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Verfahren zur. Herstellung von elektrischen Leitern Die Erfindung
betrifft die Herstellung von elektrischen Leitern aus metallischen Werkstoffen.
Sie erstreckt sich sowohl auf Werkstoffe, die wegen ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit
für die Fortleitung des elektrischen Stromes oder wegen ihrer schlechteren Leitfähigkeit
als Widerstandsstoffe bevorzugt in Betracht kommen. Es ist bekannt und auch schon
in der Elektrotechnik ausgenutzt worden, daß mit einer zunehmenden Kaltverformung
des Werkstoffes eine Änderung des elektrischen Widerstandes und eine 'Steigerung
der Festigkeit Hand in Hand gehen. Abgesehen von wenigen Ausnahmen steigt der elektrische
Widerstand der in der Elektrotechnik üblichen Leiterwerkstoffe bei einer mäßigen
Kaltverformung an. Man ist bisher von der Ansicht ausgegangen, daß mit jeder Erhöhung
der Festigkeit des Werkstoffes durch Kaltverformung eine 'Steigerung des elektrischen
Widerstandes verbunden sei. Man- hat .deshalb z. B. im Freileitungsbau von der Verwendung
kaltverformter Werkstoffe weitgehend abgesehen und hauptsächlich nur solche in weichem
Zustand genormt. Es ist auch schon erwähnt worden, daß von einem größeren Verformungsgrad
ab, der etwa bei 400/p liegen soll und schon für manche Fälle nicht mehr tragbare
Härtung erbringt, mit einer Wiederabnahme des elektrischen Widerstandes zu rechnen
sei.
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Der Erfinder hat nun fastgestellt, daß die über dem Verformungsgrad
aufgetragene Kurve des elektrischen Widerstandes überraschenderweise nicht
stetig
ansteigt, wie man bisher annahm, sondern daß sie eine Anzahl Maxima und Minima durchläuft,
die in bestimmten Verformungsbereichen auftreten. Diese Eigenschaft konnte für alle
gebräuchlichen Leiter- und Widerstandswerkstoffe festgestellt werden, und zwar für
solche, bei denen der= elektrische Widerstand mit zunehmender Verformung zunächst
abnimmt. Ferner konnte ermittelt werden, daß die Verformungsgrade, bei denen Maxima
und Minima des elektrischen Widerstandes auftreten, bei den einzelnen Werkstoffen
nur in engen Bereichen voneinander abweichen.
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Die Kurve der Festigkeit zeigt ebenfalls Unstetigkeiten, jedoch sind
hier die Schwankungen so unbedeutend, daß man bei zunehmender Verformung praktisch
teils mit stetig steigender und teils mit angenähert gleichbleibender Festigkeit
rechnen kann.
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Die vorstehenden Ermittlungen werden erfindungsgemäß für die Herstellung
von elektrischen Leitern in der Weise ausgenutzt, daß der Leiter zur Erzielung seines
Nennquerschnittes von einem größeren Ausgangsquerschnitt des weichen Werkstoffes
kalt gestreckt wird, indem hierbei ein Verformungsgrad gewählt wird, bei dem die
über dem Verformungsgrad. aufgetragene Kurve des elektrischen Widerstandes bzw.
der Leitfähigkeit ein Minimum bzw. ein Maximum erreicht. Man wählt. hierbei also
für die Herstellung eines guten Leiters an Hand der ermittelten Kurve des elektrischen
Widerstandes einen Verformungsgrad aus, zu dem ein Minimum gehört. Bereits an der
-Stelle des ersten Minimums des elektrischen Widerstandes ist eine beachtliche Festigkeit
erzielt. Wenn diese Festigkeit noch größer sein soll, so wählt. man eine Kaltstreckung,
die im Bereich des zweiten oder des dritten Minimums liegt. Dabei ist jedoch zu
berücksichtigen, daß mit zunehmender Kaltverformung zwar einerseits die Festigkeit
zunimmt, aber andererseits die Dehnung des Werkstoffes abnimmt. Die Grenze der im
Hinblick hierauf noch vertretbaren Kaltverformung ist durch den Verwendungszweck
des Werkstoffes gezogen. Man hat es jedenfalls in der Hand, den= jengen Verformungsgrad
zu finden, der das optimale Verhältnis von Festigkeit und elektrischem .Widerstand
unter Berücksichtigung des jeweiligen Verwendungszweckes ergibt. Die Möglichkeit,
diese optimalen Verhältnisse aufzufinden und mit kleiner Toleranz einhalten zu können,
ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Auf diese Weise ist es z. B. möglich,
bei Freileitungen die Festigkeit der Drähte, ohne ihre Leitfähigkeit herabzusetzen,
so zu steigern, daß man die Absätnde der Maste größer bemessen kann als bisher.
