EP0062248B2 - Verfahren zur Herstellung von Trimetallkontaktnieten - Google Patents

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EP0062248B2
EP0062248B2 EP82102496A EP82102496A EP0062248B2 EP 0062248 B2 EP0062248 B2 EP 0062248B2 EP 82102496 A EP82102496 A EP 82102496A EP 82102496 A EP82102496 A EP 82102496A EP 0062248 B2 EP0062248 B2 EP 0062248B2
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EP
European Patent Office
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abutment
upsetting
wire
needle
section
Prior art date
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EP82102496A
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French (fr)
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EP0062248A1 (de
EP0062248B1 (de
Inventor
Erwin Bollian
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Doduco Solutions GmbH
Original Assignee
Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
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Application filed by Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter filed Critical Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Publication of EP0062248A1 publication Critical patent/EP0062248A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
    • H01H11/041—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion
    • H01H11/042—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by bonding of a contact marking face to a contact body portion by mechanical deformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/58—Making machine elements rivets
    • B21K1/62—Making machine elements rivets special rivets, e.g. with electrical contacts

Definitions

  • the starting point of the invention is a method for producing tri-metal contact rivets by cold welding with the features specified in the preamble of claim 1. Such a method has become known from US-A 4073425.
  • three differently composed wire sections with matching cross sections are separated from a wire supply and are aligned in succession in a transversely displaceable guide bush between a compression needle displaceable in the guide bush and an abutment arranged outside the guide bush.
  • the middle wire section is usually made of copper, whereas the two outer, mostly shorter wire sections usually consist of silver.
  • a first deformation step only two of the wire sections are initially cold-welded to one another in the known method, by pushing the compression needle against the abutment held in place, an increase in diameter leading to cold welding occurring in a free space in front of the guide bush in the region of the abutting surfaces of two wire sections, while the two other abutment surfaces are still inside the guide bush.
  • the annular bead created by the cold welding is pressed flat and then sheared off by pushing the three wire sections out of the one guide bushing through the compression needle and pushing them into an opposite guide bushing, in which a further compression needle is arranged to be advanced.
  • the wire sections are compressed again in a subsequent deformation cut, whereby those two abutting surfaces of the wire sections, which were in the guide bush during the first deformation process, lie in free space and experience a cross-sectional enlargement leading to cold welding. while the two abutting surfaces welded together in the first deformation cut now lie in the guide bush in question and are not deformed again.
  • the rivet head of the tri-metal rivet is also preformed; in a further step, it is finally shaped into its final shape using a special headmaking tool.
  • a major disadvantage of the known method is that in addition to the steps of cutting and positioning the three wire sections, a total of four steps for plastic deformation are required to produce the tri-metal rivet, with new deformation tools sometimes having to be positioned between these four deformation steps.
  • the invention is based on the object of making available a process which is particularly suitable for mass production and which manages with fewer deformation steps than the known process.
  • the increase in diameter that occurs during upsetting should be selected so that perfect cold welding is guaranteed.
  • the speed ratios from abutment to upsetting needle specified in claim 3. With a value v W / v s ⁇ 0.25, there is only a progressively inadequate welding in the outer area of the abutting surfaces of the wire sections, while with a value of v w / v s above 0.5 the cross-sectional increase becomes too small for a perfect cold welding .
  • the abutment lies against the end of the guide bush.
  • the upsetting needle which protrudes from the other end into the guide bushing, there are the three wire sections, which face each other in pairs with their mutually facing ends and which abut the abutment needle or the upsetting needle with the two outer ends.
  • the compression needle is then advanced into the guide bushing at the speed Vs and the abutment is moved back from the bushing at the lower speed Vw in synchronism with it.
  • An upsetting cannot take place inside the guide bushing, since the wall of the guide bush prevents the cross-section of the wire sections from increasing.
  • the upset portion of the wires does not necessarily require lateral guidance.
  • another guide bushing is used for this purpose, the clear cross section of which is just F 2 or slightly larger.
  • the abutment is then displaceably mounted in this second guide bush.
  • the second guide bushing can also advantageously be used to hold the blank while it is being transferred to a headmaking tool, and possibly also during the head molding process itself.
  • the rivet head can be formed on the blank in a known manner by one or two deformation shocks.
  • Tall occupied end of the end plugs in a sleeve blank in the free space as far as first pre-dipped in front of the bush is that it can no longer during the subsequent second deformation impact umknicken - by applying two deformation blows with the precio is.
  • the second deformation blow is carried out with a press ram (headmaker) which has a recess whose contour matches the contour of the contact rivet head. If only one deformation blow is carried out, it is carried out with the headmaker and pre-upsetting is not necessary.
