DE3426284C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 27 12 366 bekannt. Bei ihr sind die Walzen­ rollen in den Preßkanal der Strangpresse integriert. Dabei ist nachteilig, daß die beim Strangpressen auftretenden hohen Kräfte auf die Walzenrollen ein­ wirken, so daß diese einem außerordentlich hohen Verschleiß unterliegen. Ferner erlauben es die hohen, auf die Walzenrollen einwirkenden Kräfte nicht, weichere Metalle wie z. B. Silber auf einen härteren Trägerwerkstoff aufzuwalzen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Anordnung der Walzenrollen im Preßkanal die Preßmatrize ausgerechnet dort schwächt, wo sie durch die hohen Preßkräfte besonders beansprucht ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so umzu­ gestalten, daß sie optimale Walzplattierbedingungen auch für weichere Plattiermetalle bietet und nur ge­ ringem Verschleiß unterliegt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der Weise verwendet, daß in den Rezipienten der Strangpresse ein prismatischer Block oder ein zylindrischer Bolzen eingelegt wird, welcher nur aus dem Material für eine der Schichten des herzustellenden Halbzeuges besteht, jedoch nicht das Material enthält, aus welchem die ihm aufzuplattierende(n) Schicht(en) des herzustellenden bandförmigen Halbzeugs ge­ bildet wird. Letzteres wird vielmehr gesondert als Band der Preßmatrize der Strangpresse zugeführt, wo es zwischen dem Ausgang des Preßkanals und dem Walzspalt mit dem aus dem Preßkanal austretenden Strang zusammenläuft. An dieser Stelle ist der Strangpreßvorgang schon beendet, das heißt, daß durch die Plattierwalzenrollen ein Metallband in gleichbleibender Dicke einem aus dem Preßkanal austretenden Strang, der ebenfalls eine gleich­ bleibende Dicke besitzt, aufplattiert wird, so daß man bei Einhaltung üblicher Walzplattierbedingungen davon ausgehen kann, daß in dem plattierten, band­ förmigen Halbzeug die Schichten des Bandes über die Länge des Bandes eine gleichbleibende Dicke auf­ weisen.

Die Anordnung der Plattierwalzenrollen unmittel­ bar anschließend an den Ausgang des Preßkanals hat den Vorteil, daß der Strang noch warm und - abge­ sehen von gegebenenfalls im Strang bestimmungsgemäß enthaltenen Metalloxiden - praktisch oxidfrei ist und deshalb eine für das Walzplattieren optimal vorbe­ reitete Oberfläche besitzt. Dies führt dazu, daß man im Vergleich zu anderen Verfahren der Her­ stellung von bandförmigem Halbzeug für elektrische Kontakte aus einem Verbundmaterial eine deutlich verbesserte Haftung zwischen den Schichten erhält, und zwar insbesondere in Fällen, in denen der durch Strangpressen umgeformte Strang Metalloxide (vor allem Kadmiumoxid, Indiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Kupferoxid, Wolframoxid und Molybdänoxid - jeweils einzeln oder in Kombination) enthält.

Es ist zweckmäßig, die beiden Plattierwalzen­ rollen unmittelbar dem Ausgang des Preßkanals nachzuordnen, weil man dann für sie keinen eigenen Antrieb benötigt, sondern sie freilaufend lagern kann. Für den nötigen Bandvorschub sorgt der aus dem Preßkanal austretende Strang selbst; die Walzenrollen dienen lediglich zum Aufbringen des nötigen Plattierdruckes und zur Seitenführung des Stranges und des gesondert zugeführten, mit dem Strang zusammenlaufenden Metallbandes, werden aber nicht durch die Preßkraft der Strangpresse beansprucht. Das Plattierwalzwerk läßt sich des­ halb mit relativ bescheidenem Aufwand verwirk­ lichen.

