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Beschreibung:
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie von einer Vorrichtung mit den
im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Merkmalen.
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Aus der DE-PS 1 539 848 ist es bekannt, in einer Preßform ein Metallpulver
(z.B. Silberpulver) und eine Pulvermischung aus einem Metall und einem Metalloxid
(z.B. Silber-Kadmiumoxid) zu schichten, zu pressen, und zu einem festen Block zu
sintern. Dieser gesinterte Block wird anschließend in den Rezipienten einer Vorwärtsstrangpresse
eingelegt und durch Strangpressen umgeformt. Das Umformen erfolgt dadurch, daß das
Verbundmaterial in üblicher Weise durch einen Preßkanal hindurchgepreßt wird, dessen
Querschnitt die Querschnittsform des umgeformten Halbzeuges bestimmt und ein flaches
Rechteck ist, wenn bandförmiges Halbzeug hergestellt wird.
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Das so hergestellte bandförmige Halbzeug besitzt einen gut schweiß-
und lötbaren Rücken (z.B. aus Silber) und eine kontaktgebende Schicht aus einem
gut leitfähigen Metall (z.B. aus Silber) und einem darin eingelagerten Metalloxid,
z.B. Kadmiumoxid. Nachteilig beim Stand der Technik ist, daß das durch Strangpressen
gewonnene Halbzeug einen Rücken aufweist, dessen Dicke über die Länge des bandförmigen
Halbzeugs erheblichen Schwankungen unterworfen ist; diese Dickenschwankungen haben
ihre Ursache darin, daß das Material des Blocks im Rezipienten der Strangpresse
während des Vorwärtsstrangpressens Verwirbelungen unterworfen ist.
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Zur Herstellung von stabförmigen Stromleitern, welche aus Aluminium
bestehen und allseitig mit Kupfer ummantelt sind, ist es bereits bekannt, in den
Aufnehmer oder Rezipienten einer Strangpresse einen zylindrischen Block aus Aluminium
einzulegen, welcher mit Kupfer ummantelt ist, und diesen Block nach dem Verfahren
des Rückwärtsstrangpressens (welches auch als indirektes Strangpressen bezeichnet
wird) umzuformen. Das Material wird dabei durch einen im Querschnitt kreisförmigen,
koaxial zur Längsachse des Rezipienten verlaufenden Preßkanal in der Strangpreßmatrize
hindurchgepreßt. Ein lediglich einseitig plattiertes Band läßt sich auf diese Weise
nicht herstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strangpreßverfahren
für den eingangs genannten Verwendungszweck anzugeben, nach welchem ein bandförmiges,
zwei-oder mehrschichtiges Halbzeug für elektrische Kontakte hergestellt werden kann,
bei dem die über die Länge des Halbzeugs auftretenden Schwankungen der Dicke der
Schichten wesentlich verringert sind. Ausserdem soll eine wirtschaftlich arbeitende
Strangpresse zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden. Das Verfahren und
die Strangpresse sollen sich besonders eignen zum Herstellen eines Kontakthalbzeugs,
welches eine metallische oder überwiegend metallische, insbesondere pulvermetallurgisch
hergestellte und zur Kontaktgabe bestimmte Schicht auf seiner einen Seite (der Vorderseite)
und eine davon verschieden zusammengesetzte, metallische, schweiß- oder lötbare
Schicht auf seiner anderen Seite (der Rückseite) aufweist.
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Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Durch das neue Verfahren wird ein Block, welcher das Material für eine der Schichten
des Halb-und zeugs als Ker,i/für die anderen Schichten des Halbzeugs als Mäntel
enthält, nicht, wie bislang üblich, nur durch einen, sondern gleichzeitig durch
zwei oder mehrere Preßkanäle hindurchgepreßt, welche um die Längsachse des Blocks
herum angeordnet sind. Auf diese Weise entstehen gleichzeitig mehrere Stränge, welche
auf ihrer der Längsachse des Blocks zugewandten Seite jenes Material aufweisen,
aus welchem der Kern des Blocks besteht, und welche auf ihrer gegenüberliegenden,
der Längsachse des Blocks abgewandten Seite aus jenem Material bestehen, aus welchem
der Außenmantel des Blocks gebildet ist. Dabei ist es grundsätzlich unerheblich,
ob das Material für die kontaktgebende Vorderseite des bandförmigen Halbzeugs den
Kern oder den Mantel des Blocks bildet. Zweckmäßigerweise wird man jedoch den Mantel
des Blocks aus dem fließfähigeren Material bilden; dies wird in der Regel das Material
sein, welches für den Rücken des Halbzeuges vorgesehen ist, also insbesondere Silber
oder Kupfer oder Legierungen dieser beiden Metalle.
