinmetalle' bezieht
sich auf den Gattungsnamen für die sechs Elemente Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh),
Palladium (Pd), Osmium (Os), Iridium (Ir) und Platin (Pt). Gemäß der Erfindung wird
die Gruppe der Platinmetalle in Form einer Legierung von zwei oder mehreren dieser
Metalle eingesetzt. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung dieser Metalle als
Einzelmetalle, das heißt nicht in legierter Form, keine ausreichende Abriebfestigkeit
für einen Punktdruckdraht ergibt, der mit diesem Metall überzogen wird. Es wurde
auch gefunden, daß unter den Legierungen der Platinmetallgruppe eine Legierung,
die insbesondere Osmium enthält, besonders ausgezeichnete Eigenschaften besitzt
und daher zu bevorzugen ist. Insbesondere Legierungen mit dem Anteil von 1o bis
9o Gewichtsprozent und einem Rest von einem oder mehrerer der anderen Platinmetalle
zeichnen sich aus. +) Osmium Die Legierungen der Gruppe der Platinmetalle können
binäre Legierungen wie beispielsweise Os-Pt und Ru-Pt, tertiäre Legierungen wie
Os-Ir-Ru, Os-Ir-Rh und Os-Ir-Pt, Legierungen mit vier Komponenten wie Os-Ir-Ru-Pd
und Os-Ir-Ru-Pt und Legierungen mit fünf Komponenten wie zum Beispiel Os-Ir-Ru-Pd-Pt.sein.
Unter diesen Legierungen der Gruppe der Platinmetalle besitzen vor allem 630s-25Ir-8Rh-4Pd,
500s-34Ir-10Ru-6Pt und 550s-39Ir-6Ru, wobei die Zahlen jeweils die Gewichtsprozente
der einzelnen Komponenten der Legierungen angeben, ausgezeichnete Abriebfestigkeit
und zeigen keinerlei Defekte wie beispielsweise Sprünge und Brüche nach dem Nachbearbeiten
durch Schleifen. Dementsprechend sind auch diese Legierungen im besonderen Maße
für die Verwendung als Spitze eines Druckdrahtes geeignet.
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Obwohl diese Legierungen der Gruppe der Platinmetalle gemäß der Erfindung
mit besonderer Wirkung verwendet werden können, ist es aus Kostengründen1 da diese
Metalle bekannterweise teuer sind, erwünscht, auch noch andere Legierungsmetalle
einzusetzen. Es wurde im Zuge der Entwicklung der Erfindung auch gefunden, daß ein
Teil der Platinmetalle durch ein sogenanntes übergangsmetall ersetzt werden kann,
ohne daß es dadurch zu einer wesentlichen Verschlechterung der Eigenschaften der
binären oder tertiären Legierungen der Gruppe der Platinmetalle kommt. Obwohl die
übergangsmetalle eine große Anzahl von Metallen umfassen, werden bevorzugt in diesem
Fall die folgenden vierzehn übergangsmetalle verwendet: Titan (Ti), Vanadium (V),
Chrom (Cr), Mangan (Mn), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Zirkonium (zur) ,
Niobium (Nb) , Molib3-an (8;o), Hafnium (Hf) , Tantal (Ta), Wolfram (W) und Rhenium
(Re). Bevorzugt enthalten die Legierungen aus den Platinmetallen und einem übergangsmetall
lo bis 9o Gewichtsprozent, insbesondere 20 bis 50 Gewichtsprozent, eines oder mehrerer
Platinmetalle wie zum Beispiel Osmium, und einen Rest aus einem oder mehreren der
voranstehend augeführten Übergangsmetalle.
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Die Legierungen der Platinmetalle und der Übergangsmetalle, die gemäß
der Erfindung verwendet werden können, sind zum Beispiel Os-Re, Os-Re-Ta oder Os-Ta,
denen zumindest eine Komponente hinzugefügt wird, die aus der Gruppe Os, W, Co,
Fe, Ni, Cr, Nb und Re stammt, um Legierungen wie zum Beispiel Os-Ta-W, Os-Pt-Ta-Ni-W
und Os-Pt-Ta-Ni-W zu erhalten. Des weiteren ist eine Legierung wie Os-Ir-Ru geeignet,
zu der zumindest ein Material aus der Gruppe Pt, Pd, Rh, Fe, Co, Ni und Re, wie
zum Beispiel Os-Ir-Ru-Pt-Rh-Re-Co hinzugefügt wird. Eine andere Legierung besteht
aus Ir-Ru-Re, der zumindest eine Komponente aus der Gruppe Os, Pt, Pd, Rh, Fe, Co
und Ni, wie Ir-Ru-Pt-Rh-Co-Re hinzugefügt wird. Eine andere Legierung ist Re-Ru-W,
der zumindest eine Komponente aus der Gruppe Pt, Pd, Fe, Co und Ni hinzugefügt wird,
um Re-Ru-Pt-W zu erhalten. Ebenso kann die Legierung Re-Ru-W
allein
zum Einsatz kommen. Weitere Legierungen sind Re-Ru-Os-W oder diese Legierung unter
Zusatz einer Komponente aus der Gruppe Pt, Pd, Rh, Fe, Co und Ni, wodurch eine Legierung
Re-Ru-Os-Co-W erhalten wird. Zuletzt sei noch die Legierung Co-Ru-W erwähnt. Unter
den angeführten Legierungen sind die Legierungen vom Typ Re-Os-Ta bevorzugt.
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Ebenso wurde gefunden, daß die Legierungen aus Platinmetallen und
übergangsmetallen, denen ein Boranteil in der Größenordnung von o,2 bis 2 Gewichtsprozent
hinzugefügt wird, gleichfalls einen Draht mit guter Abriebfestigkeit und Bearbeitbarkeit
ergeben.
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Beispiele für Legierungen aus Platinmetallen, Übergangsmetallen und
Bor sind Re-Os-Ta-B, Re-Ru-Ta-B, Re-Ru-Ta-W-B, Re-Cr-Pt-B und Ta-Pt-Cr-B. Unter
diesen Legierungen sind die vom Typ Re-Os-Ta-B bevorzugt.
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Ebenso ist es möglich, eine Legierung aus über gangsmetallen zu verwenden,
um einen Draht mit guter Abriebfestigkeit und Bearbeitbarkeit zu erhalten. Da hierbei
keines der teuren Platinmetalle verwendet wird, kann der Draht mit geringen Kosten
hergestellt werden. Die für derartige Legierungen geeigneten übergangsmetalle werden
aus der Gruppe ausgewählt, die aus den acht Elementen Rhenium, Tantal, Nickel, Wolfram,
Chrom, Eisen, Kobalt und Zirkonium besteht.
