DE966037C - Contact body and process for its manufacture - Google Patents

Contact body and process for its manufacture

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DE966037C
DE966037C DES13499D DES0013499D DE966037C DE 966037 C DE966037 C DE 966037C DE S13499 D DES13499 D DE S13499D DE S0013499 D DES0013499 D DE S0013499D DE 966037 C DE966037 C DE 966037C
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German (de)
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Emil Burow
Dr Guenther Ritzau
Anton Schwarz
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft Kontaktkörper, insbesondere Schleifringe, Kommutatorsegmente od. dgl. sowie Verfahren zu deren Herstellung. Die Herstellung von Stromwenderstegen aus Verbundmetall ist mit erheblichen Schwierigkeiten und Nachteilen verbunden. Auch das Walzplattieren führte bisher nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Eine der Hauptschwierigkeiten besteht darin, daß die namentlich bei Stromwenderstegen im Vergleich zur Steghöhe geringe Stegbreite leicht zu Brüchen bei der Herstellung führt. Außerdem gelang es vielfach nicht, die gewünschte Haftfestigkeit zu erreichen. Der nur durch eine schmale Plattierungszone mit dem Fuß verbundene Kopfteil der Segmente wurde infolge der nicht zu vermeidenden Reckspannungen verhältnismäßig schnell locker. Dieses Lockerwerden tritt bereits schon beim Verarbeiten auf, wenn man die Verbundmetallstangen durch Schnitte in Einzelsegmente aufteilt.The invention relates to contact bodies, in particular slip rings, commutator segments or the like. As well as Process for their manufacture. The production of commutator bars from composite metal is significant Associated difficulties and disadvantages. Roll cladding has also not led to satisfactory results so far Results. One of the main difficulties is that the by name Commuter bars compared to the bar height, small bar width easily leads to breaks during manufacture. In addition, it was often not possible to achieve the desired adhesive strength. The only one narrow cladding zone connected to the foot of the head part of the segments became unavoidable as a result Stretching tension loosens relatively quickly. This loosening already occurs with Process on when the composite metal rods are divided into individual segments by means of cuts.

Es ist an sich bereits bekannt, elektrische Kontaktkörper auf dem Sinterwege unter Anwendung der Metallkeramik herzustellen. Die Anwendung dieser Technik gestattet es nun, die eingangs geschilderten Schwierigkeiten in einfacher Weise zu beheben, wenn man die Kontaktkörper aus Verbundmetallkeramik herstellt.It is already known per se, using the electrical contact body by sintering Manufacture metal-ceramics. The application of this technique now allows the aforementioned Difficulties can be resolved in a simple manner if the contact body made of composite metal-ceramic manufactures.

Bei der Herstellung der Kontaktkörper wird in der Weise verfahren, daß man verschiedenartige Metallpulver, Metalloxydpulver od. dgl. getrennt in eineIn the manufacture of the contact body, the procedure is that different types of metal powder, Metal oxide powder or the like. Separated into one

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Form bringt, in dieser preßt und vorzugsweise nach dem Pressen sintert. In die Form werden vorteilhaft Scheidewände eingebracht, mittels welcher die verschiedenen oder verschiedenartigen Pulver beim Einfüllen voneinander getrennt werden. Diese Scheidewände werden vor dem Pressen herausgenommen. Man kann die zu pressenden und zu sinternden Massen beispielsweise mittels eines Bindemittels, wie Glyzerin, ganz oder teilweise anfeuchten. Die fertigen Kontaktkörper kann man zwecks Verdichtung des Gefüges einer Nachbearbeitung unterwerfen.Brings shape, presses in this and preferably sinters after pressing. In shape will be beneficial Partitions introduced, by means of which the different or different types of powder when filling separated from each other. These partitions are removed before pressing. The masses to be pressed and sintered can, for example, by means of a binding agent such as glycerine, moisten completely or partially. The finished contact body can be used for the purpose of compacting the structure subject to post-processing.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. An exemplary embodiment is shown in the drawing.

Fig. ι zeigt ein Kommutatorsegment, von der Stirnseite aus gesehen, undFig. Ι shows a commutator segment from the front seen from, and

