NO143293B - Fremgangsmaate til fremstilling av en elektrisk kontaktoverflate - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk kontaktoverflate for å motta et forbindelsesorgan for strømførende kontakt mellom en aluminiumsskinne og forbindelsesorganet, hvor den elektriske kontaktflate utgjøres av en del av den ytre overflate av en kobberfolie som på forhånd er festet til en aluminiumsfolie for å danne et komposittelement, idet en del av den ytre overflate av aluminiumsfolien mekanisk og elektrisk er forbundet med skinnen ved sveising.

Fra DOS nr. 1.949.957 er det kjent en fremgangsmåte til å feste en tynn kobberstrimmel på en strømskinne av aluminium, hvorved en blikkstrimmel hvis ene side består av aluminium og hvis andre side av kobber, sveises til strøm-skinnen med mellomliggende kobberduk og varmpressveising.

Fra U.S.-patentskrift nr. 3.201.853 er det kjent å feste et komposittstykke av kobber og aluminium på en bærer av aluminium ved hjelp av sveisesømmer.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, for å feste et tynt kobbersjikt til aluminiumsstrømskinner med stort tverrsnitt ved anvendelse av en aluminiumsstrimmel som allerede er belagt med kobber på den ene flate men som anvender en mindre komplisert og mere effektiv festemåte enn hittil anvendt.

Det skal i denne forbindelse bemerkes at når en kobber-belagt aluminiumsstrimmel lokalt utsettes for varmesjokk som er i stand til å tilveiebringe sammenføyning av aluminium men ikke av kobber, vil det opptre en minskning av bindingen mellom kobbersjiktet og aluminiumet. Dette er viktig i den grad at det er fare for at svekkelsen av bindingen vil føre til en mindre god kontaktmotstand mellom kobbersjiktet og aluminiumsstrimmelen.

Og dette har ført til at det her er funnet frem til andre midler

for å feste strimmelen til strømskinnen.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilpasse proporsjonene av kobber og aluminium som danner strimmelen så vel som tykkelsen av den sistnevnte på sådan måte at det oppnås gode varme- mekaniske og elektriske egenskaper av strimmelen når den er forbundet med strømskinnen.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at den ytre flate av aluminiumsfolien er anordnet direkte mot den ene overflate av skinnen, at de to flater er festet til hverandre ved elektrisk punktsveising i et første område A av komposittelementet og at kontaktflaten som samvirker med et bevegelig forbindelsesorgan er et andre område B henholdsvis C, av den ytre flate av kobberfolien, atskilt fra det første område, hvilke andre områder B,C som befinner seg overfor skinnen, men utenfor området for punktsveisen på denne.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 og 2 viser skjematisk forbindelsen av strimmelen med strømskinnen. Fig. 3 viser skjematisk strømbanene til sveisepunktet. Fig. 4 viser skjematisk fremgangsmåten for en kobber-belagt og tinnbelagt strimmel. Fig. 5 og 6 viser skjematisk den selektive tinnbeleg-ningsprosess av kobber-aluminiumsstrimmelen under anvendelse av maskering. Fig. 1 viser en strømskinne 1 av aluminium som skal forbindes med en strimmel 2 som består av et kobbersjikt 3 som er avsatt på en aluminiumsstrimmel 4. Tykkelsen h+e for den belagte strimmel er liten sammenlignet med tykkelsen 1 av strømskinnen 1. Generelt anbringes kobbersjiktet ved valsing eller elektrolyse. Punktsveiselektrodene 5 og 6 befinner seg i en stilling før sveiseoperasjonen. Fig. 2 viser at sveisepunktet A på kobbersjiktet etter sveisingen kan være noe endret og deformert slik at det er en risiko for å anvende det som kontaktflate for et tilslutningsorgan som f.eks. 17 på fig. 3. Bare de tilgrensende områder B og C kan anvendes for dette for-mål. De muligheter som foreligger for konstruktøren for selve festeprosessen skal nedenfor forklares på bakgrunn av to syns-punkter. Det ene er at det må sikres at tykkelsen e av kobber-

sjiktet ikke er for liten hvis de ønskede mekaniske egenskaper for strimmelen skal være tilstrekkelig til å gi god mekanisk motstand når tilslutningsorganet er på plass eller i tilfelle av kortslutninger. Når bimetallstrimmelen fremstilles ved valsing er det ikke mulig å velge tykkelsen av kobberet i forhold til aluminium, slik at en ønsket tykkelse av kobbersjiktet også vil påvirke tykkelsen av aluminiumet. I praksis kan tykkelsen variere mellom 10 og 15%. På den annen side, hvis tykkelsen h for aluminium er for stor eller liten, vil dette medføre for liten eller for stor strømtetthet i sveisepunktet.