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Legierungen von zwei oder mehreren dieser übergangsmetalle können
mit Vorteil angewandt werden. Unter diesen Legierungen sind diejenigen bevorzugt,
die zum Großteil aus Rhenium undZoder Wolfram bestehen. Legierungen, die 30 bis
9o Gewichtsprozent, insbesondere 60 bis 80 Gewichtsprozent Rhenium und einen Rest
von einem oder mehreren der zuvor erwähnten Übergangsmetalle enthalten, sind besonders
geeignet.
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Ebenso sind Legierungen bevorzugt, die 20 bis 70 Gewichtsprozent,
insbesondere 40 bis 50 Gewichtsprozent Wolfram und einen Rest aus einem oder mehreren
der übrigen Übergangsmetalle enthalten.
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Beispiele für Legierungen der übergangsmetalle sind Re-Ta, Re-Ni,
Re-W, Re-Ta-W, Re-Ta-Ni, Re-Ta-Co, Re-Ta-W-Ni, Re-W-Cr-Ni, W-Ta-Cr-Ni, W-Cr-Ni-Fe
und Re-W-Cr-Ni-Fe, wobei unter diesen die Legierungen des Typs Re-Ta-W bevorzugt
sind.
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Diesen Legierungen der Übergangsmetalle kann auch Bor in einer Größenordnung
von beispielsweise o,2 bis 5 Gewichtsprozent hinzugefügt werden, um einen Draht'mit
ähnlicher Abriebfestigkeit und Bearbeitbarkeit wie die zuvor erwähnten Drähte kostengünstig
herzustellen.
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Beispiele für Legierungen aus Übergangsmetallen und Bor sind W-Ti-Co-B,
Ta-Cr-Co-B, W-Cr-Ni-B, Re-Cr-Co-B, Re-W-Co-Ni-B, Re-Ni-B und Re-W-Cr-Ni-B. Unter
diesen Legierungen sind vor allem die vom Typ Re-Ta-W-B bevorzugt.
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Die zuvor beschriebenen Legierungen haben nicht nur den Vorteil einer
ausgezeichneten Abriebfestigkeit, sondern auch denjenigen einer guten Verformbarkeit,
wenn sie als kleiner Klumpen oder Punktmaterial in der Gestalt eines Stabes, einer
Kugel oder eines Blattes verformt werden, um an die Spitze eines Wolframdrahtes
angeschweißt oder angelötet zu werden. Dementsprechend sind auch diese Legierungen
besonders für die Verwendung als Spitze eines Druckdrahtes geeignet.
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+) ,erhalten werden Die superharten Legierungen umfassen neben den
Wolframkarbidlegierungen solche Legierungen, die durch Mischen von TiC, TaC, Mo2C
oder VC mit einem Binder wie Kobalt oder Nickel, wobei die Mischung geschmolzen
und das Schmelzgut gesintert wird. Unter diesen Legierungen sind diejenigen bevorzugt,
die 50 bis 95 Gewichtsprozent Wolframkarbid und einen Rest aus einem oder mehreren
der Karbide TiC, TaC, Mo2C, VC, oder der Metalle Kobalt und Nickel enthalten. Ebenso
sind Metallkeramik-Legierungen mit 40 bis 80 Gewichtsprozent an TiC und einem Rest
aus einem oder mehreren der Karbide WC, TaC, Mo2C, VC oder Kobalt und Nickel geeignet.
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Beispiele für superharte Legierungen, die erfindungsgemäß verwendet
werden können, sind WC-Co, WC-TiC-Co, WC-TiC-TaC-Co, WC-TaC-Co, TiC-Ni, TiC-Co und
TiC-Ni-Mo. Diese Legierungen zeigen nicht nur exzellente Druckfestigkeit und Härte,
sondern haben darüber hinaus noch den Vorteil, daß sie als kleinklumpiges Material
geformt werden können, da sie durch einen pulvermetallurgischen Prozeß herstellbar
sind. Auch diese Legierungen sind bevorzugt für die Anwendung als Spitze eines Druckdrahtes
geeignet.
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Der Wolframdraht besitzt zwar ausgezeichnete Eigenschaften in bezug
auf seine Abriebfestigkeit und seine hohe Elastizität, weist jedoch eine geringe
Netzbarkeit auf, wodurch er nur mit Schwierigkeiten mit anderen Metallen verschweißt
oder hartgelötet werden kann, und selbst wenn die Verschweißung gelingt, ist die
Schweißfestigkeit nur sehr gering. Aus diesem Grund werden auch keine Artikel, die
mit Wolfram verschweißt sind, an Stellen eingesetzt, die starken Belastungen ausgesetzt
sind. Von Nachteil ist auch, daß Wolfram bei Temperaturen um ungefähr 11000 C spröde
wird, so daß häufig in Nähe der Schweißstelle ein Bruch auftritt.
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Auch wenn die voranstehend beschriebenen Legierungen mit dem Wolframdraht
durch die Anwendung eines herkömmlichen Hartlötmetalls verbunden werden, wobei der
Fall ausser Acht gelassen wird, daß sie direkt mit dem Wolframdraht verschweißt
werden, kann eine ausreichende Verbundkraft nicht erhalten werden. Auch wenn ein
Druckdraht hergestellt wird, in dem eine der vorbeschriebenen Legierungen entweder
direkt oder mittels eines herkömmlichen Hartlötmetalls an einem Wolframdraht befestigt
wird, tritt an der Grenzfläche zwischen dem Wolframdraht und der Legierung eine
Ablösung auf, das heißt die Schweißstelle oder der gelötete Teil wird während des
Druckvorganges zusazzengedrückt und die Verbundstelle bricht unter Umständen auf.
Eine Folge hiervon ist, daß ein derartiger Druckdraht nicht geeignet ist, ohne grösseren
Abrieb über eine längere Zeitspanne kontinuierlich zu drucken.
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Das wichtigste Merkmal der Erfindung besteht in der Tatsache, daß
der Wolframdraht und die erwähnten Legierungen mittels eines hartlötbaren Metalls
zusammengefügt werden, das entweder aus 30 bis 9o Gewichtsprozent Gold und 1o bis
70 Gewichtsprozent Nickel oder aus 30 bis 90 Gewichtsprozent Gold, o,5 bis 5 Gewichtsprozent
Phosphor und einem Rest aus Nickel besteht.