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Das Umformen des Blocks geschieht erfindungsgemäß durch Rückwärtsstrangpressen.
Dies hat den Vorteil, daß das Material des Blocks sich nicht an der Rezipientenwand
entlang bewegen muss. Im Vergleich zu dem Verfahren des Vorwärtsstrangpressens (welches
auch als direktes
Strangpressen bezeichnet wird) treten wesentlich
geringere Reibungskräfte auf; dieses geht mit einer Kraftersparnis in der Größenordnung
von 20 % bis 30 % einher. Weil die Oberfläche des Mantels des Blocks sich nicht
an der Rezipientenwand entlang bewegt,sondern -wenn man von dem Bereich unmittelbar
vor der Preßmatrize absieht - in Ruhe verbleibt, wird das Material des Blocks wesentlich
weniger stark verwirbelt als beim Vorwärtsstrangpressen, und dies hat zur Folge,
daß Schichtdickenschwankungen im bandförmigen Halbzeug wesentlich geringer ausfallen
als bei der Herstellung eines entsprechenden Halbzeuges durch das bekannte Verfahren
des Vorwärtsstrangpressens.
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Die besondere Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegenüber dem bekannten
Verfahren des Vorwärtsstrangpressens ergibt sich zum einen aus der Kraftersparnis
und zum anderen aus der wesentlich gleichmäßigeren Schichtdicke, welche es erlaubt,
mit geringeren Schichtdicken zu arbeiten und damit den Edelmetalleinsatz, der die
Kosten eines Halbzeuges für elektrische Kontakte wesentlich mitbestimmt, zu senken.
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Falls die durch das Rückwärtsstrangpressen erzeugten Stränge noch
nicht die gewünschte Querschnittsform haben, - z.B. weil die Preßkanäle, aus welche.n
sie austreten, im Querschnitt die Gestalt von Kreisegmenten haben -dann formt man
sie nachträglich in den gewünschten rechteckigen Querschnitt um, wozu man sie durch
ein Walzwerk führen kann, durch welches im wesentlichen nur
die
Querschnittsform geändert wird, wohingegen die Größe der Querschnittsfläche nicht
mehr wesentlich reduziert werden muß, wenn man nicht aus anderen Gründen ein dünneres
Halbzeugband erhalten will.
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Eine zweite Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs 3. Die wesentliche Gemeinsamkeit der beiden in den Ansprüchen 1 und 3
niedergelegten Verfahren besteht darin, daß in beiden Fällen aus einem Block durch
einen einheitlichen Strangpreßvorgang gleichzeitig mehrere Stränge geformt werden,
welche das Material, aus dem der Außenmantel des Blocks gebildet ist, auf ihrer
der Längsachse des Blocks abgewandten Seite aufweisen, während sie das Material,
aus dem der Kern des Blocks gebildet ist, auf ihrer der Längsachse zugewandten Seite
aufweisen. Im Unterschied zum Verfahren gemäß Anspruch 1 wird beim Verfahren gemäß
Anspruch 3 das Material des Blocks jedoch nicht durch mehrere, voneinander unabhängige
Preßkanäle hindurchgepreßt, sondern es wird zunächst ein rohrförmiger Strang gebildet,
welcher das Material für die eine äußere Schicht des Halbzeugs als Innenmantel und
das Material für die andere äußere Schicht des Halbzeugs als Außenmantel enthält,
und dieser rohrförmige Strang, der aus Symmetriegründen zweckmäßigerweise hohlzylindrisch
sein sollte, wird im weiteren Verlauf des Preßvorganges durch Längsteilen in zwei
oder mehrere Teilstränge (Segmente) geteilt.
