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Verfahren zur Herstellung von sehr feinen Drähten Sehr dünne MetalldräJhte
werden bisher aus einem vorgezogenen Draht hergestellt, indem,dieser Draht nacheinander
durch immer 'kleiner werdende Zieheisen gezogen wird. Die Feinheit .des Drahtes
macht diese Operation bei sehr kleinen Durchmessern sehr schwierig. Außerdem fällt
die stündlicheErzeugung der Maschinen, die annähernd proportional zu dem Dra'htduerschnitt
ist, bei diesen Durchmessern auf sehr geringeWerte, wodurch dieHerstellungskosten
sehr hoch werden. Daraus folgt, daB Drähte mit einem Durchmesser unter 5o Mikrorns
bisher nur bei solchen Anwendungen benutzt werden, wo sie unentbehrlich sind und
die erforderliche Menge so klein ist, daß ihre Kosten die Gesamtkosten des Gerätes
nicht stark beeinflussen, wie dies z. B. bei den Rahmenwicklungen der elektrischen
MeBgeräte der Fall ist.
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Ein Gebiet, wo es sehr wünschenswert wäre, über Verfähren zur Herstellung
sehr feiner Metalldrähte mit mäßigen Herstellungskosten zu verfügen, ist ,das Gebiet
der magnetischen Materialien für Hochfrequenzan@lagen. Diese Materialien sollen
nämlich unterteilt sein, um die schädliche Wirkung der Wirbelströme zu begrenzen.
Diese Ströme rufen einerseits einen Energieverlust hervor, welcher den Gütefaktor
der Wicklungen .herabsetzt, und andererseits
ein magnetisches Gegenfeld,
welches dem Hauptfeld entgegenwirkt und so die induktive Wirkung des Materials vermindert.
Es läßt sich, zeigen, daß diese schädliche Wirkung proportional zu dem- Quadrat
der Frequenz und zu dem Quad'rät der Stärke :der Bänder oder des Durchmessers der
Drähte ist, welche die Elemente bilden. Man 'kann demnach die Materialien bei um
so höheren Frequenzen verwenden, je feiner die Drähte sind; aus <denen sie bestehen.
Beispielsweise müßte man zur Herstellung von Induktionskernen hoher Güte über Drähte
mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 15 Mikrons für roo,kHz und
von Mikrone für a50 kHz verfügen.
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Gemäß der Erfindung stellt man sehr dünne Drähte her, indem man die
in einer Metallhülle eingeschlossenen Drähte vieht, wobei sie von der Hülle mittels
eines Stoffes, z. B. eines ikrümeligen Feststoffes, eines sehr feinkörnigen Pulvers
oder sogar einfach durch eine Oxvdschicht oder eine andere auf den Drähten niedergeschlagene
Verbindung räumlich getrennt sind. Dieser Trennstoff 'kann auch dazu dienen, die
Haftung zwischen den Drähten oder zwischen Drähten und Hülle zu vermeiden und die
Drähte elektrisch zu i,sol-ieren. Die Hülle kann einen erheblich größeren Durchmesser
besitzen als der oder die inneren Drähte, und man vermeidet so die Schwierigkeiten,
die sich aus der Feinheit der zu ziehenden Drähte er,-eben. Andererseits 'kann man
offenbar mit diesem Verfahren gleichzeitig eine große Anzahl von Drähten ziehen,
die in der gleichen Hülle eingeschlossen sind, wodurch sich eine beträchtliche Verminderung
der Herstellungskosten der Drähte ergibt.
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Die folgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung ,bezieht
sich im besonderen auf die Herstellung eines Materials, das für magnetische Kerne
und Wirklungen bestimmt ist. Es sei jedoch hervorgehoben., daß die Erfindung sich
auch auf andere Verwendungen von sehr feinen Metalldrähten bezieht, wie Rahmenwicklungen
für elektrische Meßgeräte, Kabel mit sehr biegsamen Leitern für bewegliche Geräte,
Fäden, Gewebe usw. ebenso wie auf alle anderen Ausführungen, welche die Verwendung
von sehr feinen Metalldrähten erfordern.
