EP1848019A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, sowie Kontaktstück für Nieder-, Mittel,- Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, sowie Kontaktstück für Nieder-, Mittel,- Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte Download PDF

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EP1848019A1
EP1848019A1 EP06008165A EP06008165A EP1848019A1 EP 1848019 A1 EP1848019 A1 EP 1848019A1 EP 06008165 A EP06008165 A EP 06008165A EP 06008165 A EP06008165 A EP 06008165A EP 1848019 A1 EP1848019 A1 EP 1848019A1
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contact piece
mold
copper
contact
casting
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ABB Technology AG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6643—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having disc-shaped contacts subdivided in petal-like segments, e.g. by helical grooves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203—Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches
    • H01H1/0206—Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches containing as major components Cu and Cr

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a contact piece, as well as contact piece for low, medium, high voltage and generator switching devices, according to the preamble of claims 1 and 11.
  • vacuum interrupters In many cases, low, medium voltage, high voltage and generator switching devices are equipped with vacuum interrupters.
  • vacuum interrupters are known which are equipped with a radial magnetic field contact system (RMF).
  • the radial magnetic field is generated by coil sickle elements.
  • the sickle elements are created by slots which are incorporated in a contact piece plate.
  • a slotted contact pot which generates the radial magnetic field on a circular ring surface.
  • slots may also be required and incorporated.
  • RMF contact systems An important advantage of RMF contact systems is the low current path resistance of the overall arrangement using a sufficiently large contact pressure force. This results in a simple system.
  • RMF contact pieces with a cylindrical shape are used whose outer edges are rounded to improve the dielectric properties.
  • the current method for introducing the slots is a Zerspantechnisches method, a generation of the slots is done per contact piece. This also applies to the molding of an external contact geometry. The geotechnical generation of the contact piece geometry is naturally associated with corresponding costs.
  • the slotted contacts are composed of several, superimposed discs.
  • the individual disks are slit by punching.
  • the material thickness of the slices should not be greater than the slit width is selected for a perfect punching.
  • the invention is therefore based on the object to make a manufacturing process for contact pieces of the generic type even more economical.
  • the inventive method for the production of contact pieces or a contact plate for vacuum interrupters is carried out so that the contact pieces after a chill casting - manufacturing process near net shape to a contact piece cast or cast by first the material is melted in a crucible and then poured into a metallic mold, in which previously webs are introduced, the webs leave slots.
  • both the outer geometry and the slot geometry are finally introduced into a blank directly in a production step of the contact piece.
  • slots can be introduced to the surface aligned slots as well as slots that should be oriented at an angle to the surface.
  • slots may extend to the outer circumference of a Ronde as well as within these ends.
  • the aim of this consideration is the production of a contact material also from KupferChrom as the main composite material, but by a melt metallurgical process.
  • a powder CuCr production can be avoided, the "elements" in the desired mixing ratio at very high temperatures (1900 - 2200 ° C) in a ceramic crucible-melted.
  • the elements (base CuCr) completely dissolve into each other.
  • the melt is poured under a vacuum atmosphere or in a protective gas in a mold, so that it is possible to achieve very high cooling rates. If a shape is selected which is close to the end contour of the contact piece (liquid ⁇ solid ⁇ room temperature) and also has one or more webs, slots can be produced during encapsulation in the contact piece.
  • the costs for mechanical generation of the contact piece geometry can be partially or completely avoided.
  • a further cost saving is achieved by reducing the required material use compared to a solid disc, the volume of material of the slots is eliminated, as well as possibly the usually necessary excess for a blank.
  • the casting takes place under a protective gas Ar or H 2 or under a vacuum atmosphere in an oven, and the resulting composite material consists of a material combination of copper and chromium.
  • the contact piece is cast successively consisting of at least 2 layers by at least one erosion resistant CuCr layer as the first layer and at least one further, at least consisting of pure copper material layer is poured into the same mold.
  • the mold is divided, and is opened to trigger the finished contact piece.
  • a further advantageous embodiment is that, at least for one layer, a combination with other materials is provided which include tungsten, tungsten carbide, molybdenum, platinum, zirconium, yttrium or palladium, in addition to e.g. Copper and / or silver.
  • the chromium concentration in the composite material layer is between> 0 to 100 wt .-%, wherein when melting the CuCr material in addition to the copper material and chromium is partially or completely dissolved in the copper, so that during casting into the mold a very finely divided chromium precipitation takes place from the copper matrix.