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Dieses Verfahren hat hinsichtlich der Dickenschwankungen
der
Schichten des Halbzeuges, des verminderten Kraftaufwandes und der Wirtschaftlichkeit
dieselben Vorteile wie das Verfahren gemäß Anspruch 1. Als weiterer Vorteil kommt
hinzu, daß man bei dem so hergestellten Halbzeug auch in den Flanken (den Schmalseiten
des Bandes) eine exakte Trennung zwischen dem Material für die kontaktgebende Schicht
und dem Material für die Rückseite des Halbzeugs erhält: Es ist gewährleistet, daß
das für den Rücken vorgesehene Material sich an den Flanken nicht bis zur kontaktgebenden
Seite des Bandes erstreckt (was gegebenenfalls die elektrischen Eigenschaften eines
aus dem Halbzeug hergestellten Kontaktstückes verschlechtern könnte), und ebenso
ist gewährleistet, daß sich das für die kontaktgebende Schicht vorgesehene Material
an den Flanken nicht bis zur Rückseite des Halbzeuges erstreckt (wodurch die Festigkeit
einer Löt- oder Schweißverbindung zwischen einem aus dem Halbzeug hergestellten
Kontaktstück und einen Kontaktträger beeinträchtigt werden könnte).
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Grundsätzlich könnte das Verfahren mit im Querschnitt rechteckigem
Block durchgeführt werden, und dementsprechend könnte man den Block in einen rohrförmigen
Strang von rechteckigem Querschnitt umformen und anschließend in vier im Querschnitt
rechteckige Stränge unterteilen und dadurch unmittelbar das gewünschte bandförmige
Halbzeug erhalten. Es wird jedoch bevorzugt, von einem zylindrischen Block auszugehen
und diesen in einen hohlzylindrischen Strang umzuformen, weil dann
das
Material des Blocks symmetrischer und gleichmäßiger fließen kann und sich in erwünschter
Weise auch gleichmäßig über den Querschnitt des sich bildenden hohlzylindrischen
Stranges verteilen kann. Wird dieser Strang geteilt, dann weisen die entstehenden
Teilstränge noch keinen rechteckigen Querschnitt auf. Das Umformen der Teilstränge
in Bänder mit rechteckigem Querschnitt könnte dadurch erfolgen, daß man die Preßkanäle
in der Strangpreßmatrize in Fließrichtung des Materials stetig von ihrer anfänglichen
kreisringsegmentförmigen Gestalt in eine rechteckige Querschnittsgestalt übergehen
läßt. Vorzugsweise führt man jedoch das Umformen des Bandes in die rechteckige Querschnittsgestalt
durch einen Walzvorgang durch.
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Eine Strangpresse, welche sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß
Patentanspruch 1 eignet, ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 6. Es handelt
sich dabei um eine rückwärtsarbeitende Strangpresse, deren Strangpreßmatrize zwei
oder mehrere Preßkanäle enthält, welche um die Längsachse des Rezipienten herum
angeordnet sind.
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Es wird empfohlen, die Anordnung so zu treffen, daß die Preßkanäle
die Längsachse des Rezipienten in kranzförmiger Anordnung möglichst weitgehend umschließen,
d.h. die Anordnung der Preßkanäle sollte im Querschnitt die Gestalt
eines
Ringes einnehmen, welcher durch die Stege, welche zwischen benachbarten Preßkanälen
bestehen bleiben, unterbrochen ist. Diese Stege werden, um ein möglichst ungestörtes
Fließen des Materials zu erreichen, möglichst schmal gehalten, wodurch eine weitgehende
Umschließung der Längsachse des Rezipienten durch die Preßkanäle erfolgt.
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Ebenfalls aus Gründen eines möglichst symmetrischen Fließens des Materials
wird bevorzugt, daß die Preßkanäle drehsymmetrisch in bezug auf die Längsachse des
Rezipienten angeordnet sind.
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Die Preßkanäle können im Querschnitt die Gestalt von Kreisringsegmenten
besitzen, welche gemeinsam die Längsachse des Rezipienten weitgehendumschließen
und dabei gemeinsam einen nur durch die Stege zwischen den Kreisringsegmenten unterbrochenen
Ring bilden. Eine solche Anordnung ist im Hinblick auf ein symmetrisches Fließen
des Materials vorteilhaft, insbesondere dann, wenn die Krümmungsmittelpunkte der
Kreissegmente auf der Längsachse des Rezipienten liegen. Allerdings haben die entstehenden
Stränge dann keinen rechteckigen Querschnitt, sondern einen entsprechend kreisringsegmentförmigen
Querschnitt und müssen durch Nachwalzen in Bänder mit rechteckigem Querschnitt umgeformt
werden, wobei der Grad des Nachwalzens dadurch verkleinert werden kann, daß man
die Krümmungsradien der Kreisringsegmente so ver-
größert, daß
sie größer sind ihr Abstand von der Längsachse des Rezipienten.