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Verschiedene UntersuSungen haben gezeigt, daß zwischen dem Wolframdraht
und den erfindungsgemäßen Legierungen eine hohe Schweiß festigkeit bei Verwendung
des erwähnten hartlötbaren Metalls erzielt wird. Als ein Ergebnis wurde gefunden,
daß die beschriebenen hartlötbaren Metalle eine sehr gute Netzbarkeit sowohl für
den Wolframdraht als auch die erfindungsgemäßen Legierungen besitzen und die engen
und komplizierten Zischenräunie zwischen dem Draht und der jeweiligen Legierung
voll ausfüllen, um eine komplette Verbindung zu bilden. Untersuchungen haben gezeigt,
daß das Eindiffundieren von Metallatomen zwischen dem hartlötenden Metall und dem
Wolframdraht dessen Verspröden verhindern una die Verbundfestigkeit erhöhen, des
weiteren wurde gefunden, daß die Verwendung eines derartigen hartlötbaren Metalls
einen Druckdraht liefert, der hohe Schlagbiegefestigkeit, Druckfestigkeit, Bruchfestigkeit
und Dauerstandfestigkeit aufweist, die ausreichen, um einen fortgesetzten Druckvorgang
ausführen zu können und darüber hinaus besitzt das Metall noch eine ausreichende
Korrosionsfestigkeit gegen die Farbe eines Farbbandes. Derartige Untersuchungen
wurden beispielsweise mit einem Druckdraht durchgeführt, der kontinuierlich einen
Aufprallvorgang unter verschiedenen Bedingungen ausführte, wie besiepielweise einem
Aufpralldruck von 16 kp/mm² und einer Druckgeschwindigkeit von 180 Schriftzeichen
pro Sekunde, wobei gefunden wurde, daß keine Zerstörungen an dem geschweißten Teil
und an dem hartlötbaren Metallteil auftraten, wobei diese Teile so lange benutzt
werden konnten, bis die Drahtspitze endgültig verbraucht war.
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Wie schon erwähnt, besitzt das hartlötbare Metall aus Gold und Nickel
eine gute Netzbarkeit sowohl für die jeweils verwendete erfindungsgemäße Legierung
als auch für das Wolfram und ergibt eine hohe Lötfestigkeit. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß in dem Fall, in dem der Goldanteil 9o Gewichtsprozent übersteigt und
der Nickelanteil unterhalb von ?o Gewichtsprozenten liegt, die Diffusionsgeschwindigkeit
von dem hartlötbaren Metall in das Wolfram absinkt und die Netzbarkeit des Lötmittels
für die Legierung und den Wolframdraht gleichfalls absinkende Tendenz aufweist,
wodurch die Lötfestigkeit schnell reduziert wird. Dementsprechend ist es notwendig,
daß der Gehalt an Gold nicht größerals 9o Gewichtsprozent ist und daß der Nickelanteil
nicht unter 1o Gewichtsprozent absinkt-Andererseits steigt der Schmelzpunkt des
hartlötbaren-Metalls an, wen der Goldanteil geringer als 30 Gewichtsprozent ist
und der Nickelanteil 7c Gewichtsprozent überschreitet, wobei der Anstieg des Schmelzpunktes
eine Sprödigkeit des Wolframs bewirkt. Zur gleichen Zeit wird der Korrosionswiderstand
des hartlötenden Metalls erheblich reduziert. Als ein Ergebnis hiervon wird der
Druckdraht in einer kurzen Zeitperiode durch den Aufprall während des Auftreffvorganges
mit hoher Geschwindigkeit und durch die Korrosion des Lötmetalls zerstört. Entsprechend
dieser Erkenntnis ist es notwendig, daß der Goldgehalt nicht weniger als 30 Gewichtsprozent
und der Nickelanteil nicht größer als 70 Gewichtsprozent ist.
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Der Zusatz von Phosphor zu dem zuvor beschriebenen Gold-Nickel hartlötbarem
Metall steigert in bemerkenswerter Weise die gegenseitige Diffusion zwischen dem
Wolframdraht und dem hartlötbaren Metall, während gleichzeitig die Netzbarkeit des
hartlötbaren Metalls für die Legierung gleichfalls erhöht wird. Wenn der Phosphorgehalt
geringer als o,5 Gewichtsprozent ist, tritt dieser vorteilhafte Effekt nicht auf.
Ist andererseits der Phosphorgehalt größer als 5 Gewichtsprozent, verliert das hartlötbare
Metall seine Verformbarkeit
und wird sehr spröde. Dementsprechend
sollte daher der Phosphorgehalt stets in einer Menge von o,5 bis 5 Gewichtsprozent
hinzugefügt werden. Ebenso ergibt ein Goldgehalt von mehr als 9o Gewichtsprozent
eine schnelle Reduzierung der Festigkeit und senkt die Netzbarkeit, während ein
Goldgehalt unterhalb von 30 Gewichtsprozent eine merkbare-Reduktion des Korrosionswiderstandes
ergibt. Dementsprechend soll der Goldanteil stets zwischen 30 und 9o Gewichtsprozent
betragen. Ein hartlötbares Metall mit einer Zusammensetzung, bei der Gold und Phosphor
innerhalb der voranstehend erwähnten Bereiche liegen und der Rest aus Nickel besteht,
ergibt eine hohe Lötfestigkeit.
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Die mit der Spitze des Drahtes zu verlötende Legierung wird wie folgt
hergestellt.
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Die Legierungsbestandteile werden in Pulverform gemäß der gewünschten
Metallzusammensetzung vermischt und das Gemisch in einer Edelgasatmosphäre sorgfältig
durchmischt. Das derart vorbereitete Gemisch wird unter Druck zu einem Block oder
zu einer Platte geformt. Nach dem Formen erfolgt ein erstes Sintern, anschließend
wird das Formgut in die gewünschte Größe geschnitten, um das Material für die Drahtspitze
zu erhalten. Falls ein kugelförmiges Material für die Spitze geformt werden soll,
wird das block-oder plattenförmige Spitze-Material in einer Schutzgasatmosphäre
mittels eines Lichtbogens aufgeschmolzen, wodurch sich die Schmelze infolge der
Oberflächenspannung der Legierung zu einem kugelförmigen Gebilde verformt. Falls
ein Spitze-Material anderer Gestalt erhalten werden soll, wird das block- oder plattenförmige
Spitze-Material einem zweiten Sintervorgang ausgesetzt, nach welchem die Oberfläche
des gesinterten Materials weiter verformt wird, um die gewünschte Gestalt zu erhalten.
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Die Herstellung der hartlötbaren Metallegierung geschieht wie folgt.
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Die erforderlichen Mengen jedes Metalls, das Bestandteil der Legierung
ist, werden miteinander vermischt.
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Die Mischung wird erhitzt, beispielsweise in einem Vakuumofen, der
durch Hochfrequenzinduktion auf eine Temperatur zwischen 900 bis 1000° C erhitzt
wird, bei der diese Metalle miteinander eine Legierung bilden. Die resultierende
Legierung wird einer mehrfachen Walz- und Hitzebehandlung ausgesetzt, um sie zu
einem Blatt auszuformen. Nach dem Schneiden wird das Blatt im allgemeinen in einer
Edelgasatmosphäre mittels einer Bogenhitze in eine Kugel geformt. Die erhaltene
kugelförmige Metallegierung hat im allgemeinen einen Durchmesser, der geringfügig
größer ist als der des Drahtkörpers.