  • the contact piece is subjected to a final dimension calibration calibration. As a result, expensive machining work becomes superfluous.
  • Ausserden a switching device is specified, the contact pieces is made according to one or more of the preceding method claims, and can be installed without further endab Wegserhusde finishing in a vacuum interrupter chamber.
  • the basis for erosion-resistant contact pieces is usually a powder metallurgically produced composite of the powder components copper and chromium, which are produced by a sintering or sintering process.
  • the contact piece can consist continuously of the material CuCr 25 but also be designed in two layers.
  • pure copper is selected for high conductivity in this layer.
  • the production of a ready-to-install contact piece can be achieved by selecting a melt-metallurgical production process in the following way:
  • the materials are weighed in the selected ratio.
  • the materials can be placed in powder form or for cost reasons as pellets in a crucible (eg MgO / ZrO). Thereafter, the melting of the material or materials and in the case of the CuCr material until the elements dissolve, a complete solubility is obtained at temperatures between 1900 and 2200 ° C.
  • the liquid metal is poured into a mold.
  • This method is used in many applications, including to achieve a high cooling rate.
  • the advantage of a very high cooling rate is that, especially with the CuCr in the copper matrix, the chromium precipitates very finely due to the existing miscibility gap (phase diagram).
  • Advantage of this method is that the melt is poured into a mold also cooled, which has the outer contour of the component and also the slot geometry in the form of webs in the mold.
  • the introduced webs can be used to further increase the cooling rate (across the cross section of the disks). It can be by this measure in addition to the desired shape a very fine crystalline material produced with also very fine chromium particles (dendrites) in the copper matrix.
  • the tool After removal of the cast component there is a blank whose dimensions are close to the dimensions of the design drawing, however, the tool must be provided with the required shrinkage allowance.
  • the design of the tool and the number of experiments can be shortened by the use of a corresponding chill casting software, which accounts for a large part of a possible and possibly occurring distortion, for example. during the subsequent solidification of the melt in advance (e.g., differences in density remaining in the casting, segregation, voids, pores, ).
  • the manufacturing process can be carried out as usual under vacuum or hydrogen. However, at least in the meantime, a reducing atmosphere may be present during the production of a ready-to-install contact piece (annealing). After this reducing process step may then be advantageous to reduce the H 2 gas content in the material then a vacuum annealing.
  • the contact piece can be calibrated in a further pressing process and thus brought to final dimensions.
  • the mold 1 shows the mold 1 with the introduced contour 2, which should have the contact piece after the casting process as an outer contour.
  • a survey 3 and there are webs 4 are arranged in the mold, which after a casting a hole and the desired slots in the cast Insert contact piece.
  • the mold 1 can be performed cooled from the outside.
  • the cooling rate of the melt is further increased.
  • the contact piece After the casting process, the contact piece knows the outer contour as well as the webs. The webs may be designed so that they protrude through the contact piece.
  • FIG. 3 shows a mold 2, which is arranged vertically (or at an angle) standing.
  • the contact piece after the casting process (pouring of the melt through an opening 5) receives its outer contour.
  • a survey 4 can be arranged next to webs 3. After a casting process to get a hole and the desired slots in the contact piece.
  • the cooling rate can be further increased. Shown is a centrally divided mold, which may also be cooled from the outside. Due to the good heat conduction (short web lengths to Kokilleninnenwand) and the introduced elevation 4 and the webs 3, the cooling rate of the melt is further increased.
  • FIG. 4 shows the two-part mold 2 in cross-section.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, sowie Kontaktstücks für Nieder-, Mittel-, Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 11. Um hierbei ein Herstellverfahren für Kontaktstücke der gattungsgemäßen Art noch wirtschaftlicher zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im Kokillenguss-Herstellungsprozess das Kontaktstück endkonturnah gegossen wird, indem zunächst der Werkstoff in einem Tiegel geschmolzen und anschließend in eine metallische Kokille gegossen wird, in welche zuvor Stege eingebracht werden, wobei die Stege Schlitze hinterlassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, sowie Kontaktstück für Nieder-, Mittel-, Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 11.
  • Vielfach sind Nieder-, Mittelspannungs-, Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte, mit Vakuumschaltkammern ausgerüstet. Dabei sind Vakuumschaltkammern bekannt, die mit einem Radialmagnetfeldkontaktsystem (RMF) ausgerüstet sind. Das radiale Magnetfeld wird über Spulensichelelemente generiert. Die Sichelelemente entstehen durch Schlitze, die in eine Kontaktstückplatte eingebracht sind.