  • the method according to the invention requires only one deformation step instead of four deformation steps before shaping the rivet head. This means that machines that work according to the method according to the invention can produce much more cost-effectively than those that produce according to the known method.
  • Another advantage of the invention is that the essentially cylindrical blank is produced by a continuous flow process of the material, as a result of which the metallurgical structure is very much cheaper and more homogeneous than in the case of a tri-metal contact rivet produced according to the known method.
  • tri-metal contact rivets with a particularly thin noble metal layer can be produced.
  • the invention starts from thinner and correspondingly longer wire sections than the shaft of the finished tri-metal contact rivet because of the formation of the cylindrical blank with an enlarged diameter due to upsetting. If one assumes thinner wire sections than the shaft diameter of the finished tri-metal contact rivet, the volume fraction of the precious metal used per contact rivet can be reduced. It is not possible to cut pieces of wire of any length; therefore, if the length of the noble metal-containing wire section can be chosen to be thinner than before, then the saving of noble metals results from the reduction in cross-section.
  • silver wire with a diameter D requires a minimum length of the wire sections of approximately 0.5 D to 0.8 D, the lower value 0.5 D for very thick and the upper value 0.8 D for very thin wires. Shorter wire sections can hardly be handled anymore and no longer have a sufficiently smooth cutting surface suitable for cold welding.
  • the required larger shank diameter of the tri-metal contact rivet is obtained by compressing the wire sections, which also cold weld them together.
  • the length of the wire sections is shortened by the compression to the same extent as the cross section of the wires increases.
  • the length of the noble metal sections of the blank formed by compression and consequently the thickness of the noble metal layer on the fully formed contact rivet head can therefore be smaller than would be possible if the same outer dimensions of the wire sections were used to produce a tri-metal contact rivet, which already had a diameter with the Match the diameter of the shaft of the tri-metal contact rivet.
  • a tri-metal contact rivet with essentially identical external dimensions can be produced from a copper wire section 30 mm long and 1.64 mm in diameter and from two silver wire sections each 1.5 mm long and 1.64 mm in diameter. By compression, it becomes a blank of 3 mm in diameter and 9.90 mm in length, of which 2x0.45 mm are silver. After formation of the head of 6 mm in diameter with a remaining shaft length of 3.45 mm, there is silver on the head layer with an average thickness of only about 0.11 mm; the same savings result at the shaft end of the contact rivet, where another rivet head with silver coating is created when riveting; the amount of silver used is only about 20% compared to the previously described tri-metal contact rivet. Thanks to the silver savings, the height of the rivet head has been reduced by 0.39 mm while the copper insert has remained the same. If necessary, this can be compensated for by using more copper.
  • FIGS. 1 to 10 schematically show an example of the sequence of the method according to the invention, showing the most important device elements which are required to carry out the method.
  • a carrier 1 there are two cutting bushes 2 and 3 parallel to each other with the same internal width, to which a copper wire 5 and a silver wire 6 are fed from a wire supply in the direction of arrow 4 by a loading device (not shown).
  • the two wires have matching diameters (Fig. 1).
  • the free ends of the two cutting bushings 2 and 3 lie in alignment with a flat surface 10 of the carrier 1, on which a slide 7 can be moved.
  • the slide 7 has, parallel to the cutting bushes 2 and 3, a continuous guide bushing 8 with the same inner diameter as that of the cutting bushings 2 and 3.
  • a compression needle 9 is arranged displaceably in the guide bushing 8.
  • the manufacturing process begins with the slide 7 being displaced such that the guide bush 8 is aligned with the cutting bush 3 (FIG. 1); the upsetting needle 9 is positioned so that its front end 9a is at a distance from the surface 10 which corresponds to the length of the first silver wire section 6a to be cut off.
  • the silver wire 6 is advanced until it abuts the end 9a of the upsetting needle, and then the slider 7 is moved in the direction of the arrow 11 (FIG. 1), whereby the silver wire section 6a inserted in the guide bush 8 is sheared off.
  • the slide 7 is now moved until the guide bush 8 is aligned with the cutting bush 2; at the same time the upsetting needle 9 is withdrawn by a distance which corresponds to the length of the copper wire section 5a to be cut off (FIG. 2).
  • the copper wire 5 is advanced in the direction of arrow 4 until it abuts the silver wire section 6a.
  • the slide 7 is then moved in the direction of the arrow 12 (FIG. 2), as a result of which the copper wire section 5a is sheared off.
  • the slide 7 is now moved further in the direction of the arrow 12 until the guide bush 8 is aligned with a second guide bush 13, which is arranged continuously in a second slide 14, which is parallel to the first slide 7 between the first slide 7 and the carrier 1 in a step-shaped recess 15 of the carrier 1 is displaceable (FIG. 4).