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Um diese Legierungen mit der Spitze des Drahtkörpers hartlöten zu
können, werden das kugelförmige Spitze-Material und die kugelförmige, hartlötbare
Metallegierung am Ende des Wolframdrahtes angeordnet. Danach werden diese Legierungen
leicht gegen den Draht gepreßt, Wärme an die hartlötbare Metallegierung in einer
Edelgasatmosphäre angelegt und die hartlötbare Metallegierung auf eine Temperatur
von 950 bis 100° C erhitzt, wodurch das Spitze-Material mit dem Drahtende verlötet
wird. Danach wird der angelötete Teil geschliffen und poliert, so daß der Durchmesser
der Legierung dem Durchmesser des Drahtkörpers angepaßt'wird und der äußerste Teil
der Spitze der Legierung wird in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Drahtkörpers
geschlichtet bzw. eingeebnet. Auf diese Weise wird der widerstandsfeste Kontaktteil
erhalten. Bei einer Ausführungsform, bei der das block- oder plattenförmige Spitze-Material
sofort an die Spitze des Wolframdrahtes angelötet wird, kann der Lötvorgang in ähnlicher
Weise wie zuvor für das sphärische Spitze-Material beschrieben wurde, ausgetragen
werden.
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Ein auf diese Weise erhaltener Punktdruckdraht ist in der einzigen
Figur der Zeichnung dargestellt, in der eine Legierung 1 die durch Verschmelzen
der in ihr enthaltenen
Metalle gebildet wurde, an der Spitze eines
Wolframkörpers 2 mittels eines Lötmetalls 3 befestigt ist.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Anwendbarkeit werden
im folgenden spezifische Ausführungsbeispiele angegeben, die nur der Erläuterung
der Erfindung dienen und den Erfindungsgedanken in keiner Weise einschränken.
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Beispiel 1 Es wird eine Legierungsmischung der Zusammensetzung von
500s-34Ir-10Ru-6Pt Gewichtsprozenten vorbereitet.
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Das Pulver wurde zu einem sphärischen Körper aus einer Legierung der
PlatinmeLalle mit einem Durchmesser von o,6 mm in einer Schutzgasatmosphäre mittels
eines Lichtbogens geformt.
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Des weiteren wurde eine Mischung aus 82,5 Gewichtsprozent Gold und
17,5 Gewichtsprozent Nickel aufgeschmolzen und in einem Vakuumofen durch Hochfrequenzinduktionserwärmung
miteinander legiert. Die resultierende Legierung wurde wiederholt gewalzt und einer
Wärmebehandlung ausgesetzt, um ein Blatt zu bilden. Dieses Blatt wurde in eine gewünschte
Größe geschnitten und das Material in eine Lötmetallkugel mit einem Durchmesser
von ungefähr o,5 mm in einer Schutzgasatmosphäre mittels Lichtbogenhitze geformt.
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Die Lötmetallkugel und die Kugel aus den Metallen der Platingruppe,
wie sie zuvor beschrieben wurden, wurden an den Enden eines Wolframdrahtes, der
einen Durchmesser von o,35 mm aufweist, angeordnet. Nachdem diese Kugeln und der
Wolframdraht unter leichtem Druck gegeneinandergepreßt wurden, wurde ein Wärmestrahl
auf die Lötmetallkugel gerichtet.
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Unter dieser Bestrahlung wurde die Lötmetallkugel sofort aufgeschmolzen
und die Legierung aus den Metallen der Platingruppe an das Ende des Wolframdrahtes
angelötet. Danach wurde
der gelötete Teil des Drahtes geschliffen
und der äußere Durchmesser auf o,35 mm reduziert und des weiteren die Spitze rechteckförmig
geschliffen. Danach lag der Druckdraht in der gewünschten Form vor.
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Der Einsatz dieses Druckdrahtes in einem Druckkopf eines Punktdruckers
und der kontinuierliche Betrieb mit einem Aufpralldruck von 16 kp/cm² und einer
Druckgeschwindigkeit von 120 Schriftzeichen pro Sekunde über 709 Betriebsstunden
lief ohne Bruch des Wolframdrahtes oder des gelöteten Teils ab, und es wurde dabei
nur ein geringer Abrieb an der Spitze der Legierung aus den Platinmetallen festgestellt.
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Klare Schriftzeichen wurden während des gesamten Druckbetriebes erhalten,
ohne daß irgendeine Nachstellung während des Betriebes erforderlich gewesen wäre.
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Beispiel 2 Ein Druckdraht entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen
Verfahren wurde erzeugt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel aus Platinmetallen
mit einer Zusammensetzung von 550s-39Ir-6Ru Gewichtsprozenten verwendet wurde und
eine Lötmetallkugel mit 70 Gewichtsprozent Gold und 30 Gewichtsprozent Nickel.
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Der auf diese Weise hergestellte Druckdraht war kontinuierlich in
Betrieb für 700 Stunden in der gleichen Art wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde,
ohne daß eine Zerstörung auftrat. Während des gesamten Druckvorganges wurden klare
Schriftzeichen gedruckt, ohne daß es erforderlich war, irgendeine Nacheinstellung
vorzunehmen.
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Beispiel 3 Ein Druckdraht entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen
Prozedur wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Legierungskugel aus Platinmetallen
eine Zusammensetzung
von 630s-25Ir-8Rh-4Pd Gewichtsprozenten besaß
und die Lötmetallkugel aus 88 Gewichtsprozenten Gold, 10,5 Gewichtsprozenten Nickel
und 1,5 Gewichtsprozenten Phosphor sich zusammensetzte.
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Wenn dieser Druckdraht kontinuierlich während 600 Stunden-in der
in Beispiel 1 beschriebenen Art hämmerte, trat kein Schaden auf und klare Schriftzeichen
wurden während des gesamten Druckbetriebes gedruckt, ohne daß sich die Notwendigkeit
einer Nachstellung während des Betriebes ergab.
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Beispiel 4 Zunächst wurde eine Legierungskugel aus den Platinmetallen
in der in Beispiel 1 beschriebenen Art hergestellt.
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Dann wurde ein LöXmetall, bestehend aus 42 Gewichtsprozent Gold, 57,2
Gewichtsprozent Nickel und o,8 Gewichtsprozent Phosphor als Legierung hergestellt
und in der gleichen Art wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, in ein Blatt geformt.