  • Des Weiteren besteht die Möglichkeit, einen geschlitzten Kontakttopf einzusetzen, der das radiale Magnetfeld auf einer Kreisringfläche generiert. In einer Kontaktstückplatte können allerdings ebenfalls Schlitze erforderlich und eingebracht sein. Des Weiteren werden in der Regel auch beim Einsatz von AMF - Kontaktsystemen (AMF = Axialmagnetfeld) Schlitze in einer Kontaktplatte erforderlich.
  • Ein wesentlicher Vorteil von RMF -Kontaktsystemen ist der geringe Strombahnwiderstand der Gesamtanordnung unter Anwendung einer hinreichend großen Kontaktdruckkraft. Das ergibt ein einfaches System.
  • In der Regel werden RMF - Kontaktstücke mit einer Zylinderscheibenform eingesetzt, deren Außenkanten zur Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften verrundet sind.
  • Zur Aufprägung der äußeren Kontur und zum Einbringen der Schlitze werden Zerspanverfahren eingesetzt. Die Außengeometrie wird durch eine Drehzerspanung aufgebracht und die Schlitze in das Kontaktstück durch Sägen bzw. Fräsen eingebracht.
  • Das aktuelle Verfahren zum Einbringen der Schlitze ist ein zerspantechnisches Verfahren, eine Generierung der Schlitze erfolgt pro Kontaktstück. Dieses gilt auch für das Formen einer äußeren Kontaktgeometrie. Die spantechnische Generierung der Kontaktstückgeometrie ist naturgemäß mit entsprechenden Kosten verbunden.
  • Aus der DE 38 40 192 A1 ist eine Schaltkontaktanordnung für elektrische Vakuumschalter bekannt, dessen geschlitzte Kontaktstücke aus mehreren, aufeinandergelegten Scheiben aufgebaut sind. Dabei werden die einzelnen Scheiben durch Stanzen geschlitzt. Dabei soll für ein einwandfreies Stanzen die Materialstärke der Scheiben nicht größer als deren Schlitzbreite gewählt werden.
  • Ein Verfahren dieser Art ist jedoch erheblich aufwändig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für Kontaktstücke der gattungsgemäßen Art noch wirtschaftlicher zu gestalten.
  • Bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art wird dies erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken bzw. einer Kontaktplatte für Vakuumschaltkammern erfolgt so, dass die Kontaktstücke nach einem Kokillenguss - Herstellungsprozess endkonturnah zu einem Kontaktstück gegossen oder vergossen werden, indem zunächst der Werkstoff in einem Tiegel geschmolzen und anschließend in eine metallische Kokille gegossen wird, in welche zuvor Stege eingebracht werden, wobei die Stege Schlitze hinterlassen.
  • Bei diesem optimierten Verfahren, ist abschließend sowohl die Außengeometrie als auch die Schlitzgeometrie direkt bei einem Herstellungsschritt des Kontaktstückes mit in einen Rohling eingebracht.
  • Dabei können normal zur Oberfläche ausgerichtete Schlitze eingebracht werden als auch Schlitze, die unter einem Winkel zur Oberfläche orientiert sein sollen. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass Schlitze bis zum Außenumfang einer Ronde reichen als auch innerhalb dieser enden können.
  • Ziel dieser Überlegung ist die Herstellung eines Kontaktwerkstoffes ebenfalls aus KupferChrom als Haupverbundwerkstoff, jedoch nach einem schmelzmetallurgischen Verfahren. Durch diese Maßnahme kann auch eine Pulverherstellung CuCr vermieden werden, die "Elemente" werden im gewünschten Mischungsverhältnis bei sehr hohen Temperaturen (1900 - 2200°C) in einem keramischen Tiegel-geschmolzen. Dabei lösen sich die Elemente (Basis CuCr) vollständig ineinander. Anschließend wird die Schmelze unter einer Vakuumatmosphäre oder im Schutzgas in eine Kokille gegossen, so dass sich sehr hohe Abkühlgeschwindigkeiten erreichen lassen. Wird eine Form gewählt, die nahe an der Endkontur des Kontaktstückes liegt (flüssig → fest → Raumtemperatur) und auch einen oder mehrere Stege aufweist, lassen sich Schlitze beim Verguss im Kontaktstück erzeugen. Nach diesem Verfahren lassen sich die Kosten zur mechanischen Generierung der Kontaktstückgeometrie zum Teil bzw. auch ganz vermieden. Eine weitere Kosteneinsparung wird durch die Verringerung des erforderlichen Materialeinsatzes gegenüber einer Vollscheibe erreicht, das Materialvolumen der Schlitze entfällt, wie auch ggf. das üblicherweise notwendige Übermaß für einen Rohling.