  • the second guide bush 13 has a clear cross section, which e.g. is larger by a factor of 3.5 than the clear cross section of the first guide bushing 8.
  • a plunger 16 mounted in the carrier 1 and having a flat end surface is displaceably guided. This plunger 16 is initially at the end of the guide bush 8, so that the three wire sections 5a, 5b and 6a between the compression needle 9 and the plunger 16 are kept largely free of play.
  • the upsetting needle 9 is pushed into the guide bushing 8 in the direction of the arrow 17 and pulled back in synchronism with it, but at a reduced speed of the thrust egg 16 in the direction of the arrow 17 by a factor of 3.5 (see above).
  • the upsetting needle 9 thus presses the wire sections 5a, 5b and 6a against the slower plunger 16, which serves as an abutment.
  • the consequence of this is that the cross section of the wire sections 5a, 5b and 6a widens by a factor of 3.5; the compression occurs when the material enters from the first guide bush 8 into the second guide bush 13.
  • the two wire sections 5a and 6a and 5a and 6b weld together and form a cylindrical blank 18.
  • the guide bush 20 and the needle 22 are then moved back by a certain preselectable distance L in the direction of the arrow 23.
  • the needle 21 is moved in the same direction 23 (FIG. 7).
  • a free space 24 is created between the slider 14 and the guide bushing 20, in which the rivet head is pre-compressed. This is done by advancing the needle 21 in the direction of arrow 23 against the stationary needle 22 as an abutment (FIG. 7).
  • FIG. 8 also shows the moment of pre-upsetting, namely in a viewing direction rotated by 90 ° (direction of arrow 29 in FIG. 7).
  • the pre-upsetting needle 21 is withdrawn and the slide 14 is moved in the direction of arrow 29.
  • a tool slide 25 is moved in the direction of arrow 31, which is arranged parallel to the slide 14.
  • the pre-compression needle 21 and a plunger 26 serving as a headmaker are mounted parallel to one another in the tool slide 25.
  • the headmaker 26 has in its end face, which is normally at the level of the end face of the guide bush 20 in its starting position (FIGS. 6 and 7), a recess 27 which has the contour of the contact rivet head to be formed.
  • the guide bush 20 is now pushed together with the needle 22 inserted therein in the direction of the arrow 28 and strikes the pre-compressed blank 18 against the resting headmaker 26, as a result of which the head 32 obtains its final shape (FIG. 9).
  • the tool slide 25 is then moved in the direction of the arrow 28; it moves away from the carrier 1 and takes the headmaker 26 and the pre-compression needle 21 with it, so that the finished tri-metal contact rivet 33 is released.
  • the needle 22 is then advanced in the direction of the arrow 28 and throws the finished tri-metal contact rivet 33, which until then had been with its shaft 34 in the guide bush 20, out of the latter (FIG. 10).

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Description

  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Trimetallkontaktnieten durch Kaltverschweissung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren ist aus der US-A 4073425 bekannt geworden.
  • In Ausführung des bekannten Verfahrens werden von einem Drahtvorrat drei unterschiedlich zusammengesetzte Drahtabschnitte mit übereinstimmenden Querschnitten abgetrennt und in einer quer verschieblichen Führungsbuchse hintereinander fluchtend zwischen einer in der Führungsbuchse verschiebbaren Stauchnadel und einem ausserhalb der Führungsbuchse angeordneten Widerlager angeordnet. Üblicherweise besteht der mittlere Drahtabschnitt aus Kupfer, wohingegen die beiden äusseren zumeist kürzeren Drahtabschnitte üblicherweise aus Silber bestehen.
  • In einem ersten Verformungsschritt werden bei dem bekannten Verfahren zunächst nur zwei der Drahtabschnitte kalt miteinander verschweisst, indem die Stauchnadel gegen das festgehaltene Widerlager vorgeschoben wird, wobei in einem freien Raum vor der Führungsbuchse im Bereich der Anstossflächen zweier Drahtabschnitte eine zur Kaltverschweissung führende Durchmesservergrösserung eintritt, während die beiden übrigen Anstossflächen sich noch innerhalb der Führungsbuchse befinden.