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Das Blatt wurde auf eine Größe von o,7 mm x o,7 mm x o,5 mm zurechtgeschnitten
und das resultierende Blatt gleichförmig mit der Oberfläche der Legierungskugel
aus den Platinmetallen durch Hochfrequenz-Induktionsheizen verschmolzen. Die erhaltene
Kugel wurde gegen das Ende eines Wolframdrahtes gepreßt, der einen Durchmesser von
o,35 mm besaß und durch elektrisches Widerstandsheizen erhitzt, während der Wolframdraht
selbst gekühlt wurde. Auf diese Weise verschmolz das Lötmetall mit der Oberfläche
der Legierungskugel aus den Platinmetallen und diese wurden mit dem Ende des Wolframdrahtes
hartverlötet. Der hartgelötete Teil des Drahtes wurde in der gleichen Art wie sie
in Beispiel 1 beschrieben ist, geschliffen, um einen Druckdraht zu erhalten.
-
Wenn dieser Druckdraht kontinuierlich für 600 Stunden in der schon
im Beispiel 1 beschriebenen Weise zum kontinuierlichen Hämmern veranlaßt wurde,
trat keine Zerstörung auf und es wurden während der gesamten Druckdauer klare
Schriftzeichen
erhalten, ohne daß sich dabei die Notwendigkeit irgendeiner Nachstellung ergab.
-
Beispiel 5 Es wurde eine Kugel aus einer Platinmetallegierung zunächst
in. der gleichen Art wie in Beispiel 2 beschrieben ist, hergestellt. Dann wurde
ein Stück eines Lötmetalls, bestehend aus 84 Gewichtsprozenten Gold, 11,2 Gewichtsprozent
Nickel und 4,8 Gewichtsprozent Phosphor gemäß der im Beispiel 4 beschriebenen Verfahrensweise
hergestellt. Ein Druckdraht wurde erzeugt, indem-die zuvor beschriebene Legierungskugel
aus den Platinmetallen und das Hartlötmetallstück in der im Beispiel 4 beschriebenen
Weise miteinander verbunden wurden.
-
Wenn der Druckdraht für 600 Stunden in der gleichen Weise wie sie
in Beispiel 1 beschrieben ist, einen Hämmervorgang ausführte, trat keine Zerstörung
auf, und es wurden klare Schriftzeichen während des gesamten Druckvorganges erhalten,
ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner Nacheinstellung während des Betriebes
ergab.
-
Beispiel 6 Es wurde ein Druckdraht gemäß der im Beispiel 4 beschriebenen
Prozedur hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel aus Platinmetallen
gemäß Beispiel 3 verwendet wurde.
-
Ebenso wie in den zuvor beschriebenen Beispielen trat während eines
Hämmervorganges von 600 Stunden keine Zerstörung auf, und es wurden klare Schriftzeichen
während des gesamten Druckvorganges erhalten, ohne daß es notwendig wurde, irgendeine
Einstellung während des Betriebes vorzunehmen.
-
Beispiel 7 Es wurde ein Legierungspulver mit der Zusammensetzung
von 50 Re-420s-8Ta in Gewichtsprozenten hergestellt.
-
Das Pulver wurde zu einem sphärischen Körper geformt, der eine Legierung
aus den Platinmetallen und dem Ubergangsmetall mit einem Durchmesser von o,6 mm
darstellte, wobei eine Atmosphäre aus einem Schutzgas während der Lichtbogenerwärmung
zum Einsatz kam.
-
Ferner wurden 82 Gewichtsprozent Gold und 18 Gewichtsprozent Nickel
geschmolzen und miteinander in einem Vakuumofen mit Hilfe von Hochfrequenz-Induktionserwärmung
zusammen legiert und die erhaltene Legierung wiederholt gewalzt und wärmebehandelt,
um ein Blatt zu formen. Das Blatt wurde auf eine gewünschte Größe geschnitten und
das Material zu einer Lötmetallkugel mit einem Durchmesser von ungefähr o,5 mm in
einer Edelgasatmosphäre mittels Lichtbogenhitze umgeformt.
-
Die Lötmetallkugel und die Legierungskugel wurden in entsprechender
Reihenfolge an dem einen Ende eines Wolframdrahtes mit einem Durchmesser von o,35
mm angebracht.
-
Nachdem diese Kugeln und der Wolframdraht unter leichtem Druck gegeneinander
gepreßt waren, wurde ein Wärmestrahl gegen die Lötmetallkugel gerichtet. Unter dieser
Bestrahlung schmolz die Lötmetallkugel bei einer Temperatur von ungefähr 95o° C,
und die Legierungskugel wurde dadurch an das Ende des Wolframdrahtes angelötet.
Anschließend wurde der Lötmetallteil des Drahtes geschliffen und der äußere Durchmesser
auf o,35 mm reduziert und des weiteren die Spitze rechtecksförmig zugeschliffen,
so daß ein einsatzbereiter Druckdraht erhalten wurde.
-
Dieser Druckdraht wurde in einem Druckkopf eines Punktdruckers eingesetzt
und der Drucker mit einem Aufpralldruck von 16 kp/mm² und einer Druckgeschwindigkeit
von 180
Schriftzeichen pro Sekunde über 700 Stunden kontinuierlich
betrieben. Hierbei trat weder ein Bruch des Wolframdrahtes noch des hartgelöteten
Teiles auf und an der Spitze der Legierung wurde nur ein geringer Abrieb festgestellt.
Während des gesamten Druckvorganges wurden klare Schriftzeichen gedruckt, ohne daß
es notwendig war, irgendeine Nacheinstellung vorzunehmen.
-
Beispiel 8 Ein.Druckdraht wurde entsprechend dem in Beispiel 7 beschriebenen
Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel der Platinmetalle
und eines übergangsmetalles verwendet wurde, die eine Zusammensetzung in Gewichtsprozenten
von 60Re-300s-8.5Ta-1.5Pt hatte, während eine Lötmetallkugel verwendet wurde, die
75 Gewichtsprozent Gold und 25 Gewichtsprozent Nickel enthielt. Die Lötmetallkugel
wurde bei einer Temperatur von ungefähr 1000 C geschmolzen, um die Legierungskugel
mit dem Wolframdraht hartzulöten.
-
Wenn der erhaltene Druckdraht kontinuierlich während 700 Stunden
in der gleichen Weise wie sie im Beispiel 7 beschrieben ist, im Betrieb war, trat
keine Zerstörung auf und es wurden klare Schriftzeichen während des gesamten Druckvorganges
gedruckt, ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner Nacheinstellung während des
Betriebes ergab.