Dette fenomen vil fremgå mere klart av fig. 3, som viser et snitt gjennom strømskinnen 1, som er sveiset til bimetallstrimmelen 2 i sveisepunktet 7. Sveiseoperasjonen som er foretatt i området som er antydet med en streket linje har en diameter d, fordi elektrodene er hovedsakelig sylindriske. I området 8, som er antydet med x, vil varmepåkjenningen føre til en endring av forbindelsen på sådan måte at strømbanene vil være som antydet med pilene i. Hvis tykkelsen av aluminiumet 4 er betegnet h, vil sveisingen være mere fordelaktig hvis denne størrelse er mellom 1/3 og 1/5 av diameteren d for sveisepunktet og fortrinnsvis ligge mellom 1/4 og 1/5.

Hvis det er ønskelig at sveisen får samme fasthet som strømskinnen sett på bakgrunn av den strøm som passerer kobbersjiktet når flere tilslutningsorganer er forbundet med strøm-skinnen, oppnås god varme- og mekanisk virkning når tykkelsen h er lik eller mindre enn ca. 1/6 av tykkelsen 1 av strøm-skinnen 1 .

En fordeling av sveisepunkter langs strømskinnen velges i avhengighet av mulig fordeling av tilslutningsorganet og på sådan måte at det sikres at bimetallstrimmelen ikke har en tendens til å skille seg fra strømskinnen mellom to sveisepunkter .

Det skal bemerkes at strømbanene mellom kobbersjiktet og strømskinnen bare antas å finne sted via sveisepunktene.

Det er derfor unødvendig å anvende en høyere overflatebehand-ling av kontaktflatene mellom aluminiumsdelene eller å tilveiebringe god kontakt mellom dem.

Av den grunn er det viktig at sveisepunktet har sirkulært tverrsnitt. Det hele er naturligvis avhengig av sveisepunkttverrsnittet, slik at f.eks. ved firkantet tverrsnitt er det nødvendig at dette har samme tverrsnitt som det sirkulære sveisepunkt. I det tilfellet hvor tinn er anbragt på kobbersjiktet før sveisingen må det sørges for gode mekaniske og elektriske egenskaper for tinnet som ikke kan anbringes direkte på aluminium uten at det anvendes en fremgangsmåte som eliminerer porøsiteten i det avsatte sjikt.

I det tilfelle hvor kobbersjiktet allerede, er forsynt med et tinnsjikt, forblir fremgangsmåten den samme.

Hvis strimmelen er sammensatt av aluminium 4, et kobbersjikt 3 og et tinnsjikt 9 skal punktsveises, har det vist seg at en svak diffusjon av tinn skjer inn i elektrodematerialet. Når operasjonen gjentas mange ganger med samme elektroder, vil elektrodematerialet- gradvis bli omdannet til bronse som påvirker de gode kbntaktegenskaper på sådan måte at det oppstår lysbue-fenomener mellom elektroden og den tinnbelagte strimmel.

For å unngå denne ulempe^.kan det anbringes en kobberstrimmel 10 med liten tykkelse, f.eks. en tiendedels mm mellom elektroden og tinnbelegget som vist på fig. 4.

Denne kobberstrimmelen beveges gradvis i pilretningen F, slik at- for hvert sveisepunkt anvendes en ny metalldel som

er fri for tidligere kontaktpunkter.

Da tinnbelegget bare er ønskelig i de områder hvor tilslutning skal finne sted, er det også mulig å ha en selek-tiv tinnbelegning på et forhåndsbestemt område av kobbersjiktet.

På fig. 5 er vist en plastmaskering 11 for å beskytte kobber-aluminiumsstrimmelen 3,4 som beveges i en passasje 12

når strimmelen utsettes for tinnbelegningen 9, f.eks. elektro-lyttisk. De arealer som er beskyttet fra belegningen som f.eks. 13 kan anvendes for sveisestedene. Videre kan maskeringen hindre unødvendig belegning av andre deler av strimmelen.

Tinnbelegningsmåten som er vist på fig. 6, skiller

seg bare fra den beskrevne ved at formen av maskeringen 14

har en del 15 som hindrer tinnbelegning av den sentrale del 16 av strimmelen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk kontaktoverflate for å motta et forbindelsesorgan for strømførende kontakt mellom en aluminiumsskinne og forbindelsesorganet, hvor den elektriske kontaktflate utgjøres av en del av den ytre overflate av en kobberfolie som på forhånd er festet til en aluminiumsfolie for å danne et komposittelement, idet en del av den ytre overflate av aluminiumsfolien mekanisk og elektrisk er forbundet med skinnen ved sveising, karakterisert ved at den ytre flate (4a) av aluminiumsfolien (4) er anordnet direkte mot den ene overflate (1a) av skinnen, at de to flater (1a,4a) er festet til hverandre ved elektrisk punktsveising (7) i et første område (A) av komposittelementet (2) og at kontaktflaten som samvirker med et bevegelig forbindelsesorgan (17) er et andre område (B), henholdsvis (C), av den ytre flate (3a) av kobberfolien (3), atskilt fra det første område, hvilke andre områder (B,C) befinner seg overfor skinnen (1), men utenfor området for punktsveisen (7) på denne.