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Vorzugsweise werden die Preßkanäle so ausgebildet, daß sie im Querschnitt
die Gestalt eines Rechtecks besitzen. Diese Anordnung hat vor anderen Anordnungen
den großen Vorteil, daß man Bänder von rechteckigem Querschnitt erhält, welche unmittelbar
das gewünschte Halbzeug darstellen. Diese im Querschnitt rechteckigen Preßkanäle
sollten nach entsprechenden Kriterien wie die im Querschnitt kreisringsegmentförmigen
Preßkanäle angeordnet werden, d.h., sie sollten gemeinsam im Querschnitt einen Kranz
bilden, welcher die Längsachse des Rezipienten möglichst vollständig umschließt.
In jedem Fall -also sowohl bei Preßkanälen mit rechteckigem Querschnitt als auch
bei Preßkanälen mit kreisringsegmentförmigem Querschnitt - darf die Anordnung jedoch
nicht so getroffen werden, dass sich irgendwelche Preßkanäle in Umfangsrichtung
(bezogen auf die Längsachse des Rezipienten) überlappen. Dies bedeutet, daß ein
von der Längsachse des Rezipienten ausgehender Radiusvektor nicht zwei Preßkanäle
schneiden soll.
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Bei im Querschnitt rechteckigen Preßkanälen wird die Anordnung vorzugsweise
so getroffen, daß die Breitseiten der Rechtecke durch die senkrecht auf sie auftreffenden,
von der Längsachse des Rezipienten ausgehenden
Radien halbiert
werden, denn diese Anordnung weist eine den Aufbau der Strangpresse und ihren Betrieb
begünstigende Symmetrie auf. Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß die
Preßkanäle drehsymmetrisch in bezug auf die Längsachse des Rezipienten angeordnet
sind, was man dadurch erreicht, daß man die Abstände der Preßkanäle von der Längsachse
des Rezipienten gleich wählt und vorzugsweise auch die Preßkanäle untereinander
sämtlich gleich ausbildet.
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Am besten sieht man in der Strangpreßmatrize vier untereinander gleiche
Preßkanäle mit rechteckigem Querschnitt vor, welche alle denselben Abstand von der
Längsachse des Rezipienten aufweisen und durch Drehungen um jeweils 900 um diese
Achse ineinander überführt werden können.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 3 geeignete
Strangpresse ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 15. Es handelt sich
dabei um eine rückwärtsarbeitende Strangpresse, welche in ihrer Strangpreßmatrize
einen Preßkanal aufweist, der an seinem Eintrittsende zunächst ringförmigen Querschnitt
aufweist und sich anschließend in Fließrichtung des Blockmaterials in zwei oder
mehrere Zweigkanäle verzweigt. Wie bei der Besprechung des Verfahrens erwähnt wurde,
muss der Rezipient nicht zylindrisch ausgebildet sein und muss auch der ringförmige
Preßkanal nicht zylindrisch ausgebildet sein, wenn dies
auch aus
Gründen der Symmetrie bevorzugt wird; im Prinzip könnte der Rezipient eine im Querschnitt
rechteckige Aufnahmekammer besitzen und der ringförmige Preßkanal könnte rechteckige
Gestalt besitzen. Bei der bevorzugten kreisringförmigen Querschnittsgestaltung des
Preßkanals an seinem Eintrittsende, wobei der Mittelpunkt des Preßkanals auf der
Längsachse des Rezipienten liegen sollte, erhält man zunächst einen hohizylindrischen
Strang, welcher das Material, aus dem der Außenmantel des Blocks gebildet ist, in
einer gleichmäßig dicken Außenmantelschicht enthält, während er das Material, aus
dem der Kern des Blocks gebildet ist, in einer gleichmäßig dicken Innenmantelschicht
enthält.
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Das Umformen des zylindrischen Blocks in den hohlzylindrischen Strang
erfolgt mithin in vollkommener Symmetrie mit der Längsachse des Rezipienten als
Symmetrieachse. Der durch Rückwärtsstrangpressen gebildete Hohlstrang wird unmittelbar
anschließend aufgetrennt in mehrere Stränge, weil sich der ringförmige Preßkanal
längs in mehrere Zweigkanäle verzweigt. In diesen Zweigkanälen findet vorzugsweise
keine weitere Que.rschnittsverminderung der Stränge mehr statt, sie dienen vielmehr
nur der Trennung der Teilstränge, weshalb man die Zweigkanäle in Fließrichtung des
Blockmaterials zweckmäßig auseinanderstreben läßt.