Die Anordnung der Walzenrollen dicht vor dem Ausgang des Preßkanals ist auch deshalb zweck­ mäßig, weil das gesondert zugeführte Metallband im Kontakt zur Preßmatrize oder durch einen in der Preßmatrize verlaufenden Zuführkanal hindurch dem Walzspalt zugeführt wird. Auf diese Weise kann das Metallband durch die ohnehin beheizte Preßmatrize vorgewärmt und dadurch der Plattier­ vorgang begünstigt werden, weil sich das Band auf dem Weg zum Walzspalt nicht wieder abkühlt. Zweckmäßigerweise bildet man zu diesem Zweck die Strangpreßmatrize zweiteilig aus, und zwar in der Weise, daß die Trennfläche zwischen den beiden Matrizenteilen quer zum Preßkanal ver­ läuft; den Preßkanal sieht man in Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise nur in einem der Matrizenteile vor und läßt ihn in der Trennfläche enden, und der Mündung des Preßkanals gegenüber­ liegend sieht man in dem zweiten Matrizenteil eine Ausnehmung vor, welche zum ersten Matrizen­ teil hin offen ist und die beiden Walzenrollen aufnimmt. Dies erlaubt einerseits eine äußerst kompakte Anordnung des Preßkanals und der Plattierwalzenrollen hintereinander und ermöglicht andererseits die Ausbildung eines Führungskanals für das Metallband in der Trennebene zwischen den beiden Matrizenteilen. Ein derart ange­ ordneter Führungskanal besitzt entsprechend der Temperatur der Strangpreßmatrize heiße Kanal­ wände und führt das Metallband genau dorthin, wo es benötigt wird, nämlich in den Walzspalt.

Für das gesondert zugeführte Metallband benötigt man keinen besonderen Vorschiebeantrieb, vielmehr wird es durch den Strang, welchem es aufplattiert wird, mitgenommen; es kann also frei von einer Vorratsrolle ablaufen. Vor dem Beginn eines jeden Plattiervorgangs, noch bevor die Strangpresse in Betrieb genommen wird, führt man das Metallband bereits von Hand in den Walzspalt ein und zieht es ein Stück weit durch den Walzspalt hindurch, so daß der aus der Strangpresse austretende Strang im Walzspalt auf das dort bereits vorhandene Metallband trifft und es mitnimmt.

Die Strangpresse ist zweckmäßigerweise als Vor­ wärtsstrangpresse ausgebildet, weil in diesem Fall die Ausbildung der Vorrichtung einfacher ist als bei Ausbildung einer Rückwärtsstrangpresse, denn bei einer Rückwärtsstrangpresse müßten zu­ sammen mit der Strangpreßmatrize auch das Walz­ werk und die Zuführeinrichtung für das Metallband in den Rezipienten hineinbewegt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich be­ sonders für die Herstellung von vollflächig plattiertem, bandförmigem Halbzeug; in diesem Fall besitzt die Matrize einen Preßkanal, der wenigstens in seinem Endabschnitt einen rechteckigen Quer­ schnitt aufweist, und dementsprechend wird ein Metallband zugeführt, welches in der Breite über­ einstimmt mit der Breite des Strangs, welcher aus dem Preßkanal austritt und welches zweckmäßigerweise durch einen Führungskanal zugeführt wird, dessen Querschnitt den Querschnitt des zugeführten Bandes nur um soviel übertrifft, wie nötig ist, um einen ungehinderten Durchlauf des Metallbandes zu gewähr­ leisten.

Anstatt das gesondert zulaufende Metallband dem aus der Strangpresse kommenden Strang ganzflächig aufzu­ plattieren, kann es ihm aber auch in Form eines schmaleren Streifens aufplattiert werden oder in eine Nut des Stranges eingelegt und mit dem Strang walzplattiert werden; im ersten Fall benötigt man ein entsprechend profiliertes Plattierwalzenrollen­ paar, im zweiten Fall benötigt man eine Preßmatrize mit einem Preßkanal, dessen Querschnitt zur Aus­ bildung der Nut im gepreßten Strang ein um den Quer­ schnitt der Nut vermindertes Rechteck ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich be­ sonders für die Herstellung von Halbzeugen für elek­ trische Kontakte, bei denen auf einen härteren Träger ein weicheres Plattiermetall wie z. B. Silber auf­ plattiert wird. Die Erfindung erlaubt nicht nur die Herstellung von zweischichtigem Halbzeug für elektrische Kontakte, sondern auch von mehrschichtigem Halbzeug. So läßt sich ein dreischichtiges Halbzeug zum Beispiel dadurch verwirklichen, daß das Metallband, welches zum Aufplattieren auf den aus der Strangpresse kommenden Strang in den Walzspalt eingeführt wird, bereits ein Bimetallband ist. Besteht das zugeführte Metallband aus mehr als zwei Schichten, erhält man mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend mehrschichtige bandförmige Halbzeuge. Eine weitere Möglichkeit, mehrschichtige Halbzeuge zu erzeugen, besteht darin, dem aus dem Preßkanal austretenden Strang beidseitig ein Metallband, welches selbst wieder­ um aus mehreren Schichten bestehen kann, aufzuplattieren. In diesem Fall benötigt man lediglich eine weitere Zu­ führeinrichtung für das zweite, aufzuplattierende Metall­ band, wobei die zweite Führungseinrichtung im Prinzip genauso ausgebildet sein kann wie die erste Führungsein­ richtung.