  • Im nächsten Verfahrensschritt wird der durch die Kaltverschweissung entstandene ringförmige Wulst flach gepresst und anschliessend abgeschert, indem die drei Drahtabschnitte durch die Stauchnadel aus der einen Führungsbuchse ausgeschoben und in eine gegenüberliegende Führungsbuchse eingeschoben werden, in welcher eine weitere Stauchnadel vorschiebbar angeordnet ist. Zwischen dieser Stauchnadel und einem weiteren ihr gegenüberliegenden Widerlager werden die Drahtabschnitte in einem nachfolgenden Verformungsschnitt erneut gestaucht, wobei nun jene beiden aneinanderliegenden Anstossflächen der Drahtabschnitte, welche sich beim ersten Verformungsvorgang in der Führungsbuchse befanden, im freien Raum liegen und eine zur Kaltverschweissung führende Querschnittsvergrösserung erfahren, während die beiden im ersten Verformungsschnitt miteinander verschweissten Anstossflächen jetzt in der betreffenden Führungsbuchse liegen und nicht erneut verformt werden.
  • Mit dem zweiten zur Kaltverschweissung führenden Verformungsvorgang wird zugleich der Nietkopf des Trimetallniets vorgeformt, er wird in einem weiteren Arbeitsschritt schliesslich mit einem besonderen Kopfmacherwerkzeug in seine endgültige Gestalt umgeformt.
  • Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, dass zur Herstellung des Trimetallniets ausser den Schritten des Abschneidens und Positionierens der drei Drahtabschnitte noch insgesamt vier Schritte zur plastischen Verformung nötig sind, wobei zwischen diesen vier Verformungsschritten zum Teil noch neue Verformungswerkzeuge in Position gebracht werden müssen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Massenproduktion besonders geeignetes Verfahren verfügbar zu machen, welches mit weniger Verformungsschritten auskommt als das bekannte Verfahren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Wesentlich ist hierbei, dass zunächst aus den drei Drahtabschnitten durch Kaltverschweissung ein im wesentlichen zylindrischer Rohling mit vergrössertem Durchmesser hergestellt wird und dass danach an einem Ende dieses Rohlings, wo sich das Edelmetall befindet, durch Umformung der Nietkopf gebildet wird. Bei dem Stauchvorgang werden zum Zweck der Bildung des im wesentlichen zylindrischen Rohlings die drei Drahtabschnitte vollständig aus der Führungsbuchse herausgeschoben.
  • Die beim Stauchen auftretende Durchmesservergrösserung soll so gewählt werden, dass eine einwandfreie Kaltverschweissung gewährleistet ist. Für die Metallpaarung Silber/Kupfer/Silber wählt man deshalb zweckmässigerweise die im Anspruch 3 angegebenen Geschwindigkeitsverhältnisse von Widerlager zu Stauchnadel. Bei einem Wert vW/vs<0,25 findet im Aussenbereich der Anstossflächen der Drahtabschnitte nur noch eine fortschreitend unzureichende Verschweissung statt, während bei einem Wert von vw/vs oberhalb 0,5 die Querschnittszunahme für eine einwandfreie Kaltverschweissung zu gering wird.
  • Beim Beginn des Stauchvorgangs liegt das Widerlager am Ende der Führungsbuchse an. Zwischen dem Widerlager und der Stauchnadel, welche vom anderen Ende her in die Führungsbuchse hineinragt, befinden sich die drei Drahtabschnitte, welche mit ihren einander zugewandten Enden paarweise aneinanderliegen und mit den beiden äusseren Enden am Widerlager bzw. an der Stauchnadel anliegen. Anschliessend wird die Stauchnadel mit der Geschwindigkeit Vs in die Führungsbuchse hinein vorgeschoben und synchron dazu das Widerlager mit der kleineren Geschwindigkeit Vw von der Buchse zurückbewegt. Im Innern der Führungsbuchse kann eine Stauchung nicht stattfinden, da die Wandung der Führungsbuchse einer Querschnittsvergrösserung der Drahtabschnitte entgegensteht. Die Stauchung erfolgt vielmehr im Raum zwischen dem Ende der Führungsbuchse und dem Widerlager, welches diesem Ende zugewandt ist. Die Durchmesserzunahme erfolgt kontinuierlich entlang den Drahtabschnitten fortschreitend während des Ausschiebens der Drahtabschnitte aus der Führungsbuchse. Die Querschnittszunahme erfolgt nach der Beziehung
    Figure imgb0001
    worin F, die Querschnittsfläche der Drahtabschnitte vor dem Stauchen und F2 jene nach dem Stauchen bedeutet.
  • Dabei ist es unerheblich, ob beim Stauchen die Stauchnadel gegen das Widerlager oder das Widerlager gegen die Stauchnadel bewegt wird. Wichtig ist, dass während des Stauchens ein ausserhalb der Führungsbuchse liegender Raum vorhanden ist, in welchen hinein die beim Stauchen eintretende Querschnittsvergrösserung erfolgen kann.