  • Es ist ausgestaltet, dass die Kokille beim Guss waagerecht, also liegend gehalten wird.
  • Eine Alternative ist dass die Kokille beim Guss vertikal, also stehend gehalten wird.
  • Dabei kommt es darauf an, wie das Kontakststück anschließend aus der Gussform ausgelöst werden soll.
  • Vorteilhaft ist, wenn der Guss unter einem Schutzgas Ar oder H2 bzw. unter einer Vakuumatmosphäre in einem Ofen erfolgt, und der resultierende Verbundwerkstoff aus einer Werkstoffkombination Kupfer und Chrom besteht.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kontaktstück aus mindestens 2 Schichten bestehend nacheinander gegossen wird, indem mindestens eine abbrandfeste CuCr-Schicht als erste Schicht und mindestens eine weitere, zumindest aus reinen Kupferwerkstoff bestehende Schicht in dieselbe Kokille gegossen wird.
  • Vorteilhaft ist, dass die Kokille geteilt ist, und zum Auslösen des fertigen Kontaktstückes geöffnet wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass zumindest bei einer Schicht eine Kombination mit weiteren Werkstoffen vorgesehen ist, die Wolfram, Wolframcarbid, Molybdän, Platin, Zirkon, Yttrium oder Palladium beinhalten, neben z.B. Kupfer und / oder Silber.
  • Beim Vormischen der Komponenten in der flüssigen Phase ist es vorteilhaft, wenn die Chromkonzentration in der Verbundwerkstoffschicht zwischen > 0 bis 100 Gew.-% liegt, wobei beim Schmelzen des CuCr-Werkstoffes neben dem Kupferwerkstoff auch Chrom teilweise oder auch vollständig im Kupfer gelöst ist, so dass beim Guss in die Kokille eine sehr feinteilige Chromausscheidung aus der Kupfermatrix erfolgt.
  • Das führt insbesondere zusammen mit der erreichbaren hohen Abkühlgeschwindigkeit zu einer sehr feinen auch dendritischen, also verästelten Chromausscheidung bzw. feinteiligen Chromteilchenausscheidung.
  • Weiterhin ist ausgestaltet, dass nach dem Guss das Kontaktstück einer endabmessungsbezogenen Kalibrierpressung unterzogen wird. Hierdurch werden aufwändige Zerspanungsarbeiten überflüssig.
  • Dadurch, dass das Kontaktstück unter Wasserstoff reduziert bzw. durch Glühen unter einer HV-Atmosphäre nochmals entgast wird, entsteht eine homogene metallurgische Struktur und ausserdem wird ein erneutes Entgasen aus dem Konstaktstück im Fall eines hochbeanspruchenden Kurzschlusschaltvorganges verhindert, was die Vakuumkammer kontaminieren, d.h. das Vakuum darin verschlechtern würde, und somit die Vakuumkammer unbrauchbar machen könnte.
  • Ausserden ist ein Schaltgerät angegeben, dessen Kontaktstücke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche hergestellt ist, und ohne weitere notwendige endabmessungserreichende Nachbearbeitung in eine Vakuumschaltkammer einbaubar ist.
  • Die Basis für abbrandfeste Kontaktstücke stellt in der Regel ein pulvermetallurgisch hergestellter Verbundwerkstoff aus den Pulverkomponenten Kupfer und Chrom dar, die nach einem Sinter- oder Sintertränkverfahren hergestellt werden. Des Weiteren kann das Kontaktstück durchgängig aus dem Werkstoff CuCr 25 bestehen aber auch zweischichtig ausgeführt sein. Vorzugsweise wird als zweite Schicht reines Kupfer für eine hohe Leitfähigkeit in dieser Schicht gewählt.