Fig. 2 veranschaulicht die Herstellung eines Kommutatorsegments, von der Längsseite her gesehen.Fig. 2 illustrates the production of a commutator segment, seen from the longitudinal side.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird in die auf die Unterlage ι aufgesetzte Form 2 bei 3 Eisenpulver und bei 4 Kupferpulver eingeschüttet. Die Räume 3 und 4 sind durch die provisorische Scheidewand 5 voneinander getrennt. Nachdem die Pulver 3 und 4 in die Form 2 eingeschüttet sind, wird die Scheidewand 5 herausgezogen und der aus den Teilen 3 und 4 gebildete Segmentkörper mittels des Stempels 6 zusammengepreßt. Als Eisenpulver verwendet man vorteilhaft Carbonyleisen. Eines der Pulver ist zweckmäßig angefeuchtet, beispielsweise mit Glyzerin. Durch das Pressen erhält man den in Fig. 1 von der Stirnseite dargestellten Segmentkörper 7, der nun gesintert wird, so daß eine innige Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten eintritt.As can be seen from Fig. 2, in the placed on the pad ι form 2 at 3 iron powder and at 4 poured copper powder. Rooms 3 and 4 are separated from each other by the temporary partition 5 separated. After the powders 3 and 4 have been poured into the mold 2, the partition becomes 5 pulled out and the segment body formed from parts 3 and 4 pressed together by means of the punch 6. Carbonyl iron is advantageously used as the iron powder. One of the powders is appropriate moistened, for example with glycerine. By pressing one obtains the in Fig. 1 of the End face shown segment body 7, which is now sintered, so that an intimate connection between the individual components occurs.

Eine der Komponenten kann atich einen porösen Körper bilden, in welchen die andere Komponente in den Berührungsgebieten eindringt. Die Porenzone zeigt dann im Grenzgebiet eine ausgeprägte Verzahnung des Grundmetalls mit dem Deckmetall. Diese Verzahnung kann noch schärfer ausgeprägt werden, wenn man das angefeuchtete Pulver des Grundmetalls nicht vorpreßt, sondern nur angefeuchtet in die Preßform gibt und alsdann das Pulver des Deckmetalls trocken aufschüttet und hierauf das Ganze verpreßt und sintert.One of the components can atich a porous Form bodies into which the other component penetrates in the areas of contact. The pore zone then shows a pronounced interlocking of the base metal with the cover metal in the border area. This interlocking can be made even more pronounced if you use the moistened powder of the base metal not pre-pressed, but only moistened in the mold and then the powder of the cover metal piled up dry and then the whole thing pressed and sintered.

Auf metallkeramischem Wege ist man in der Lage, derartige Stromwenderstegprofile unmittelbar in ihrer endgültigen Gestalt herzustellen und spangebende Verformung vollkommen auszuschalten. Es läßt sich bei Kupfer als Deckmetall leicht eine Nachverdichtung durch Prägen oder Pressen vornehmen, um die zur Erzielung guter Laufeigenschaften nötige Oberflächenbeschaffenheit des Deckmetalls zu erzielen. Dieser Arbeitsgang kann nach der Erfindung gegebenenfalls erspart werden, und es können wesentlich erhöhte Oberflächenhärten erzielt werden, wenn man als Deckmetall entweder eine Mischkristalle bildende Mehrstofflegierung, z. B. vom Typ Al-Cu, Cu-Ni, Cu-Zn, Cu-Sn, wählt oder indem man dieses Ziel durch Ausscheidungshärtung, vorzugsweise durch Zusätze von Beryllium, zu erreichen sucht. Man ist bei der Herstellung dieser Deckschichten auf metallkeramischem Wege bereits bei Anwendung von wenigen Gewichtsprozenten der Zulegierung in der Lage, wesentlich erhöhte Härtegrade und damit eine gesteigerte Verschleißfestigkeit zu erzielen, was besonders bei hochtourigen Kleinstmaschinen von nicht zu unterschätzen- 6g der Bedeutung ist. Wie bereits eingangs erwähnt, ist das neue Verfahren nicht nur auf die Verwendung verschiedenartiger Metallpulver beschränkt, sondern erstreckt sich namentlich auch auf die Verwendung von Metallpulver in Verbindung mit gepulverten Metalloxyden, die in der Weise zusammengestellt werden können,daß metallische Kernlagen von isolierenden Metalloxyden seitlich bedeckt sind, so daß z. B. ein Kommutatorsegmentkranz entsteht, der von vornherein aus leitenden Teilen besteht, die mit nichtleitenden Teilen abwechseln, je nach dem Anteil des zur Herstellung dienenden Pulvers an Metalloxyden bzw. Metallen. Die Herstellung dieser Segmentringe kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.In a metal-ceramic way, one is able to produce such commutator web profiles directly in their to produce the final shape and completely eliminate cutting deformation. It can be In the case of copper as a cover metal, it is easy to re-densify by embossing or pressing in order to achieve the Achieving good running properties to achieve the necessary surface quality of the cover metal. This According to the invention, operation can optionally be saved, and it can be significantly increased Surface hardening can be achieved if either a mixed crystal forming multi-component alloy is used as the cover metal, z. B. of the type Al-Cu, Cu-Ni, Cu-Zn, Cu-Sn, or choosing this target by precipitation hardening, preferably by adding beryllium. One is in the process of making these top layers in a metal-ceramic way with the use of a few percent by weight the additional alloy is capable of significantly higher degrees of hardness and thus increased wear resistance to achieve, which should not be underestimated, especially with high-speed micro machines of 6g the meaning is. As already mentioned at the beginning, the new process is not just about using it different types of metal powder, but also extends specifically to the use of Metal powder in connection with powdered metal oxides, which can be put together in such a way that metallic core layers are laterally covered by insulating metal oxides, so that, for. B. a commutator segment ring arises, which from the start consists of conductive parts with non-conductive parts alternate, depending on the proportion of metal oxides or metals in the powder used for production. These segment rings can be produced continuously or discontinuously.