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Haben die Zweigkanäle von vornherein eine rechteckige
Querschnittsgestalt,
dann erhält man unmittelbar das gewünschte bandförmige Halbzeug. Verwendet man jedoch
eine Preßmatrize, deren Preßkanal mit kreisringförmigem Querschnitt beginnt, dann
haben die Teilstränge, die gebildet werden, zunächst eine kreisringsegmentförmige
Querschnittsgestalt und bedürfen noch einer Umformung, um das gewünschte bandförmige
Halbzeug mit rechteckigem Querschnitt zu erhalten. Man kann dies - wie bereits erwähnt-
dadurch erzielen, daß man die Querschnittsgestalt der Zweigkanäle von der anfänglich
kreisringsegmentförmigen Gestalt stetig in einen rechteckigen Querschnitt überführt.
Vorzugsweise werden jedoch die Bänder durch Nachwalzen in rechteckige Querschnittsgestalt
überführt.
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Aus Gründen der Symmetrie sind die Zweigkanäle vorzugsweise untereinander
gleich ausgebildet und drehsymmetrisch in bezug auf die Längsachse des Rezipienten
angeordnet.
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Damit der durch das Rückwärtsstrangpressen zunächst gebildete rohrförmige
Strang ohne zu großen Kraftaufwand in Teilstränge längs unterteilt werden kann,
sind die Stege, durch welche die Zweigkanäle getrennt sind, vorzugsweise mit Schneiden
versehen. Diese Stege können zugleich den in der Preßmatrize gebildeten Kern des
anfänglich ringförmigen Preßkanals halten.
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Die Erfindung erlaubt nicht nur die Herstellung von zweischichtigem
Halbzeug für elektrische Kontakte, sondern auch von mehrschichtigem Halbzeug. Dazu
muss man lediglich
von entsprechend mehrschichtig aufgebauten Blöcken
ausgehen.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man in einem einzigen Durchlauf
zu Halbzeugen von sehr großer Länge gelangt, weil man mit sehr hohen Verformungsgraden
arbeiten kann, die mit einer entsprechend großen Längenzunahme -n auf die Ausgangslänge
des/in den bezogen auf die Ausgangslänge des/Rezipenenten der Strangpresse eingelegten
Blocks bzw. Bolzens - verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung
von Halbzeugen, deren kontaktgebende Schicht pulvermetallurgisch hergestellt wird
und selbst nicht gut lötbar oder schweißbar ist, sodaß man einen Rücken aus gut
schweißbarem oder lötbarem Material wie Silber oder Kupfer oder Legierungen davon
benötigt, um solche Kontaktstücke auf einen Kontaktträger auflöten oder aufschweißen
zu können. Solche pulvermetallurgisch hergestellte Kontaktwerkstoffe sind insbesondere
die Silber/ Metalloxid-Werkstoffe und Silber/Graphit-Werkstoffe, welche sich durch
eine geringe Verschweißneigung auszeichnen, sowie Werkstoffe für elektrische Kontakte
in Vakuumschaltern, insbesondere auf der Basis Cu/Cr und Cu/W. Solche Werkstoffe
lassen sich mit Vorteil durch Strangpressen herstellen. Die Erfindung ist aber auch
wirtschaftlich anwendbar in der Herstellung von Halbzeugen für elektrische Kontakte,
welche rein metallisch sind und auch
allein durch Walzplattierverfahren
nach dem Stand der Technik hergestellt werden könnten. Der Vorteil gegenüber bekannten
Walzplattierverfahren liegt darin, daß man wegen der hohen möglichen Verformungsgrade
sehr lange Bänder bereits in einem einzigen Durchlauf erhält.
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Der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefügten schematischen
Zeichnungen,welche Ausführungsbeispiele der Erfindung illustrieren.
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Figur 1 zeigt eine Strangpresse im Längsschnitt, Figur 2 zeigt in
vergrößertem Maßstab die Vorderansicht der Strangpreßmatrize, welche in der Strangpresse
gemäß Fig. 1 angeordnet ist, Figur 3 zeigt die Strangpreßmatrize aus Fig. 2 im Längsschnitt
entlang der Schnittlinie III-III gemäß Fig. 2, die Figuren 4 bis 8 zeigen Vorderansichten
abgewandelter Strangpreßmatrizen, welche ebenfalls in einer Strangpresse, wie sie
in Fig. 1 dargestellt ist, zum Einsatz gelangen können, Figur 9 zeigt den Längsschnitt
entlang der Schnittlinie IX-IX durch die in Fig. 8 dargestellte Strangpreßmatrize,
und die
Figur 10 zeigt den Längsschnitt entlang der Schnittlinie
X-X durch die in Fig. 8 dargestellte Strangpreßmatrize.