-
Beispiel 9 Ein Druckdraht gemäß dem Verfahren nach Beispiel 7 wurde
hergestellt, wobei anstelle der dort beschriebenen Legierung-eine Kugel aus einer
superharten Legierung mit der Zusammensetzung von 95 WC-5Co in Gewichtsprozenten
verwendet wurden, die einen Durchmesser von o,7 mm besaß und durch einen pulvermetallurgischen
Prozeß hergestellt wurde. Die verwendete Lötmetallkugel bestand aus 70 Gewichtsprozent
Gold
und 30 Gewichtsprozent Nickel. Die Lötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von
ungefähr 10500 C geschmolzen und verlötete die Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
-
Wenn der Druckdraht kontinuierlich während 7oo Betriebsstunden in
der gleichen Weise wie im Beispiel 7 beschrieben ist, ein Hämmern ausführte, trat
keine Zerstörung auf, und es wurden klare Schriftzeichen während des Druckvorganges
gedruckt, ohne daß sich die Notwendigkeit für irgendeine Nachstellung während des
Betriebes ergab.
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Beispiel lo Ein Druckdraht gemäß der im Beispiel 9 beschriebenen
Prozedur wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Kugel einer superharten Legierung
mit einer Zusammensetzung in Gewichtsprozenten von 83.5XC-4TiC-6TaC-6.5Co zum Einsatz
kam.
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Der so gewonnene Druckdraht hämmerte ununterbrochen über 700 Stunden,
ohne daß eine Zerstörung auftrat und es wurden während des gesamten Druckvorganges
klare Schriftzeichen erhalten, ohne daß es erforderlich wurde, irgendeine Nacheinstellung
während des Betriebes vorzunehmen.
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Beispiel 11 Ein Druckdraht entsprechend der Prozedur nach Beispiel
7 wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierung aus Platinmetallen und
einem übergangsmetall mit der Zusammensetzung von 50Re-420s-8Ta Gewichtsprozenten
verwendet wurde und eine Hartlötmetallkugel aus 88 Gewichtsprozenten Gold, 10,5
Gewichtsprozenten Nickel und 1,5 Gewichtsprozenten Phosphor. Die Hartlötmetallkugel
wurde bei einer Temperatur von ungefähr 9oo0 C geschmolzen und ergab eine Hartlötung
der Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
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Wenn der erhaltene Druckdraht ohne Unterlaß 700 Stunden in der gleichen
Weise wie sie im Beispiel 7 beschrieben ist, ein Hämmern ausführte, trat kein Schaden
auf und es wurden klare scharf abgegrenzte Schriftzeichen während des gesamten Druckvorganges
erhalten, ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner Nacheinstellung ergab.
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Beispiel 12 Es wurde ein Druckdraht entsprechend dem Verfahren nach
Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel entsprechend
BeispieL 8 verwendet wurde und eine Lötmetallkugel bestehend aus 84 Gewichtsprozent
Gold, 11,2 Gewichtsprozent Nickel und 4,8 Gewichtsprozent Phosphor Anwendung fand.
Die Lötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von ungefähr 9oo0 C geschmolzen und
führte zu einer Hartlötung der Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
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Wenn der Druckdraht einem kontinuierlichen Hämmervorgang über 700
Stunden in der gleichen Weise wie sie in Beispiel 7 beschrieben wurde, ausgesetzt
war, trat keine Zerstörung auf, und es wurden klare Schriftzeichen während der gesamten
Druckzeit erhalten, ohne daß es notwendig wurde, irgendeine Nacheinstellung während
des Betriebes vorzunehmen.
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Beispiel 13 Ein Druckdraht entsprechend der im Beispiel ?o beschriebenen
Prozedur wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Lötmetallkugel bestehend
aus 42 Gewichtsprozent Gold, 57,2 Gewichtsprozent Nickel und o,8 Gewichtsprozent
Phosphor zum Einsatz kam.
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Ebenso wie im Beispiel 7 zeigte der so hergestellte Druckdraht während
7oo Stunden eines Hämmerbetriebes keine Zerstörung, und es wurden klare Schriftzeichen
während
der gesamten Druckzeit erhalten, ohne daß sich die Notwendigkeit
ergab, irgendeine Nacheinstellung während des Drukkens vornehmen zu müssen.
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Beispiel 14 Ein Druckdraht gemäß dem im Beispiel 7 beschriebenen
Verfahren wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel eines übergangsmetalls
verwendet wurde, mit einer Zusammensetzung von 77Re-8Ta-15W Gewichtsprozenten.
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Die Lötmetallkugel bestand aus 75 Gewichtsprozent Gold und 25 Gewichtsprozent
Nickel. Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von ungefähr logo0 C geschmolzen
und führte zu einer Hartlötung der Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
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Wenn der Druckdraht kontinuierlich während 700 Stunden in der gleichen
Weise wie sie im Beispiel 7 beschrieben ist, einem kontinuierlichen Hämmervorgang
ausgesetzt wurde, trat keine Zerstörung auf, und es wurden klare Schriftzeichen
während des gesamten Druckvorganges gedruckt, ohne daß irgendeine Nacheinstellung
während des Betriebes erfordarlich wurde.
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Beispiel 15 Ein Druckdraht gemäß der im Beispiel 7 beschriebenen
Prozedur wurde erzeugt; mit der Ausnahme, daß eine Kugel einer Legierung eines Übergangsmetalls
und von Bor der Zusammensetzung 90Re-9Ta-1B Gewichtsprozent verwendet wurde.
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Eine Hartlötmetallkugel bestehend aus 75 Gewichtsprozent Gold und
25 Gewichtsprozent Nickel wurde eingesetzt. Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer
Temperatur von ungefähr logo0 C geschmolzen, um die Legierungskugel mit dem Wolframdraht
hartzulöten.
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Der Druckdraht zeigte während 700 Betriebsstunden gemäß der im Beispiel
7 beschriebenen Art keine Zerstörung,
und es wurden klare Schriftzeichen
während des gesamten Druckvorganges gedruckt, ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner
Nachstellung während des Betriebes ergab.
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Beispiel 16 Ein Druckdraht gemäß der Prozedur, die in Beispiel 7
beschrieben ist, wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Legierungskugel verwendet
wurde, die auch im Beispiel 14 zum Einsatz kam. Eine Hartlötmetallkugel bestehend
aus 84 Gewichtsprozent Gold, 11,2 Gewichtsprozent Nickel und 4,8 Gewichtsprozent
Phosphor wurde für die Hartlötung vorgesehen. Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer
Temperatur von ungefähr 9oo0 C geschmolzen und ergab eine Hartlötung der Legierungskugel
mit dem Wolframdraht.
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Auch hier galt wieder, daß während 700 Betriebsstunden keine Zerstörung
auftrat und daß scharf umrissene, klare Schriftzeichen während der gesamten Druckdauer
erhalten wurden, ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner Nacheinstellung während
des Betriebes ergab.