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Die Erfindung beruht auf der experimentellen Feststellung, daß, wenn
man unter ein und derselben zylindrischen Hülle Metalldrähte zieht, die durch einen
krümeligen oder pulverförmigen Stoff getrennt sind, das Ganze schließlich sich zu
einem einzigen ßlöck auszieht, als wenn es sich um ein homogenes Material handelte.
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Die Einfügung eines Trennstoffes zwischen die Drähte ist zweckmäßig,
um das Aneinanderbacken zu vermeiden, wenn man sie nach der Operation trennen will.
Außerdem ist es, wenn man gleichzeitig mehrere Drähte ziehen muß und diese einen
Kreisquerschnitt behalten sollen, erforderlich, zwischen die Drähte eine genügend
große Menge des Trennstoffes einzufügen, um zu vermeiden, daß diese Drähte sieh
gegenseitig abflachen. Bei magnetischen Kernen für Wechselströme ist es zur Beschränkung
der Wir<belstromverluste nötig, dal3 'in dem fertigen Erzeugnis die einzelnen
Drähte elektri,sch gegeneinander isoliert sind. Eine solche Isolierung kann auf
die auf den Gebrauchsdurchmesser gezogenen Drähte aufgebracht werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung.gestattet die beschriebene
Herstellungsweise auch, unmittelbar Bündel von elektrisch gegeneinander isolierten
Drähten zu erhalten. Zu diesem Zweck braucht man nur als Trennstoff zwischen den
vorgezogenen Drähten einen elektrischen Isolierstoff zu verwenden.
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Der Trennstoff muß außerdem, ohne seine charakteristischen Eigenschaften
zu verlieren, die Glühtemperatur der Metalle, der Drähte und der Hülle aushalten
können.
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Als Trennstoff kann man beispielsweise Metalloxv:de, wie Magnesia,
Tonerde, Kupferoxyd, Zinkoxyd, Eisenoxyd, oder Metallsalze verwenden, die bei hoher
Temperatur stabil sind, wie die Silikate, oder auch Gemische von Oxyden und Salzen.
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Der Trennstoff kann durch irgendein bekanntes Verfahren eingebracht
werden. 1la@n kann ibeispietsweise aus ihm durch Lösung oder Suspension in einer
Flüssigkeit eine Milch von angemessener Konsistenz herstellen. Die Drähte werden
dann in dieser Milch getränkt und getrocknet. Man kann auch über den Draht Röhren
oder gelochte Perlen aufschieben. .die aus einem krümeligen Stoff oder gepreßten
Pulver hergestellt sind. Wenn das Oxyd oder ein Salz des Metalls, aus welchem die
Drähte bestehen, als Trennstoff verwendet werden kann; kann .man einfach diesen
Draht oxydieren oder durch Wärmewirkung und/oder auf chemi,sahem Wege umwandeln,
bevor oder nachdem er in die Hülle eingebracht wird. Man kann auch den Metalldraht
mit einer Schicht eines anderen Metalls umkleiden, welches dann, wie oben beschrieben,
oxydiert oder umgewandelt wird.
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Die mit dem Trennstoff überzogenen Drähte werden zu einem Bündel vereinigt,
und dieses Bündel wird in die Hülle eingebradht"die beiepielsweise aus einem Metallrohr
bestehen kann. Man 'kann außerdem, während das Bündelhergestellt und in die Hülle
eingebracht wird, eine gewisse Menge ,des Treamstoffes in Pulverform zugeben, um
diese Hülle gut auszufüllen.
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Die Einführung des Bündels in die Hülle kann wesentlich erleichtert
werden, wenn man als Hülle eine in der Längsrichtung geschlitzte Hülse verwendet.
Eine soldhe Hülse ist leicht herzustellen, indem man ein Metallband um das Bündel
der vorgezogenen Drähte in der Längsrichtung zusammenbiegt. Man kann auch eine Hülse
mit zwei Längsschtitzen herstellen, indem man um das Bündel zwei Bänder herumbiegt,
von denen jedes eine Hälfte des Umfanges bedeckt. Es wurde festgestellt, daß das
Vorhandensein der Längsschlitze `kein Hindernis für das Ziehen bildet.