Der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die schematischen Zeichnungen, welche ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung illustrieren.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrich­ tung.

Fig. 2 zeigt als Detail in vergrößertem Maßstab die Preßmatrize der Vorrichtung mit einge­ setzten Walzenrollen im Längsschnitt.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht jenes Teils der Preßma­ trize, welcher den Preßkanal enthält, und zwar mit Blick auf das Ende des Preßkanals.

Fig. 4 zeigt die Ansicht der Preßmatrize mit Blick auf den Eingang des Preßkanals.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zeigt die wesent­ lichen Elemente einer Strangpresse für das Vorwärtsstrang­ pressen mit einem Aufnehmer oder Rezipienten (1) für einen Block (2). Der eingelegte Block (2) wird unter Zwischenfü­ gen einer Preßscheibe (3) durch einen Preßstempel (4) be­ aufschlagt und gegen eine zweiteilige Preßmatrize (5) ge­ drückt, welche mittels eines Matrizenhalters (6) gegen das dem Preßstempel (4) gegenüberliegende Ende des Rezipien­ ten (1) gedrückt wird und dessen Aufnahmekammer abschließt. Die Preßmatrize enthält in ihrem ersten, unmittelbar an den Rezipienten angrenzenden Teil (5 a) einen Preßkanal (7) mit rechteckigem Querschnitt. Der Preßkanal (7) liegt im Zentrum des ersten Matrizenteils (5 a).

Das zweite Matrizenteil (5 b) besitzt eine Ausnehmung (8), welche zum ersten Matrizenteil (5 a) hin offen ist und durch das erste Matrizenteil (5 a) abgeschlossen wird. In dieser Ausnehmung befinden sich zwei Plattierwalzenrollen (9 a und 9 b), in deren Walzspalt (10) der Preßkanal (7) ein­ mündet. In dem Vorsehen dieser Walzenrollen (9 a und 9 b) unterscheidet sich die Preßmatrize (5) wesentlich von ei­ ner herkömmlichen Preßmatrize.

Die Drehachsen (11 a und 11 b) der beiden Walzenrollen ver­ laufen parallel zu den beiden Breitseiten des Querschnitts des Preßkanales (7). Um den Preßkanal (7) möglichst weit in den Walzspalt (10) hineinführen zu können, befinden sich in der Oberfläche des ersten Matrizenteils (5 a), wel­ che an das zweite Matrizenteil (5 b) angrenzt und mithin zugleich die Trennfläche (12) zwischen den beiden Matri­ zenteilen (5 a und 5 b) bildet, teilzylindrische Ausneh­ mungen (13 a und 13 b), deren Radius dem Radius der Walzen­ rollen (9 a und 9 b) angepaßt ist; diese Ausnehmungen (13 a und 13 b) sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

In der unteren Hälfte der Trennfläche (12) ist ein fla­ cher Zuführkanal (14) mit rechteckigem Querschnitt vorge­ sehen, durch welchen hindurch ein Metallband (15) quer zum Preßkanal (7) in die Preßmatrize (5) eingeführt werden kann, bis es in den Eingriffsbereich der Walzenrolle (9 b) gelangt, durch den Spalt zwischen dieser Walzenrolle (9 b) und der Ausnehmung (13 b) im ersten Preßmatrizenteil hin­ durchgezogen und dabei um 90 Grad umgelenkt wird, wodurch es mit dem Strang (16), welcher aus dem Preß­ kanal ( 7) austritt, zusammenläuft und durch den von den Walzenrollen (9 a und 9 b) ausgeübten Preßdruck dem Strang (16) einseitig aufplattiert wird.