  • Während des Stauchens bedarf der gestauchte Abschnitt der Drähte nicht unbedingt einer seitlichen Führung. Vorzugsweise wird jedoch dazu eine weitere Führungsbuchse verwendet, deren lichter Querschnitt gerade F2 oder geringfügig grösser ist. In dieser zweiten Führungsbuchse ist dann das Widerlager verschieblich gelagert. Die zweite Führungsbuchse kann ferner in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, den Rohling zu halten, während dieser zu einem Kopfmacherwerkzeug überführt wird sowie ggfs. auch während des Kopfformvorgangs selbst.
  • Das Bilden des Nietkopfes an dem Rohling kann in bekannter Weise durch einen oder zwei Verformungsschläge erfolgen. Bei Ausüben von zwei Verformungsschlägen wird das mit Edelme- tall belegte Ende des in einer Buchse steckenden Rohlings im freien Raum vor der Buchse zunächst soweit vorgestaucht, dass es beim nachfolgenden zweiten Verformungsschlag nicht mehr umknicken kann. Der zweite Verformungsschlag wird mit einem Pressstempel (Kopfmacher) durchgeführt, der eine Ausnehmung besitzt, deren Kontur mit der Kontur des Kontaktnietkopfs übereinstimmt. Falls nur ein Verformungsschlag ausgeführt wird, so wird er mit dem Kopfmacher ausgeführt und das Vorstauchen entfällt.
  • Im Gegensatz zu dem eingangs erläuterten bekannten Verfahren benötigt das erfindungsgemässe Verfahren vor dem Formen des Nietkopfes statt bisher vier Verformungsschritten nur noch einen Verformungsschritt. Damit können Maschinen, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeiten, wesentlich kostengünstiger produzieren als solche, die nach dem bekannten Verfahren produzieren. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der im wesentlichen zylindrische Rohling durch einen kontinuierlichen Fliessvorgang des Werkstoffs erzeugt wird, wodurch die metallurgische Struktur sehr viel günstiger und homogener wird als bei einem nach dem bekannten hergestellten Trimetallkontaktniet.
  • Vorteilhaft ist schliesslich auch, dass erfindungsgemäss Trimetallkontaktniete mit besonders dünner Edelmetallauflage hergestellt werden können. Bei vorgegebenen Abmessungen des fertigen Kontaktniets geht die Erfindung wegen der Bildung des zylindrischen Rohlings mit durch Stauchen vergrössertem Durchmesser von dünneren und entsprechend längeren Drahtabschnitten aus, als sie der Schaft des fertigen Trimetallkontaktniets aufweist. Wenn man von dünneren Drahtabschnitten ausgeht, als dem Schaftdurchmesser des fertigen Trimetallkontaktniets entspricht, dann kann der Volumenanteil des eingesetzten Edelmetalls je Kontaktniet verringert werden. Es können nämlich nicht beliebig kurze Drahtstücke abgeschnitten werden; wenn deshalb bei gleichbleibender Länge des edelmetallhaltigen Drahtabschnittes dieses dünner gewählt werden kann als bisher, dann folgt die Edelmetalleinsparung aus der Querschnittsverminderung. Erfahrungsgemäss benötigt man bei Silberdraht mit dem Durchmesser D eine Mindestlänge der Drahtabschnitte von etwa 0,5 D bis 0,8 D, wobei der untere Wert 0,5 D für sehr dicke und der obere Wert 0,8 D für sehr dünne Drähte gilt. Kürzere Drahtabschnitte lassen sich kaum noch handhaben und weisen keine hinreichend glatte, für das Kaltverschweissen geeignete Schnittfläche mehr auf.
  • Den geforderten grösseren Schaftdurchmesser des Trimetallkontaktniets erhält man durch die Stauchung der Drahtabschnitte, bei der diese zugleich kalt miteinander verschweissen. Die Länge der Drahtabschnitte wird durch die Stauchung im selben Ausmass verkürzt wie der Querschnitt der Drähte zunimmt. Die Länge der Edelmetallabschnitte des durch Stauchung gebildeten Rohlings und folglich die Dicke der Edelmetallauflage auf dem fertig geformten Kontaktnietkopf kann daher kleiner sein, als dies möglich wäre, wenn man zur Herstellung eines Trimetallkontaktniets mit denselben Aussenmassen von Drahtabschnitten ausgehen würde, die bereits im Durchmesser mit dem Durchmesser des Schaftes des Trimetallkontaktniets übereinstimmen.