  • Die Herstellung eines einbaufertigen Kontaktstückes lässt sich in einem Ausführungsbeispiel dadurch erreichen, dass ein schmelzmetallurgischer Herstellungsprozess in der folgenden Weise gewählt wird:
    • In einem ersten Schritt Schmelzen:
  • In einen Schmelztiegel werden die Werkstoffe (oder "Elemente") im gewählten Verhältnis eingewogen. Die Werkstoffe können pulverförmig oder auch aus Kostengründen als Pellets in einen Tiegel (z.B. MgO / ZrO) eingelegt werden. Danach erfolgt das Schmelzen des Werkstoffes bzw. der Werkstoffe und im Fall des CuCr-Werkstoffes bis zum Ineinanderlösen der Elemente, eine vollständige Löslichkeit erhält man bei Temperaturen zwischen 1900 - 2200°C.
    • Einguss in eine Kokille:
  • Aus dem Tiegel wird das flüssige Metall in eine Kokille abgegossen. Dieses Verfahren wird in vielen Applikationen eingesetzt, auch zum Erreichen einer hohen Abkühlgeschwindigkeit. Vorteil einer sehr hohen Abkühlgeschwindigkeit ist, dass sich besonders beim CuCr in der Kupfermatrix das Chrom aufgrund der vorhandenen Mischungslücke (Phasendiagramm) sehr feinteilig ausscheidet. Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass die Schmelze in eine ebenfalls gekühlte Kokille gegossen wird, die die Außenkontur des Bauteiles und auch die Schlitzgeometrie in Form von Stegen in der Form aufweist. Durch die eingebrachten Stege lässt sich die Abkühlgeschwindigkeit (über den Querschnitt der Scheiben hinweg) weiter steigern. Es lässt sich durch diese Maßnahme neben der gewünschten Formgebung ein sehr feinkristalliner Werkstoff herstellen mit ebenfalls sehr feinen Chromteilchen (Dendriten) in der Kupfermatrix.
  • Nach einer Entnahme des Gussbauteils liegt ein Rohling vor, dessen Abmessungen nah an den Maßen der Konstruktionszeichnung liegt, jedoch muss das Werkzeug mit dem erforderlichen Schrumpfungszuschlag versehen sein. Die Auslegung des Werkzeuges und die Anzahl der Versuche lässt sich durch den Einsatz einer entsprechenden Berechnungssoftware zum Kokillenguss verkürzen, die einen großen Teil eines möglichen und ggf. auftretenden Verzuges z.B. beim nachfolgenden Erstarren der Schmelze im Vorfeld vorhersagen (z.B. Dichteunterschiede, die beim Gießen verbleiben, Segregation, Lunkerbildung, Poren, ...).
  • Der Herstellungsprozess kann wie gewohnt unter Vakuum oder Wasserstoff erfolgen. Jedoch kann / sollte bei der Herstellung eines einbaufertigen Kontaktstückes zumindest zwischenzeitlich eine reduzierende Atmosphäre vorliegen (Glühung). Nach diesem reduzierenden Prozessschritt kann ggf. zur Reduktion des H2 Gasgehaltes im Werkstoff anschließend eine Vakuumglühung vorteilhaft sein.
    • Kalibrierpressen:
  • Sollte nach dem Kokillengussherstellungsverfahren ein Verzug des einbaufertigen Kontaktstückes vorliegen bzw. das vorgegebene Endmaß nicht erreichen lassen, so lässt sich das Kontaktstück in einem weiteren Pressverfahren kalibrieren und damit auf Endmaß bringen.
  • Dies lässt sich fertigungstechnisch im Ergebnis einfacher bewerkstelligen als eine Zerspanungsbearbeitung auf Endmaß.
  • Die Erfindung ist in einem Ausgestaltungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1:
    Kokille mit eingebrachter Kontaktstückkontur.
    Figur 2:
    Kokille mit eingebrachten Stegen.
    Figur 3:
    Kokille die stehend verwendet wird.
    Figur 4:
    zweiteilige Kokille.
  • Das beschriebene Verfahren wird mit einer nachfolgend dargestellten und beschriebenen Kokille vorgenommen.
  • Die Figur 1 zeigt die Kokille 1 mit der eingebrachten Kontur 2, die das Kontaktstück nach dem Gießvorgang als Außenkontur aufweisen soll. Darüber hinaus ist eine Erhebung 3 und es sind Stege 4 in der Kokille angeordnet, die nach einem Gießvorgang eine Bohrung und die gewünschten Schlitze in das gegossene Kontaktstück einbringen. Zum Erreichen einer hohen Abkühlgeschwingigkeit kann die Kokille 1 von außen gekühlt ausgeführt werden. Durch die eingebrachte Erhebung 3 und die Stege 4 wird die Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze weiter erhöht.