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Bei Widerstandswerkstoffen werden sinngemäß diejenigen Verformungsgrade
ausgesucht, bei denen die Widerstandskurve ein Maximum hat.
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Der Verlauf der Widerstandskurve mit abwechselnden-Maxima und Minima
gibt ferner die Möglichkeit, gleiche spezifische elektrische Widerstände bei verschiedenen
Fertigkeiten des Werkstoffes zu erzielen. Da, wie schon oben festgestellt, die Widerstandskurve,
im ganzen gesehen, im Bereich von q.o bis 6o% des Verformungsgrades wieder absinkt,
die Festigkeitskurve hingegen noch weiter ansteigt, ergibt sich ferner die Möglichkeit.
gleiche Widerstandswerte bei sehr weit auseinanderliegenden Festigkeitswerten zu
erreichen. Bei manchen Metallen, z. B. Reinstaluminjum, liegen die Minima im absteigenden
Ast, bei - den hohen Verformungsgraden zum Teil unter dem Ausgangswert.
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In der Zeichnung ist in einem Schaubild der grundsätzliche Verlauf
der über dem Verformungsgrad aufgetragenen Kurve der Änderung des spezifischen elektrischen
Widerstandes und der Zunahme der Festigkeit aufgetragen. Der Verformungsgrad ist
auf der x-Achse durch die Abnahme des Werkstoffquerschnittes und die Änderung des
spezifischen elektrischen Widerstandes , und der Festigkeit auf der y-Achse in -Prozent
der für den weichgeglühten Ausgangswerkstoff, also für den Verfornungsgrad o. geltenden
Werte angegeben.. Es sind zwei Widerstandskurven a und u1 eingezeichnet. Die ausgezogen
gezeichnete Kurve a zeigt das meist übliche Verhalten der Werkstoffe; während die
gestrichelt gezeichnete Kurve a1 für einen Werkstoff gilt, bei deal der -spezifische
elektrische Widerstand im Bereich der höheren Verformungsgrade unter den Wert des
weichen Werkstoffes absinkt. Beide Kurven zeigen das grundsätzlich gleiche Verhalten.
In bestimmten Verfoxmungsbereichen treten Maxima und Minima für den spezifischen
elektrischen Widerstand auf. Die mit b bezeichnete Kurve für die Änderung der Festigkeit
des Werkstoffes im Laufe der Kaltverformung läßt ebenfalls Unstetigkeiten in ihrem
Verlauf erkennen. Die Abweichungen vom stetigen Verlauf sind hier jedoch viel geringer
als bei den Widerstandskurven.
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Bei Werkstoffen, bei ' denen es auf einen möglichst kleinen elektrischen
Widerstand, also auf eine gute Leitfähigkeit ankommt, können gemäß der Erfindung
nunmehr Verformungsgrade gewählt werden, bei denen die Widerstandskurve im Bereich
eines Minimums verläuft, entsprechend den Punkten r, 2, 3 usw. für die Kurve a.
Die im Bereich der Punkte i', 2', 3' usw. auftretenden Maxima kommen vornehmlich
für schlechtere elektrische Leiter, also für Widerstandswerkstoffe als optimale
Verformungsgrade in Betracht. Mit der parallel zur x-Achse strichpunktiert eingezeichneten
Linie z ist angedeutet, daß man den gleichen spezifischen elektrischen Widerstand
auch bei verschiedenen Verformungsgraden erreichen kann. Die -beim Beispiel im -Bereich
des ersten Maximums und des ersten Minimums auftretenden 'Schnittpunkte z1, z2,
zs der Linie z mit der Widerstandskurve a, in welchen der gleiche spezifische elektrische
Widerstand erreicht wird, liegen verhältnismäßig nahe beieinander. Hierbei kann
aber, da in diesem Bereich die Festigkeitskurve steil ansteigt, die Festigkeit doch
recht verschieden ausfallen. Die Linie z schneidet aber auch die Widerstandskurve
a außerdem in dem bei höheren Verformungsgraden absteigenden Ast in zwei Punkten
24 und z5. Es ist also der gleiche spezifische elektrische Widerstand auch bei sehr
viel
höheren Verformungsgraden erzielbar, zu denen auch eine erheblich-
größere Festigkeit gehört.