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In den Darstellungen der verschiedenen Strangpreßmatrizen sind gleiche
oder einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet
worden.
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Die Figur 1 zeigt die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen
Elemente einer Strangpresse zum indirekten Strangpressen, bestehend aus einem Aufnehmer
oder Rezipienten 1 zur Aufnahme des umzuformenden Blocks 2, welcher im gezeichneten
Beispiel ein zylindrischer Bolzen ist; dementsprechend ist der Innenraum des Rezipienten
1 ebenfalls zylindrisch ausgebildet. An seinem einen Ende wird der Rezipient 1 durch
einen entfernbaren Gegenhalter 3 verschlossen, und am gegenüberliegenden Ende taucht
in den Rezipienten eine zweiteilige Preßmatrize 5 ein, welche in Richtung der Längsachse
6 des Rezipienten verschieblich ist und deren Aussendurchmesser dem Innendurchmesser
des Rezipienten 1 eng angepaßt ist. Die Rückseite der Preßmatrize 5 wird durch einen
Preßstempel 4 beaufschlagt, welcher den für den Strangpreßvorgang nötigen Preßdruck
auf die Preßmatrize und damit auf den Bolzen 2 ausübt; dieser Preßdruck wird vom
Gegenhalter 3 aufgenommen.
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Den Aufbau der Preßmatrize zeigen im Detail die Fig. 2 und 3. Die
Preßmatrize umfaßt einen Preßmatrizen-
Halter 5b, dessen Aussendurchmesser
auf den Innendurchmesser des Rezipienten 1 abgestimmt ist, sodaß dieser Halter ungehindert,
jedoch mit möglichst wenig radialem Spiel im Rezipienten längs verschiebbar ist.
An seiner Vorderseite ist der Preßmatrizen-Halter 5b mit einer kurzen zylindrischen,
koaxial angeordneten Ausnehmung versehen, in welche spielfrei ein Preßmatrizen-Einsatz
5a in Gestalt einer kreisrunden Scheibe eingesetzt ist.
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Die ebene Vorderseite 13 des Preßmatrizeneinsatzes 5a fluchtet mit
der kreisringförmigen Vorderseite des Preßmatrizenhalters 5b.
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Im Preßmatrizeneinsatz 5a befinden sich 4 untereinander gleiche Preßkanäle
7 mit rechteckigem Querschnitt, welche denselben Abstand von der Längsachse 6 des
Rezipienten aufweisen und von den entsprechenden Abstandsgeraden, die einander unter
rechten Winkeln auf der Längsachse 6 schneiden, mittig getroffen werden. Die Anordnung
ist demnach drehsymmetrisch in der Weise, daß die Preßkanäle 7 nach Drehungen um
900 um die Längsachse 6 mit sich selbst zur Deckung gebracht werden. Die Preßkanäle
7 bilden im Querschnitt eine kranz förmige Anordnung, in deren Zentrum die Längsachse
6 liegt; die Längsachse 6 wird von dieser Anordnung weitgehend umschlossen, lediglich
an den unvermeidlichen Stegen 8 zwischen benachbarten Preßkanälen 7 ist die Umschließung
der Längsachse 6 durch die Preßkanäle 7 durchbrochen.
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Noch innerhalb des Preßmatrizeneinsatzes 5a gehen die Preßkanäle 7
in geradlinige, mit ihnen fluchtende Führungskanäle 9 über, welche einen größeren
Querschnitt aufweisen und sich in den Preßmatrizenhalter 5b fortsetzen, ihn durchqueren
, sich dann weiter in den Preßstempel 4 hinein fortsetzen und diesen ebenfalls durchqueren.
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Damit die Führungskanäle 9 in dem Preßmatrizeneinsatz und dem Preßmatrizenhalter
exakt miteinander fluchten, sind in beiden Teilen Zentrierbohrungen 10 und 11 vorgesehen,
in welche Zylinderstifte 12 eingeschoben werden, welche für die nötige Zentrierung
sorgen.
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Der Bolzen 2, welcher in den Rezipienten 1 eingelegt ist z.B.