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Beispiel 17 Ein Druckdraht wurde gemäß der im Beispiel 7 beschriebenen
Prozedur erzeugt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel gemäß Beispiel 15 verwendet
wurde. Eine Hartlötmetallkugel bestehend aus 84 Gewichtsprozenten Gold, 11,2 Gewichtsprozent
Nickel und 4,8 Gewichtsprozent Phosphor wurde eingesetzt. Die Hartlötmetallkugel
wurde bei einer Temperatur von ungefähr 9oo C geschmolzen und führte zu einer Hartlötung
der Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
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Wenn der Druckdraht kontinuierlich während 700 Stunden in der gleichen
Weise wie sie im Beispiel 7 beschrieben ist, einen Hämmervorgang durchführte, erschien
keine Zerstörung und die während des Druckvorganges gedruckten
Schriftzeichen
ergaben ein scharf umrissenes, klares Schriftbild, ohne daß es erforderlich wurde,
während der Betriebsdauer irgendeine Nacheinstellung vornehmen zu müssen.
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Beispiel 18 Ein Druckdraht entsprechend der im Beispiel 7 beschriebenen
Prozedur wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Legierungskugel aus Platinmetallent
einem über gangsmetall und Bor mit einer Zusammensetzung von 69.5Re-200s-10Ta-0.5B
Gewichtsprozenten verwendet wurde, zusammen mit einer Hartlötmetallkugel, die aus
75 Gewichtsprozent Gold und 25 Gewichtsprozent Nickel bestand. Die Hartlötmetallkugel
wurde bei einer Temperatur von ungefähr logo0 C geschmolzen, um die Legierungskugel
mit dem Wolframdraht durch Hartlöten zu verbinden.
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Wenn der Druckdraht kontinuierlich für 700 Stunden in der gleichen
Weise wie sie im Beispiel 7 beschrieben ist, auf eine Unterlage hämmerte, trat keine
Zerstörung auf, und es wurden klare Schriftzeichen während der gesamten Druckperiode
gedruckt, ohne daß sich die Notwendigkeit irgendeiner Nacheinstellung während des
Betriebes ergab.
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Beispiel 19 Ein Druckdraht entsprechend der im Beispiel 7 beschriebenen
Prozedur wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Legierungskugel gemäß dem
Beispiel 18 präpariert wurde, und daß eine Hartlötmetallkugel bestehend aus 84 Gewichtsprozent
Gold, 11,2 Gewichtsprozent Nickel und 4,8 Gewichtsprozent Phosphor verwendet wurde.
Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von ungefähr 9oo0 C geschmolzen,
um eine Hartlötung zwischen der Legierungskugel und dem Wolframdraht zu bewirken.
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Wenn der Druckdraht dazu veranlaßt wurde, kontinuierlich für 700
Stunden in der gleichen Weise wie sie in
Beispiel 7 beschrieben
ist, gegen eine Unterlage zu hämmern, trat keinerlei Zerstörung im Druckdraht auf,
und es wurden während des gesamten Druckvorganges klare Schriftzeichen gedruckt,
ohne daß es erforderlich wurde, irgendeine Nacheinstellung während des Betriebes
durchzuführen.
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-Für Vergleichs zwecke wurden Druckdrähte entsprechend den nachstehend
beschriebenen Vergleichsbeispielen 1 bis 12 hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 1 Als Druckdraht wurde ein Wolframdraht mit einem
Durchmesser von 0,35.mm untersucht.
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Vergleichsbeispiel 2 Eine Kugel mit einem Durchmesser von o,6 mm.
einer Platinmetallegierung mit einer Zusammensetzung von 500s-34Ir-10ru-6Pt Gewichtsprozent
wurde direkt mit einem Wolframdraht verschweißt, der einen Durchmesser von o,35
mm aufwies und der verschweißte Teil wurde geschliffen, um den äußeren Durchmesser
auf o,35 mm zu verringern und einen dementsprechenden Druckdraht herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 3 Eine Hartlötmetallkugel von o,4 mm Durchmesser
der Zusammensetzung 80Au-20Pd Gewichtsprozent und eine Legierungskugel von Platinmetallen
des Vergleichsbeispiels 2 wurden der Reihe nach am Ende eines Wolframdrahtes mit
einem Durchmesser von o,35 mm angeordnet. Diese Kugeln wurden unter leichtem Druck
gegen den Wolframdraht gepreßt und ein Wärmestrahl auf die Hartlötmetallkugel gerichtet,
um die einzelnen Teile miteinander zu verlöten. Aus dem hartgelöteten Draht wurde
ein Druckdraht gemäß der im Vergleichsbeispiel 2 beschriebenen Prozedur hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 4 Ein Druckdraht wurde gemäß der im Vergleichsbeispiel
3 beschriebenen Prozedur hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Hartlötmetällkugel
der Zusammensetzung von 88 Gewichtsprozent Gold und 12 Gewichtsprozent Rhenium verwendet
wurde.
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Vergleichsbeispiel~5 Ein Druckdraht wurde gemäß der im Vergleichsbeispiel
3 beschriebenen Prozedur hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Hartlötmetallkugel
der Zusammensetzung 94Au-6Si Gewichtsprozent verwendet wurde.
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.Vergleichsbeispiel 6 Ein Druckdraht gemäß dem im Vergleichsbeispiel
3 angewandten Verfahren wurde hergestellt, wobei eine Hartlötmetallkugel die Zusammensetzung
92.5Au-7.5Ni Gewichtsprozent aufwies.
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Vergleichsbeispiel 7 Ein Druckdraht gemäß der im Vergleichsbeispiel
3 beschriebenen Prozedur wurde hergestellt, wobei eine Hartlötmetallkugel der Zusammensetzung
28Au-72Ni Gewichtsprozent verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel 8 Eine Hartlötmetallkugel von o,5 mm Durchmesser
mit der Zusammensetzung 88Au-12Ge Gewichtsprozent, eine Legierungskugel der Platinmetalle
und ein Übergangsmetall der Zusammensetzung von 50Re-420s-8Ta Gewichtsprozent wurden
in der angegebenen Reihenfolge am Ende eines Wolframdrahtes von o,35 mm Durchmesser
angeordnet. Diese Kugeln wurden unter leichtem Druck gegen das Drahtende angepreßt
und ein Wärmestrahl
gegen die Hartlötmetallkugel gerichtet, um
diese bei einer Temperatur von ungefähr 4ovo0 C zum Schmelzen zu bringen, wodurch
die Legierungskugel und der Draht miteinander durch Hartlöten verbunden wurden.
Der hartgelötete Teil des Drahtes wurde geschliffen, um den äußeren Durchmesser
auf o,35 mm zu verringern und somit einen Druckdraht zu erhalten.