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kontaktkörper, namentlich Schleifring, Kommutatorsegment od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er aus Verbundmetallkeramik besteht.1. Contact body, namely slip ring, commutator segment Od. Like., characterized in that it consists of composite metal-ceramic. 2. Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenartige Metallpulver und/oder Metalloxydpulver getrennt in eine Form eingebracht und in dieser gemeinsam gepreßt und vorzugsweise nach dem Pressen gesintert werden.2. A method for the production of contact bodies according to claim 1, characterized in that that different types of metal powder and / or metal oxide powder are introduced separately into a mold and are pressed together in this and preferably sintered after pressing. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Form eine Scheidewand eingebracht wird, mittels welcher die verschiedenen Pulver beim Einfüllen voneinander getrennt werden, und daß diese Scheidewand vor dem Pressen herausgenommen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a partition is introduced into the mold by means of which the different powders are separated from each other during filling, and that this partition is removed before pressing. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu pressenden und zu sinternden Massen ganz oder teilweise angefeuchtet werden.4. The method according to claim 2, characterized in that the to be pressed and to be sintered Masses are wholly or partially moistened. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Pulvern ganz oder teilweise ein Bindemittel, z. B. Glyzerin, zugesetzt wird.5. The method according to claim 2, characterized in that the powders in whole or in part Binders, e.g. B. glycerine is added. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Kontaktkörper mit dem Ziel der Verdichtung des Gefüges einer Nachbearbeitung unterworfen wird.6. The method according to claim 2, characterized in that the finished contact body with the The aim of densifying the structure is subjected to post-processing. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Preßform Pulver solcher Art und in der Weise eingeschüttet werden, daß die eine Komponente einen porösen Körper bildet, in welchen die andere Komponente in den Berührungsgebieten eindringt.7. The method according to claim 2, characterized in that that in the mold powder of such a type and poured in such a way that the one component forms a porous body in which the other component in the contact areas penetrates. 8. Verfahren'nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Bindemittel versetztes Eisenpulver als Grundmetall in einer Preßform verpreßt, Kupferpulver trocken aufgeschüttet und das Ganze fertig verpreßt und gesintert wird.8. Method according to claim 7, characterized in that that mixed with a binder iron powder as a base metal in a mold pressed, copper powder poured dry and the whole thing is completely pressed and sintered. 9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des fertig gesinterten Körpers auf kaltem Wege einer Nachverdichtung durch Prägen oder Pressen unterzogen wird.9. The method according to claim 2 or 7, characterized in that the surface of the finished sintered Body subjected to a cold compression by embossing or pressing will. 10. Kontaktkörper, insbesondere Kommutatorsegment, hergestellt nach einem Verfahren nach10. Contact body, in particular commutator segment, produced according to a method Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Kernlage auf einer oder mehreren Seiten von isolierenden Metalloxvden bedeckt ist.Claim 2, characterized in that a metallic core layer is covered on one or more sides by insulating metal oxides. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 302 650, 541 515, 689372;Considered publications:
German Patent Nos. 302 650, 541 515, 689372; deutsche Patentanmeldung B 191 35S VHId^id1; österreichische Patentschriften Nr. 146 938,152 806; schweizerische Patentschriften Nr. 169 804, 215 491; USA.-Patentschriften Nr. 1657053, 2053662; "Metallkeramik« von Skaupy, Verlag Chemie GmbH., Berlin 1930, S. 35;German patent application B 191 35S VHId ^ id 1 ; Austrian Patent Specification No. 146 938,152 806; Swiss patents No. 169 804, 215 491; U.S. Patent Nos. 1657053, 2053662; "Metallkeramik" by Skaupy, Verlag Chemie GmbH., Berlin 1930, p. 35; »Stahl und Eisen», 60. Jahrgang (1940), Nr. 24, S. 518, 520, 521; '"Stahl und Eisen", Volume 60 (1940), No. 24, pp. 518, 520, 521; ' "Metallwirtschaft«, 12. Jahrgang (1933), Nr. 20, S. 283;"Metallwirtschaft", Volume 12 (1933), No. 20, P. 283; »Feinmechanik und Präzision«, 50. Jahrgang (1942), H. 1/2, S. 24.»Feinmechanik und Präzision«, 50th year (1942), H. 1/2, p. 24. 20 Entgegengehaltene ältere Rechte: 20 cited earlier rights: Deutsche Patentschriften Nr. 755 482; 890 987.German Patent Specification No. 755 482; 890 987. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 572/91 6.57© 709 572/91 6.57
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