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besitzt /einen Mantel 2a aus einem ersten Material und einen Kern
2b aus einem zweiten Material. Wird ein solcher Bolzen durch die Preßmatrize 5 hindurchgepreßt,
dann erhält man vier untereinander gleiche bandförmige Stränge, welche auf ihrer
der Längsachse 6 des Rezipienten abgewandten Seite aus dem ersten Material bestehen,
aus welchem auch der Mantel 2a des Bolzen gebildet ist, während sie auf ihrer der
Längsachse 6 zugewandten Seite aus dem zweiten Material bestehen, aus welchem der
Kern 2b des Bolzens gebildet ist.
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Die Stränge besitzen rechteckigen Querschnitt entsprechend dem Querschnitt
der Preßkanäle 7.
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Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Preßmatrize 5 könnte ersetzt
werden durch Preßmatrizen, deren Vorderansicht in den Fig. 4 bis 8 dargestellt ist.
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Die in Fig-. 4 dargestellte Preßmatrize enthält lediglich zwei untereinander
gleiche Preßkanäle 7 mit rechteckigem Querschnitt, welche parallel zueinander in
gleichem Abstand von der Längsachse 6 des Rezipienten angeordnet sind. Bei Verwendung
einer solchen Preßmatrize erhält man ähnliche bandförmige Stränge wie im Beispiel
der Fig. 2 und 3, jedoch ist die Verteilung der beiden Materialien an den Flanken
der Stränge weniger günstig.
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Etwas besser verhält sich in dieser Hinsicht die in Fig. 5 dargestellte
Preßmatrize 5, welche zwei untereinander gleiche, im selben Abstand von der Längsachse
6 des Rezipienten angeordnete, im Querschnitt kreisringsegmentförmig ausgebildete
Preßkanäle 7 aufweist, deren Krümmungsradien erheblich größer sind als ihr Abstand
von der Längsachse 6. Bei Verwendung einer solchen Preßmatrize erhält man allerdings
bandförmige Stränge, die entsprechend der Querschnittsform der Preßkanäle 7 leicht
gekrümmt sind und anschließend noch flach-gewalzt werden müssen.
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Die in Fig. 6 dargestellte Preßmatrize 5 enthält drei gleich ausgebildete
Preßkanäle 7 mit kreisringsegment-
förmigem Querschnitt in drehsymmetrischer
Anordnung in bezug auf die Längsachse 6 des Rezipienten (1200-Symmetrie).
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Vorteilhaft bei einer solchen Preßmatrize ist der symmetrische Aufbau,
der ein symmetrisches Fließen des Materials, aus dem der Bolzen 2 besteht, ermöglicht;
nachteilig ist jedoch, daß sie schwerer herzustellen ist, als die in den. Fig. 2
und 3 dargestellte Preßmatrize und daß ihre Verwendung zu Strängen führt, welche
entsprechend der Querschnittsform der Preßkanäle 7 gekrümmt sind und deshalb noch
flach-gewalzt werden müssen.
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Die in Fig. 7 dargestellte Preßmatrize ist in ihrem Aufbau der in
Fig. 6 dargestellten Preßmatrize sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin,
daß anstelle von drei Preßkanälen vier Preßkanäle mit kreisringsegmentförmigem Querschnitt
in symmetrischer Anordnung (900-Symmetrie) angeordnet sind.
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Bei der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Matrize enthält der Preßmatrizeneinsatz
5a einen koaxial angeordneten, im Querschnitt kreisringförmigen Preßkanal 7, welcher
sich wenige Millimeter hinter der Vorderseite 13 des Preßmatrizeneinsatzes 5a in
drei Zweigkanäle 7a verzweigt, welche in Fließrichtung des Materials radial auseinanderlaufen,
in einigem Abstand von der Verzweigungstelle ihren Querschnitt stufenartig erweitern
und sich von da ab als Führungskanäle 9a durch den Preßmatrizeneinsatz 5a und den
Preßmatrizenhalter 5b hindurch erstrecken.
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Der Kern 14 des Preßkanals 7 wird durch die zwischen den Zweigkanälen
7a gebildeten Stege 15 gehalten, welche an ihrer Vorderseite keilförmig zulaufend
als Schneiden 16 ausgebildet sind. Bei Verwendung einer solchen Preßmatrize 5 erhält
man Stränge, die entsprechend der Querschnittsgestalt der Zweigkanäle 7a gewölbt
ausgebildet sind und noch flachgewalzt werden müssen, um ein Band von rechteckigem
Querschnitt zu erhalten. Der Vorteil einer solchen Preßmatrize 5 liegt darin, daß
man bei ihrer Verwendung Stränge erhält, an deren Flanken eine saubere Trennung
zwischen den beiden Materialien gewährleistet ist, aus welchen der Bolzen 2, von
dem man ausgeht, besteht.