Wenn man einen entsprechenden Zuführkanal (15), wie er in Fig. 2 in der unteren Hälfte der Preßmatrize (5) vorge­ sehen ist, auch in der oberen Hälfte der Preßmatrize vor­ sieht, dann ist eine beidseitige Plattierung des Stranges (16) mit einem Metallband möglich.

Die Führung des Metallbandes (15) durch die Preßmatrize (5) hindurch bietet die Möglichkeit, das Metallband vor dem Plattiervorgang anzuwärmen und dadurch den Plattier­ vorgang zu begünstigen.

Der Abstand der beiden Walzenrollen (9 a und 9 b) vonein­ ander richtet sich nach der Dicke des Stranges (16) (also nach der Höhe des Preßkanals 7), nach der Dicke des ge­ sondert zugeführten Metallbandes (15) sowie nach dem Ver­ formungsgrad, den die Walzenrollen (9 a und 9 b) bewirken müssen, um eine einwandfreie Plattierung zu erhalten.

Die Walzenrollen (9 a und 9 b) sind freilaufend gelagert, sie werden durch den Strang (16) angetrieben.

Der Rezipient (1) und die Preßmatrize (5) sind beheizbar ausgebildet; die Heizeinrichtungen sind jedoch nicht dar­ gestellt, sie entsprechen dem Stand der Technik bei Strangpressen.

Mit der dargestellten Vorrichtung lassen sich zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten Halbzeuge für elektrische Kontakte herstellen:

Beispiel 1

Aus einer Legierung aus 91 Gew.-% Silber und 9 Gew.-% Kad­ mium wird ein zylindrischer Block mit einer Länge von 520 mm und einem Durchmesser von 105 mm gegossen und in den entsprechend zylindrisch ausgebildeten Rezipienten (1) der Vorrichtung eingelegt. Die Preßmatrize (5) besitzt in zentrischer Anordnung einen Preßkanal, welcher 25 mm breit, 10 mm hoch und 27 mm lang ist. In der Ausnehmung (8) der Preßmatrize (5) befinden sich Walzenrollen (9 a und 9 b) mit einem Durchmesser von jeweils 25 mm; sie bestehen in üblicher Weise aus einem gehärteten Warmarbeitsstahl. Der Abstand der Walzenrollen (die Höhe des Walzspaltes) be­ trägt 8 mm.

Der Bolzen aus der Silber-Kadmiumlegierung wird auf eine Temperatur von 850°C vorgewärmt und in den auf eine Tem­ peratur von ungefähr 500°C angewärmten Rezipienten ein­ gelegt. Auch die Preßmatrize wird auf eine Temperatur von ungefähr 500°C angewärmt. Der Preßstempel (4) wird mit einer Geschwindigkeit von 2,5 bis 3 mm/s vorgeschoben, wo­ durch ein Silber-Kadmium-Strang (16) durch den Preßkanal (7) hindurchgepreßt wird.

Das Silberband (15) kann kalt zugeführt werden, es erwärmt sich beim Durchlauf durch den Zuführkanal (14) in der Preßmatrize. Es ist aber auch möglich, das Silberband (15) vorzuwärmen.

Das Strangpressen und Walzplattieren erfolgen unter Schutzgas. Als Schutzgas eignet sich zum Beispiel Stick­ stoff oder auch Spaltgas.