  • Die Figur 2 zeigt die Kokille 1 mit den eingebrachten Stegen 2 im Querschnitt. Nach dem Gießvorgang weißt das Kontaktstück die Außenkontur als auch die Stege auf. Die Stege können so ausgeführt sein, dass sie durch das Kontaktstück hindurchragen.
  • Die Figur 3 zeigt eine Kokille 2, die senkrecht (oder unter einem Winkel) stehend angeordnet ist. Mit der eingebrachten Kontur 1 erhält das Kontaktstück nach dem Gießvorgang (Einguss der Schmelze durch eine Öffnung 5) seine Außenkontur. Darüber hinaus kann eine Erhebung 4 neben Stegen 3 angeordnet sein. Nach einem Gießvorgang erhält man eine Bohrung und die gewünschten Schlitze im Kontaktstück.
  • Ist die Kokille 2 nach Figur 3 zweiteilig ausgeführt, so lässt sich die Abkühlgeschwingigkeit weiter steigern. Gezeigt ist eine mittig geteilte Kokille, die ebenfalls von außen gekühlt ausgeführt sein kann. Durch die gute Wärmeleitung (kurze Steglängen bis zur Kokilleninnenwand) und die eingebrachte Erhebung 4 und die Stege 3 wird die Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze weiter erhöht.
  • Die Figur 4 zeigt die zweiteilige Kokille 2 im Querschnitt. Durch eine zwei oder mehrteilig ausgeführte Form lässt sich eine optimierte Wärmeleitung von der eingebrachten Schmelze auf die Innenkontur 3, 4 der Kokille 2 erreichen.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken bzw. einer Kontaktplatte für Vakuumschaltkammern, die nach einem Kokillenguss - Herstellungsprozess endkonturnah zu einem Kontaktstück vergossen werden, indem zunächst der Werkstoff in einem Tiegel geschmolzen und anschließend in eine metallische Kokille ggf. auch von außen gekühlte Kokille gegossen wird, in welche zuvor Stege eingebracht werden, wobei die Stege Schlitze im Kontaktstück hinterlassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kokille beim Guss waagerecht, also liegend gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kokille beim Guss vertikal, also stehend oder einem Winkel < 90° gehalten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Guss unter einem Schutzgas Ar oder H2 bzw. unter einer Vakuumatmosphäre in einem Ofen erfolgt, und der resultierende Verbundwerkstoff aus einer Werkstoffkombination Kupfer und Chrom besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kontaktstück mindestens aus 2 Schichten bestehend nacheinander, gegossen wird, indem mindestens eine abbrandfeste CuCr-Schicht als erste Schicht und mindestens eine weitere, zumindest aus reinen Kupferwerkstoff bestehende Schicht in dieselbe Kokille gegossen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kokille geteilt ist, und zum Auslösen des fertigen Kontaktstückes geöffnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest bei einer Schicht eine Kombination mit weiteren Werkstoffen wie Wolfram, Wolframcarbid, Molybdän, Platin, Zirkon, Yttrium oder Palladium vorgesehen sind, neben z.B. Kupfer und / oder Silber.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Chromkonzentration in der Verbundwerkstoffschicht zwischen > 0 bis 100 Gew.-% liegt, wobei beim Schmelzen des CuCr - Werkstoffes neben dem Kupferwerkstoff auch Chrom vollständig oder zum Teil im Kupfer gelöst ist, so dass beim Guss in die Kokille eine sehr feinteilige Chromausscheidung in der Kupfermatrix erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Guss das Kontaktstück einer endabmessungsbezogenen Kalibrierpressung unterzogen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kontaktstück unter Wasserstoff reduziert bzw. durch Glühen unter einer HV-Atmosphäre nochmals entgast wird.
  11. Kontaktstück für eine Vakuumschaltkammer,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüchen hergestellt ist, und ohne weitere notwendige endabmessungserreichende Nachbearbeitung in eine Vakuumschaltkammer einbaubar ist.
EP06008165A 2006-04-20 2006-04-20 Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückes, sowie Kontaktstück für Nieder-, Mittel,- Hochspannungs- und Generatorschaltgeräte Active EP1848019B1 (de)

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