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Vergleichsbeispiel 9 Ein Druckdraht wurde gemäß der. im Vergleichsbeispiel
8 beschriebenen Prozedur hergestellt, mit der Ausnahme, daß statt dessen eine Hartlötmetallkugel
der Zusammensetzung von 87Au-13Pd Gewichtsprozent verwendet wurde. Die Hartlötmetallkugel
wurde bei einer Temperatur von ungefähr 13ovo0 C geschmolzen und führte zu einer
Hartlötung der Legierungskugel mit dem Wolframdraht.
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Vergleichsbeispiel 10 Ein Druckdraht gemäß dem im Vergleichsbeispiel
8 beschriebenen Verfahren wurde hergestellt, mit einer Kugel von o,7 mm Durchmesser
einer gesinterten superharten Legierung der Zusammensetzung von 95WC-5Co Gewichtsprozent.
Die verwendete Hartlötmetallkugel wies die Zusammensetzung 58Au-23Ag-19Cr in Gewichtsprozenten
auf. Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von ungefähr 860° C geschmolzen,
um die Legierungskugel mit dem Wolframdraht hartzulöten.
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Vergleichsbeispiel 11 Ein Druckdraht wurde gemäß der im Vergleichsbeispiel
8 beschriebenen Verfahrensweise hergestellt, wobei eine Kugel mit einem Durchmesser
von o,7 mm einer gesinterten superharten Legierung der Zusammensetzung von 83.5WC-4TiC-6TaC-6.5Co
Gewichtsprozenten zum Einsatz gelangte. Die verwendete Hartlötmetallkugel besaß
die Zusammensetzung 70Au-1oAg-1SCu-5Zn, wobei alle Zahlenangaben Gewichtsprozente
bedeuten.
Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer Temperatur von
ungefähr. 9oo0 C geschmolzen, um die Legierungskugel mit dem Wolframdraht hartzulöten.
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Vergleichsbeispiel 12 Ein Druckdraht wurde nach der im Vergleichsbeispiel
8 beschriebenen Verfahrensweise hergestellt, mit der Ausnahme, daß statt der dort
angegebenen Legierung eine Kugel won o,7 mm Durchmesser einer gesinterten superharten
Legierung der Zusammensetzung in Gewichtsprozenten von 95WC-5Co verwendet wurde.
Die Hartlötmetallkugel besaß eine Zusammensetzung in Gewichtsprozenten von 92.5Au-7.5Ni.
Die Hartlötmetallkugel wurde bei einer Temperatur- von ungefähr 9oo0 C aufgeschmolzen,
um die Hartlötverbindung zwischen der Legierungskugel und dem Wolframdraht zu erhalten.
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Ein Vergleichstest wurde zwischen den Druckdrähten nach den Beispieln
1 bis 19 und den Druckdrähten der Vergleichsbeispiel 1 bis 12 durchgeführt. Die
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt. Der Test bestand darin,
daß jeder der Druckdrähte in einen Druckkopf eingesetzt wurde und der Draht fortgesetzt
durch ein Farbband hindurch auf ein Druckpapier mit einem Aufpralldruck von 16 kp/mm2
und einer Druckgeschwindigkeit von 120 Schriftzeichen pro Sekunde bei den Vergleichsbeispielen
1 bis 7 und den Beispielen 1 bis 6 hämmerte oder mit einer Druckgeschwindigkeit
von 180 Schriftzeichen pro Sekunde für alle übrigen Beispiele.
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Tabelle 2
| Vergleichs- Abriebver- Bruchzustand in Anzahl der ge- |
| beispiel hältnis der Nähe des hartge- druckten Zeichen |
| Drahtspitze löteten Teils vor dem Bruch |
| 1 1.000 Drucken infolge des 4.3 x 107 |
| Abriebs der Spitze |
| nach 100 Stunden |
| unmöglich |
| 2 0.008 Bruch am hartgelö- 7.5 x 107 |
| teten Teil nach |
| 175 Stunden |
| 3 geringer Bruch am hartgelö- 1.3 x 104 |
| teten Teil nach |
| 3 Stunden |
| 4 0.006 Bruch am hartgelö- 5.5 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 130 Stunden |
| 5 0.006 Bruch am hartgelö- 4.1 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 96 Stunden |
| 6 0.012 Bruch am hartgelö- 11.3 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 264 Stunden |
| 7 0.066 Bruch am hartgelö- 8.7 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 204 Stunden |
| 8 0.033 Bruch am hartgelö- 8.4 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 130 Stunden |
| 9 geringer Bruch am hartgelö- 0.19 x 107 |
| Abrieb teten Metallteil |
| nach 3 Stunden |
| 10 geringer Bruch am hartgelö- 3.2 x 107 |
| Abrieb teten Metallteil |
| nach 50 Stunden |
| 11 0.033 Bruch am hartgelö- 6.5 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 100 Stunden |
| 12 0.047 Bruch am hartgelö- 17.1 x 107 |
| teten Metallteil |
| nach 264 Stunden |
| Beispiel | Abriebver- f Bruchzustand in Anzahl der ge- |
| | hältnis der Nähe des hartge- druckten Zeichen |
| Drahtspitze löteten Teils |
| 1 0.066 kein Bruch nach über 30 x 107 |
| 700 Stunden |
| 2 0.079 kein Bruch nach über 30 x 107 |
| 700 Stunden |
| 3 0.046 kein Bruch nach über 25.6x 107 |
| 600 Stunden |
| 4 0.066 kein Bruch nach über 25.6x 107 |
| 600 Stunden |
| 5 0.079 kein Bruch nach über 25.6x 107 |
| 600 Stunden |
| 6 0.046 kein Bruch nach über 25.6x 107 |
| 600 Stunden |
| 7 0.067 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| 8 0.067 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| 9 0.200 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| | 10 | o.167 t kein Bruch nach 45.4 x 10' |
| | | 700 Stunden |
| | 11 | o.o67 t kein Bruch nach 45.4 x 10' |
| | | 700 Stunden |
| 12 | o.o67 i kein Bruch nach 45.4 x io7 |
| 700 Stunden |
| 13 0.200 kein Bruch nach 45.4 x 10' |
| 700 Stunden | |
| 14 0.100 | kein Bruch nach 45.4 x |
| 700 Stunden |
| 15 0.086 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| | 16 16 * o.loo kein Bruch nach 45.4 x 1o7 |
| 700 Stunden |
| 17 0.086 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| 18 0.067 kein Bruch nach 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
| 19 o.o67 | kein Bruch nach | 45.4 x 107 |
| 700 Stunden |
Aus der voranstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß der Druckdraht ein ausgezeichnetes
Betriebsverhalten aufweist und eine hohe Nutzung zuläßt.