Man erhält auf diese Weise ein bandförmiges Silber-Kad­ miumhalbzeug mit 8 mm Dicke und 25 mm Breite, in welchem das Kadmium nach einem Verfahren der inneren Oxidation nachträglich in Kadmiumoxid überführt werden kann.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wird dahingehend abgewandelt, daß anstelle eines Blocks aus Silber-Kadmium ein Block aus 90 Prozent Silber und 10 Prozent Kadmiumoxid, welcher pulvermetallur­ gisch hergestellt wurde, in den Rezipienten (1) eingelegt wird. Ein Arbeiten unter Schutzgas ist in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich, vielmehr können das Strang­ pressen und das Walzplattieren an Luft erfolgen. Alter­ nativ kann auch Stickstoff als Schutzgas verwendet werden.

Im übrigen entspricht das Beispiel 2 dem Beispiel 1. Man erhält ein bandförmiges Halbzeug mit Silber-Kadmiumoxid als kontaktgebender Schicht und mit Silber als lötbarem Rücken.

Beispiel 3

Das Beispiel 2 wird dahingehend abgewandelt, daß in den Rezipienten der Vorrichtung anstelle eines Blocks aus Silber-Kadmiumoxid ein Block aus 88 Gew.-% Silber und 12 Gew.-% Zinnoxid, welcher pulvermetallurgisch herge­ stellt wurde, eingelegt wird. Im übrigen wird wie im Bei­ spiel 2 gearbeitet.

Beispiel 4

Abweichend vom Beispiel 2 wird in den Rezipienten (1) ein Block aus Silber-Graphit mit 3 Gew.-% Graphitgehalt ein­ gelegt, nachdem der Block auf eine Temperatur von 780°C vorgewärmt wurde. Das Strangpressen und Walzplattieren er­ folgen unter Stickstoff als Schutzgas.

Beispiel 5

In Abwandlung des Beispiels 4 wird in den Rezipienten ein Block aus Kupfer-Graphit mit einem Gehalt von 3 Prozent Graphit eingelegt. Im übrigen wird wie im Beispiel 4 ge­ arbeitet.

In den vorstehenden Beispielen kann anstelle eines Silber­ bandes auch ein Band aus einem anderen gut lötbaren Werk­ stoff zugeführt werden, zum Beispiel ein Kupferband oder ein Band aus einer hoch schmelzenden Lotlegierung, zum Bei­ spiel aus Silber mit 28 Prozent Kupfer.

Die erfindungsgemäßen Halbzeuge können anschließend zur Verbesserung der Haftung in an sich bekannter Weise einer Diffusionsglühung oder zum Zwecke der Rekristallisation einer Rekristallisationsglühung unterzogen werden; außer­ dem ist es möglich, das Halbzeug in einem Kalibrierwalz­ werk zu kalibrieren. Außerdem steht es dem Fachmann frei, das Halbzeug in seiner Dicke durch nachfolgende Walzvor­ gänge zu vermindern, wenn man dünnere Bänder wünscht, als sie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geliefert werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung für die Herstellung eines bandförmigen Halbzeugs für elektrische Kontakte aus einem mehr­ schichtigen Verbundmaterial unter Verwendung einer Strangpresse mit einem Rezipienten zum Aufnehmen eines Blocks aus einem Material für eine der Schichten des Verbundmaterials und mit einer Strangpreßmatrize, in welcher sich ein im Querschnitt i. w. rechteckiger Preß­ kanal, ein Paar Plattierwalzenrollen, deren Drehachsen parallel zu den Breitseiten des Preßkanalquerschnitts liegen, und eine oder zwei Führungseinrichtungen befinden, durch welche ein bzw. zwei Metallbänder mit dem aus dem Rezipienten austretenden Strang aus dem Material für jene eine Schicht des Verbundmaterials zusammenlaufend in den Walzspalt einführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierwalzenrollen (9 a, 9 b) dem Ausgang des Preßkanals (7) nachgeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenrollen (9 a, 9 b) zur Änderung der Höhe des Walzspaltes (10) abstands­ veränderlich gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer quer geteilten Strangpreßmatrize (5), in welcher die Walzen­ rollen (9 a, 9 b) in einer Ausnehmung (8) des vorderen Matrizenteiles (5 b) angeordnet sind, welche zum hinteren Matrizenteil (5 a) hin offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkanal (7) im hinteren Matrizenteil (5 a) vorgesehen ist und in der Trennfläche (12) zwischen den beiden Matrizenteilen (5 a, 5 b) endet.