  • Zur Illustration der möglichen Edelmetalleinsparung wird noch ein Zahlenbeispiel angegeben:
    • Aus einem Kupferdrahtabschnitt von 9 mm Länge und 3 mm Durchmesser und aus zwei Silberdrahtabschnitten von 2 mm Länge und 3 mm Durchmesser lässt sich nach einem Kaltschweissverfahren aus dem Stand der Technik (z. B. DE-A 2 555 697) ein Trimetallkontaktniet herstellen, welches folgende typische Abmessungen aufweist:
      Figure imgb0002
  • Nach dem Verfahren der Erfindung lässt sich ein Trimetallkontaktniet mit im wesentlichen übereinstimmenden Aussenmassen herstellen aus einem Kupferdrahtabschnitt von 30 mm Länge und 1,64 mm Durchmesser sowie aus zwei Silberdrahtabschnitten von je 1,5 mm Länge und 1,64mm Durchmesser. Durch Stauchung wird daraus ein Rohling von 3 mm Durchmesser und 9,90 mm Länge, wovon 2x0,45 mm auf Silber entfallen. Nach Bildung des Kopfes von 6 mm Durchmesser bei verbleibender Schaftlänge von 3,45 mm ergibt sich auf dem Kopf eine Silberauflage mit einer durchschnittlichen Dicke von nur ca. 0,11 mm; dieselbe Einsparung ergibt sich am Schaftende des Kontaktniets, wo beim Aufnieten ein weiterer Nietkopf mit Silberauflage entsteht; die eingesetzte Silbermenge beträgt somit verglichen mit dem zuvor beschriebenen Trimetallkontaktniet nur noch rund 20%. Durch die Silbereinsparung ist bei gleichgebliebenem Kupfereinsatz die Höhe des Nietkopfes um 0,39 mm reduziert worden. Falls nötig, kann dies durch einen erhöhten Kupfereinsatz ausgeglichen werden.
  • Die beigefügten Zeichnungen (Fig. 1 bis Fig. 10) zeigen schematisch ein Beispiel für den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens unter Darstellung der wichtigsten Vorrichtungselemente, welche zur Durchführung des Verfahrens benötigt werden.
  • In einem Träger 1 befinden sich parallel zueinander zwei Schneidbuchsen 2 und 3 mit übereinstimmender lichter Weite, welchen durch eine nicht dargestellte Beschickungseinrichtung von einem Drahtvorrat in Richtung des Pfeils 4 ein Kupferdraht 5 und ein Silberdraht 6 zugeführt werden. Die beiden Drähte haben übereinstimmende Durchmesser (Fig. 1). Die freien Enden der beiden Schneidbuchsen 2 und 3 liegen in einer Flucht mit einer ebenen Oberfläche 10 des Trägers 1, an welcher entlang ein Schieber 7 verschieblich ist. Der Schieber 7 besitzt parallel zu den Schneidbuchsen 2 und 3 eine durchgehende Führungsbuchse 8 mit demselben Innendurchmesser, den auch die Schneidbuchsen 2 und 3 aufweisen. In der Führungsbuchse 8 ist eine Stauchnadel 9 verschieblich angeordnet.
  • Das Herstellungsverfahren beginnt damit, dass der Schieber 7 so verschoben wird, dass die Führungsbuchse 8 mit der Schneidbuchse 3 fluchtet (Fig. 1); dabei wird die Stauchnadel 9 so positioniert, dass ihr vorderes Ende 9a einen Abstand von der Oberfläche 10 einnimmt, der mit der Länge des ersten abzuschneidenden Silberdrahtabschnittes 6a übereinstimmt. Der Silberdraht 6 wird vorgeschoben, bis er am Ende 9a der Stauchnadel anstösst, und dann wird der Schieber 7 in Richtung des Pfeils 11 (Fig. 1) bewegt, wodurch der in der Führungsbuchse 8 steckende Silberdrahtabschnitt6a abgeschert wird.
  • Der Schieber 7 wird nun verfahren, bis die Führungsbuchse 8 mit der Schneidbuchse 2 fluchtet; gleichzeitig wird die Stauchnadel 9 um einen Weg zurückgezogen, der mit der Länge des abzuschneidenden Kupferdrahtabschnittes 5a übereinstimmt (Fig. 2). Nun wird der Kupferdraht 5 vorgeschoben in Richtung des Pfeils 4, bis er am Silberdrahtabschnitt 6a anstösst. Anschliessend wird der Schieber 7 in Richtung des Pfeils 12 (Fig.2) bewegt, wodurch der Kupferdrahtabschnitt 5a abgeschert wird.