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Um zu vermeiden, daß die Drähte oder der Trenn-Stoff aus :dem oder
den Schlitzen austreten, kann man gegebenenfalls d=ie erste geschlitzte Hülse mit
einer zweiten ,geschlitzten Hülse umgeben, wobei zu
beachten ist,
daß der oder die Schlitze der zweiten Hülse nicht gegenüber dem oder den Schlitzen
der ersten flüfse zu liegen kommen.
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Die die Drähte enthaltende Hülle wird dann angezogen, wobei sie nach
bekannten Verfahren zwischendurch geglüht wird. Zur Herstellung von sehr feinen
Drähten kann es, um nicht bis auf zu kleine Ziehdurchmesser herabgehen zu müssen,
vorteilhaft sein, hei einem gewissen Durchrnes-ser abzubrechen, die Hülle gegebenenfalls
nach einem der unten beschriebenen Verfahren abzune'h'men und mit Ililfe von mehreren
so erhaltenen Bündeln, die gegebenenfalls nach einem der oben beschriebenen \ erfahren
wieder isoliert werden, ein nettes Bündel zu bilden, welches in eine Hülle von größerem
Durchmesser, an welcher dann die Ziehbehandlung fortgesetzt wird,-eingebracht wird.
DieseMaßnahme kann so oft wiederholt werden wie es für notwendig gehalten wird.
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Wenn es nötig ist, die metallische Rohrhülle oder Hüllen abzunehmen,
kann man in an sich bekannter Weise auf chemischen, mechanischen oder thermischen
Wegen vorgehen.
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Geht man auf chemischem Wege vor, so wird die 1-lülle in einem geeigneten
Reagens aufgelöst. Diese Methode (hat den Nachteil, da,ß der Trennstoff und die
Drähte der Einwirkung des Reagens ausgesetzt werden, sofern die Reaktion nicht gerade
in dem Augenblick unterbrochen wird, wo der Angriff der lfülle beendet ist. Andernfalls
ist es angebracht, für die Hülle und die Drähte verschiedene Metalle zu verwenden
und ein Reagens zu wählen, welches die Drähte nicht angreift. Beispielsweise kann
man Drähte aus einer magnetischen Eisen-Nickel-Legierung in Hüllen aus Eisen ziehen
und dann das Eisen in Schwefelsäure auflösen, welche die Eisen-Nickel-Legierung
nicht angreift. In einem solchen Falle wird es im allgemeinen nötig sein, falls
die Drähte zur Herstellung eines magnetischen Kernes oder einer magnetischen Wicklung
gestimmt sind, ihre. Isolierung beispielsweise durch Lackierung oder hinaillierung
wiederherzustellen.
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(Ircht man auf mechanischem Wege vor, so kann man eine Maschine derjenigen
Art verwenden, wie sie zum Abisolieren oder Abmanteln von Bleinia.ntel'kabeln benutzt
wird, d. h. welche das Rohr an beiden Enden eines Durchmessers einschneidet und
dann die beiden so gebildeten Bänder spreizt und abhebt. Einderartiges Verfahren
wird offenbar erleichtert, wenn man geschlitzte Hüllen, wie sie oben erwähnt wurden,
verwendet.
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Wenn man auf thermischem Wege vorgeht, kann man zur Herstellung der
Hülle oder Hüllen ein :Metall verwenden, dessen Schmelztemperatur unter derjenigen
der Drähte und des Trennstoffes liegt. Man kann dann die Hülle oder Hüllen durch
Schmelzen entfernen, indem man das umhüllte Bündel durch einen Ofen laufen läßt,
dessen Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt der Hülle oder Hüllen und demjenigen
der Drähte und des Trennstoffes liegt.
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Man kann auch die Hülle in ein Oxyd oder ein Salz des Metalls, aus
dem sie besteht, umwandeln, das keine störende Wirkung für die spätere Herstellung
und/oder Verwendung des fertigen Produktes haben soll.