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Nachfolgend werden noch einige Ausführungsbeispiele der Herstellung
von bandförmigem Halbzeug für elektrische Kontakte angegeben, wobei mit einer Strangpresse
gearbeitet wurde, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Es wird eine Preßmatrize
5 verwendet, deren Preßkanäle 7 einen Querschnitt von 3,5 mm x 18 mm aufweisen und
6,5 mm lang sind.
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Beispiel 1: In den Rezipienten 1 der Strangpresse wird ein zylindrischer
Bolzen mit 520 mm Länge und einem Durchmesser von 105 mm eingelegt. Der Kern des
Bolzens hat einen Durchmesser von
97 mm und besteht aus Silber-Kadmiumoxid
mit 10 % Kadmiumoxidgehalt. Der 4 mm dicke Mantel besteht aus Silber.
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Der Bolzen wird auf eine Temperatur von 8500 C vorgewärmt und in den
Rezipienten 1 eingelegt, welcher auf eine Temperatur von 5000 C vorgewärmt ist.
Auf dieselbe Temperatur ist auch die Preßmatrize 5 aufgewärmt.
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Die Preßmatrize 5 wird mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 5 mm /s
in den Rezipienten hineinbewegt. Man erhält auf diese Weise ein bandförmiges Halbzeug,
welches 18 mm breit und 3,5 mm dick ist und auf seiner einen Seite aus Silber-Kadmiumoxid
und auf seiner anderen Seite aus Silber besteht.
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Das Strangpressen kann unter Luft oder unter Stickstoff als Schutzgas
erfolgen.
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Beispiel 2: DasBeispiel 1 wird dahingehend abgewandelt, daß ein Bolzen
verwendet wird, dessen Kern nicht aus Silber-Kadmiumoxid, sondern aus einer Legierung
von 91 % Silber und 9 % Kadmium besteht. Das Strangpressen erfolgt unter Stickstoff
oder unter Spaltgas als Schutzgas. Im übrigen bleiben die Parameter des Beispiels
1 unverändert. Man erhält ein bandförmiges Halbzeug, welches auf der einen Seite
aus Silber-Kadmium und auf der anderen Seite aus Silber besteht. Das Kadmium kann
nachträglich nach einem Verfahren der inneren Oxidation in Kadmiumoxid ungewandelt
werden.
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Beispiel 3: Das Beispiel 1 wird dahingehend abgewandelt, daß ein Bolzen
verwendet wird, dessen Kern nicht aus Silber-Kadmiumoxid, sondern aus Silber-Zinnoxid
mit einem Gehalt von 12 % Zinnoxid besteht. Die übrigen Parameter des Beispiels
1 bleiben unverändert. Man erhält auf diese Weise ein bandförmiges Halbzeug, welches
auf der einen Seite aus Silber-Zinnoxid und auf der anderen Seite aus Silber besteht.
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Beispiel 4: Das Beispiel 1 wird dahingehend abgewandelt, daß ein Bolzen
verwendet wird, dessen Kern nicht aus Silber-Kadmiumoxid, sondern aus Kupfer besteht.
Dieser Bolzen wird auf eine Temperatur von 650 - 700 OC vorgewärmt und unter Stickstoff
oder Spaltgas als Schutzgas durch Rückwärtsstrangpressen umgeformt. Die übrigen
Parameter des Beispiels 1 bleiben unverändert. Man erhält auf diese Weise ein bandförmiges
Halbzeug , welches auf der einen Seite aus Kupfer und auf der anderen Seite aus
Silber besteht.
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In den Beispielen 1 bis 3 kann man anstelle von Silber auch einen
anderen gut lötbaren Werkstoff verwenden, z.B.
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Kupfer oder eine hochschmelzende Lotlegierung, z.B. aus Silber mit
28 % Kupfer.
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Die erfindungsgemäßen Halbzeuge können anschließend zur Verbesserung
der Haftung der Schichten aneinander in an sich bekannter Weise einer Diffusionsglühung
oder zum Zwecke der Rekristallisation einer Rekristallisationglühung unterzogen
werden; außerdem ist es möglich, das Halbzeug zu dünneren Bändern, als die Strangpresse
sie liefert, zu walzen oder in einem Kalibrierwalzwerk zu kalibrieren.
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