  • Durch das Verschieben des Schiebers 7 in Richtung des Pfeils 12 wird dieser zugleich in die Flucht der Schneidbuchse 3 gebracht, in welcher der Silberdraht 6 steckt. Die Stauchnadel 9 wird erneut ein kurzes Stück zurückgezogen, der Silberdraht 6 um dasselbe Stück vorgeschoben und der aus der Schneidbuchse 3 vorstehende Silberdrahtabschnitt 6b abgeschert (Fig. 3). In der Führungsbuchse 9 befinden sich nun hintereinander und mit ihren Stirnflächen aneinanderstossend ein erster Silberdrahtabschnitt 6a, ein zweiter Silberdrahtabschnitt 6b und dazwischen ein längerer Kupferdrahtabschnitt 5a.
  • Der Schieber 7 wird nun in Richtung des Pfeils 12 weiter verschoben, bis die Führungsbuchse 8 mit einer zweiten Führungsbuchse 13 fluchtet, welche durchgehend in einem zweiten Schieber 14 angeordnet ist, welcher parallel zum ersten Schieber 7 zwischen dem ersten Schieber 7 und dem Träger 1 in einer stufenförmigen Ausnehmung 15 des Trägers 1 verschiebbar ist (Fig.4). Die zweite Führungsbuchse 13 hat einen lichten Querschnitt, welcher z.B. um den Faktor 3,5 grösser ist als der lichte Querschnitt der ersten Führungsbuchse 8. In der Führungsbuchse 13 ist ein im Träger 1 gelagerter Stössel 16 mit planer Endfläche verschieblich geführt. Dieser Stössel 16 steht zunächst am Ende der Führungsbuchse 8 an, so dass die drei Drahtabschnitte 5a, 5b und 6a zwischen der Stauchnadel 9 und dem Stössel 16 weitgehend spielfrei gehalten sind.
  • Nun wird die Stauchnadel 9 in Richtung des Pfeils 17 in die Führungsbuchse 8 hineingeschoben und synchron dazu, aber mit um den Faktor 3,5 (siehe oben) verminderter Geschwindigkeit der Stössei 16 in Richtung des Pfeils 17 zurückgezogen. Die Stauchnadel 9 presst also die Drahtabschnitte 5a, 5b und 6a gegen den langsameren Stössel 16, welcher als Widerlager dient. Die Folge davon ist, dass sich der Querschnitt der Drahtabschnitte 5a, 5b und 6a um den Faktor 3,5 erweitert; die Stauchung erfolgt beim Eintritt des Materials von der ersten Führungsbuchse 8 in die zweite Führungsbuchse 13. Dabei verschweissen die beiden Drahtabschnitte 5a und 6a sowie 5a und 6b miteinander und bilden einen zylindrischen Rohling 18. Sobald das vordere Ende der Stauchnadel 9 die Oberfläche 10 erreicht hat, wird ihr Vorschub beendet und der Stössel 16 vollends aus der zweiten Führungsbuchse 13 zurückgezogen. Der Schieber 14 wird nun in Richtung des Pfeils 19 (Fig. 5) verschoben, bis die Führungsbuchse 13 mit einer gleich weiten Führungsbuchse 20 im Träger 1 fluchtet. Zwischen zwei in diesen beiden Führungsbuchsen 13 und 20 geführten, verschieblichen Nadeln 21 bzw. 22 wird der Rohling 18 derart positioniert, dass er auf eine Länge, welche mit der Schaftlänge des fertigen Trimetallkontaktniets übereinstimmt, in die Führungsbuchse 20 hineinragt (Fig. 6).
  • Anschliessend werden die Führungsbuchse 20 und die Nadel 22 um eine gewisse vorwählbare Strecke L in Richtung des Pfeils 23 zurückbewegt. Synchron dazu wird die Nadel 21 in dieselbe Richtung 23 bewegt (Fig. 7). Auf diese Weise entsteht zwischen dem Schieber 14 und der Führungsbuchse 20 ein freier Raum 24, in welchem der spätere Nietkopf vorgestaucht wird. Dies geschieht durch Vorschub der Nadel 21 in Richtung des Pfeils 23 gegen die ruhende Nadel 22 als Widerlager (Fig. 7). Durch das Vorstauchen des Kopfes wird erreicht, dass beim folgenden Umformvorgang, durch den der Kopf fertig geformt wird, das aus der Führungsbuchse 20 vorstehende Ende des Rohlings 18 nicht knickt.