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Wenn man eine geschlitzte Hülse beim Ziehen von Drähten verwendet,
die zur Herstellung eines magnetischen Materials bestimmt sind, wird es unter bestimmten
Bedingungen möglich sein, die Hülse auf dem von ihr umgebenen Bündel zu
belassen. Das nicht geschlitzte Metallrohr sollte entfernt werden, da es
für die Wirbelströme einen Umlaufweg von großem Durchmesser bilden würde. Verwendet
man hingegen ein geschlitztes Rohr, so 'kann dieser Umlaufweg unterbrochen werden,
indem man die Ränder des odier der Schlitze gegeneinander elektrisch isoliert. Dies
'kann beispielsweise erreicht werden, indem man den Teil des Bandes; der auf die
Seite der Drähte kommt, mit einem isolierenden Metalloxyd oder salz überzüeht und
den Rändern einen geringen Überzug gibt oder indem man zwischen ihnen einen kleinen
Zwischenraum läßt. Man kann auch zwischen die Ränder res. Schlitzes ein Band eines
anderen Metalls einfügen, das nach dem Ziehen in ein elektrisch isolierendes Oxyd
oder Salz umgewandelt wird.
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Damit die Anwesenheit der Hülse die Wirbelströme nicht erhöht, muß
ferner die Stärke dieser Hülse in ,dem fert-igmi Erzeugnis von gleicher Größenordnung
sein wie der Durchmesser der Drähte. Benutzt man beispielsweise das oben beschriebene
Verfahren, wonach die Bündel im Laufe der Ziehbehandlung miteinander vereinigt werden,
so kann man z. B. als Hülse für die vorgezogenen Drähte ein Band verwenden, dessen
Stärke von derselben Größenordnung ist wie :der DurehmesEser der Drähte, und@man
kann ,dieses Band auf den Drähten belassen. Bringt man dann die gesamten Bündel
in eine gemeinsame Hülse, dann wird es im allgemeinen nötig sein, ein Band zu verwenden,
dessen Stärke den Durchmesser der Drähte übersteigt. Man wird dann vorzugsweise
diese zweite Hülse nach Vollendung der Ziehbehandlung entfernen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann man als Ausgangsmaterial
Metallpulver an Stelle von Metalldrähten verwenden. Zu diesem Zweck wählt man vorzugsweise
ein Pulver mit ziemlich dicken Körnern von ausreichend gleichförmiger Dicke. Man
stellt dann ein gut homogenes Gemisch von Metallpulver und Trennpulver her und füllt
mit diesem Gemisch das die Hülle bildende Rohr, welches dann gezogen wird. Die Pulverkörner
werden unter der Wirkung,der Ziehibehandlung in die Länge gezogen und nehmen die
Form von Fasern an. Alle fiebrigen Überlegungen, die oben für die Herstellung aus
vorgezogenen Drähten entwickelt wurden, sind auch bei der Herstellung mit Pulver
als Ausgangsmaterial anwendbar.
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Die nach dem Verfahren der Erfindung bergestellten sehr feinen Drähte
können getrennt werden, um sie, einzeln zu verwenden. Sie können auch, nachdem sie
getrennt und giegebeneüfalls wieder isoliert wurden, wieder zu Bündeln zu sammengefaßt
oder nach bekannten Verfahren der Textilindustrie gesponnen werden.
Wie
oben erwähnt, können die,durch Ziehbehandlung hergestellten Bündel auch direkt für
gewilsse Anwendungen benutzt werden, insbesondere zur Herstellung von :magnetischen
Kernen oder Wicklungen. In diesem Falle kann man nach Bedarf den mechanischen Widerstand
des Bündels erhöhen, indem man ihm eine leichte Verdrehung gibt. Sofern man dem
Bündel eine von der Kreisform abweichende Form geben will, z. B. eine Bandform,
kann man dies erreichen, indem Iman auf die Ziehbehandlung einen oder mehrere Walzdurchgänge
folgen läßt. Man 'kann auch die Reibfestigkeit und .die Oberflächenisolierung -des
Bündels durch irgendein bekanntes Verfahren, z. B. durch Lackierung oder Emaillierung,
erhöhen.
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Wenn .die Bündel zur Herstellung von Induktionsspulen öder Transformatoren
verwendet Nverden, kann man die mechanische Festigkeit dieser Kerne erhöhen, indem
man sie in Formen preßt und/oder, wie bei der Herstellung,der Pupinspulen; mit einem
Lack tränkt.