  • Den Augenblick des Vorstauchens zeigt auch die Fig. 8, und zwar in einer um 90° gedrehten Blickrichtung (Richtung des Pfeils 29 in Fig. 7). Nach dem Vorstauchen des Nietkopfes wird die Vorstauchnadel 21 zurückgezogen und der Schieber 14 in Richtung des Pfeils 29 verschoben. Gleichzeitig wird ein Werkzeugschlitten 25 in Richtung des Pfeils 31 verschoben, welcher parallel zum Schieber 14 angeordnet ist. Im Werkzeugschlitten 25 sind die Vorstauchnadel 21 und ein als Kopfmacher dienender Stössel 26 parallel zueinander gelagert. Durch das Verschieben gelangen der Kopfmacher 26 und eine zwischen dem Kopfmacher 26 und dem Träger 1 liegende Öffnung 30 im Schieber 14 vor die Führungsbuchse 20 mit dem Rohling 18 darin. Der Kopfmacher 26 besitzt in seiner Stirnfläche, welche sich normalerweise in Höhe der Stirnfläche der Führungsbuchse 20 in deren Ausgangslage (Fig. 6 und 7) befindet, eine Ausnehmung 27, welche die Kontur des zu formenden Kontaktnietkopfes aufweist.
  • Die Führungsbuchse 20 wird nun gemeinsam mit der darin steckenden Nadel 22 in Richtung des Pfeils 28 geschoben und schlägt den vorgestauchten Rohling 18 gegen den ruhenden Kopfmacher 26, wodurch der Kopf 32 seine endgültige Form erhält (Fig.9). Anschliessend wird der Werkzeugschlitten 25 in Richtung des Pfeils 28 bewegt; er entfernt sich vom Träger 1 und nimmt den Kopfmacher 26 und die Vorstauchnadel 21 mit, so dass das fertige Trimetallkontaktniet 33 freigegeben wird. Anschliessend wird die Nadel 22 in Richtung des Pfeils 28 vorgeschoben und wirft das fertige Trimetallkontaktniet 33, welches bis dahin mit seinem Schaft 34 noch in der Führungsbuchse 20 steckte, aus dieser hinaus (Fig. 10).
  • Auf der dargestellten Vorrichtung können zur Erhöhung des Ausstosses zwei Bearbeitungszyklen parallel, aber zeitlich versetzt ablaufen. Dies ist in Fig. 5 angedeutet, wo gleichzeitig mit dem Stauchen der Drahtabschnitte 5a, 6a und 6b zur Bildung eines Rohlings 18 dem zuvor gefertigten Rohling 18 mit dem Kopfmacher 26 der Kopf angeformt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Trimetallkontaktnieten durch Kaltverschweissung mit den folgenden Schritten:
- Anordnen von drei unterschiedlich langen Abschnitten (5a, 6a, 6b) von Draht unterschiedlicher Zusammensetzung, aber von übereinstimmendem Querschnitt fluchtend hintereinander in einer Führungsbuchse (8), deren lichter Querschnitt mit dem Querschnitt der Drahtabschnitte übereinstimmt, zwischen einer in der Führungsbuchse (8) längsverschieblichen Stauchnadel (9) und einem ausserhalb der Führungsbuchse (8) koaxial zur Stauchnadel (9) angeordneten Widerlager (16) mit einer wirksamen Querschnittsfläche, welche grösser ist als die Querschnittsfläche der Drahtabschnitte;
- Stauchen der Drahtabschnitte unter gleichzeitiger Querschnittsvergrösserung und Kaltverschweissung der Drahtabschnitte;
- Formung des Nietkopfs an einem Ende der Anordnung aus den drei Drahtabschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Drahtabschnitte (5a, 6a, 6b) in einem Verformungsschritt kontinuierlich fortschreitend zu einem im wesentlichen zylindrischen Kontaktnietrohling gestaucht werden, indem - während die Stauchnadel (9) unter Ausstoss der drei Drahtabschnitte in der Führungsbuchse (8) bis zu deren Ende in auf das Widerlager (16) zu weisender Richtung bewegt wird - sich das Widerlager (16) in von der Stauchnadel (9) wegweisender Richtung bewegt, dass hierbei die Geschwindigkeit des Widerlagers (16) kleiner ist als die Geschwindigkeit der Stauchnadel (9) und dass beide Geschwindigkeiten in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Stauchnadel (9) und des Widerlagers (16) einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Geschwindigkeit (vs) der Stauchnadel (9) und der Geschwindigkeit (vw) des Widerlagers (16) bei Verwendung von Drahtabschnitten aus Kupfer einerseits und aus Silber andererseits zwischen
Figure imgb0003
vorzugsweise zwischen
Figure imgb0004
gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Stauchens der gestauchte Abschnitt der drei Drahtabschnitte in einer zweiten Führungsbuchse (13) geführt wird, in welcher das Widerlager (16) verschieblich ist und deren lichter Querschnitt sich zum lichten Querschnitt der ersten Führungsbuchse (3) verhält wie die Geschwindigkeit der Stauchnadel (9) zur Geschwindigkeit des Widerlagers (16).
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