DE2436927C2 - Method and device for the powder-metallurgical production of molded parts for electrical contact pieces - Google Patents
Method and device for the powder-metallurgical production of molded parts for electrical contact piecesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum pulvermetallurgischen Hersteilen im Formteilen mit einer Restporosität von weniger als 1% und mit einer gleichmäßigen Porenverteilung aus dispersionsgehärtetem Silber-Metalloxid (AgMeO)-Verbundpulver für elektrische Kontaktstücke.The invention relates to a method for powder-metallurgical manufacturing in molded parts a residual porosity of less than 1% and with a uniform pore distribution made of dispersion-hardened Silver-metal oxide (AgMeO) composite powder for electrical contact pieces.
Beim Verdichten von Kontaktstücken mit überwiegendem Silber-Gehalt und Wirkzusätzen durch Nachpressen im Sinterzustand soll einerseits eine gewünschte Endform erhalten und andererseits sollen die Poren in? Sinterkörper weitgehend entfernt werden. Dabei ist es wesentlich, daß im Kontaktwerkstoff keine Gase eingeschlossen werden. Ob die letzte Forderung erfüllt ist, zeigt eine anschließende Wärmebehandlung der Kontaktstücke z.B. bei 10730K. Im Falle von Gaseinschlüssen tritt ein Aufblähen der Kontaktstücke unter Volumenvergrößerung auf.When compacting contact pieces with a predominant silver content and active additives by re-pressing in the sintered state, on the one hand the desired final shape should be obtained and on the other hand the pores should be in? Sintered bodies are largely removed. It is essential that no gases are trapped in the contact material. Whether the last requirement is met, showing a subsequent heat treatment of the contacts, for example, at 1073 0 K. In the case of gas pockets occurs swelling of the contacts increase in volume on.
Dispersionsgehärtete Kontaktwerkstoffe mit dem Grundmetall Silber und darin fein und gleichmäßig verteilte Metalloxidausscheidungen haben im Vergleich zu Reinsilber eine wesentlich höhere Formänderungsarbeit. Bei der pulvermetallurgischen Herstellung (Pressen, Sintern, Nachpressen) von Kontaktstücken aus dispersionsgehärteten Silber-Metalloxid-Verbundpulvern (AgMeO) erhält man bei der üblichen Technik über die Schritte Pressen, Sintern und Nachpressen Kontaktstücke, die eine Restporosität von 2 bis 4% aufweisen. Es würde gefunden, daß sich das Abbrändverhalten derartiger Kontaktwerkstoffe bereits mit geringfügig zunehmender Porosität sehr schnell verschlechtert, wodurch die Lebensdauer der Kontaktstücke in einem Schaltgerät vermindert wird.Dispersion-hardened contact materials with the base metal silver and in it fine and even Distributed metal oxide precipitations have a significantly higher deformation work compared to pure silver. In the powder metallurgical production (pressing, sintering, re-pressing) of contact pieces Dispersion-hardened silver-metal oxide composite powders (AgMeO) are obtained with the usual technology via the steps of pressing, sintering and re-pressing contact pieces that have a residual porosity of 2 to 4%. It was found that the burning behavior such contact materials deteriorate very quickly with a slightly increasing porosity, whereby the service life of the contact pieces in a switching device is reduced.
Bei schwer umformbaren Werkstoffen und bei komplizierten Formteilen besteht unter Fertigungsbedingungen die Schwierigkeit, an allen ' Stellen der Kontaktstücke die Restporosität gleichmäßig bis zu einem Grenzwert zu beseitigen.In the case of difficult-to-form materials and complex molded parts, there are manufacturing conditions the difficulty of uniformly increasing the residual porosity at all 'points of the contact pieces to eliminate a limit value.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen es möglich ist, möglichst wirtschaftlich Kontaktstücke als Sinterformteile aus dispersionsgehärtetem Silber-Metalloxid-Verbundpulver mit einer Restporosität von weniger als 1% herzustellen und damit eine hohe Abbrandfestigkeit derIt is the object of the invention to develop a method and a device with which it is possible as economical as possible contact pieces as sintered molded parts made of dispersion-hardened silver-metal oxide composite powder to produce with a residual porosity of less than 1% and thus a high erosion resistance of the
ίο Kontaktstücke im Lichtbogen zu erreichen.ίο to reach contact pieces in the arc.
Um zu einer höheren Verdichtung zu gelangen, wird allgemein der Sinter- und Nachpreßschritt wiederholt angewandt Diese Technik ist jedoch sehr aufwendig. Selbst wenn die Schritte Sinter und NachpressenIn order to achieve a higher compaction, the sintering and repressing step is generally repeated applied This technique is very complex. Even if the steps are sintering and repressing
is zweimal angewendet werden, wird zwar eine höhere Verdichtung erzielt, doch die Restporosität bleibt immer noch zwischen 1 und 2%. Diese Restporosität hat jedoch immer noch einen zu hohen Abbrandwert zur Folge.is used twice, a higher one will be applied Compaction achieved, but the residual porosity still remains between 1 and 2%. This has residual porosity however, it still results in too high a burn-up value.
>o Selbst wenn das zweimalige Kaltnachpressen durch das fertigungstechnisch aufwendigere Warmnachpressen ersetzt wird, ist das gesteckte Ziel, nämlich eine Restporosität kleiner ais 1%, noch nicht zu erreichen. Zwar lassen sich plastisch leicht uniformbare Metalle, wie z. B. Reinsilber, durch einen Warmnachpreßschritt hoch verdichten, doch sind die Silber-Metalloxid-Systeme infolge der Dispersionshärtung auch bei höheren Temperaturen nur schwer umformbar.> o Even if the cold re-pressing is carried out twice The aim is to replace the hot re-pressing, which is more complex in terms of production technology, namely one Residual porosity less than 1%, not yet achievable. Although easily plastically uniform metals, such as B. pure silver, by a hot press step high density, yet are the silver-metal oxide systems due to the dispersion hardening, it is difficult to form even at higher temperatures.
Die oben geschifderte Aufgabe wird durch dieThe above task is supported by the
jo Erfindung dadurch gelöst, daß das Verbundpulver zunächst zu einer Vorform gepreßt wird, daß die Vorform zu einer 5 bis 15 Flächenprozente größeren Zwischenform warmgepreßt wird und daß die Zwischenform zur 2 bis 8 Flächenprozenten größerenjo invention achieved in that the composite powder is first pressed into a preform that the Preform is hot-pressed to a 5 to 15 area percent larger intermediate form and that the intermediate form for 2 to 8 area percent larger
j5 Endform kalt nachgepreßt wird.j5 final shape is re-pressed cold.
Entgegen der allgemeinen Auffassung, daß durch einen auf den Warmpreßschritt folgender Kaltnachpreßschritt keine entscheidende weitere Verdichtung erzielt werden kann, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die geforderte kleine Restporosität von weniger als 1% an pulvermetallurgisch hergestellten Formteilen aus dispersionsgehärteten Silber-Metalloxid-Verbundpulvern gerade durch einen Kaltnachpreßschritt erreicht werden kann.Contrary to the general opinion that a cold repressing step following the hot pressing step no decisive further compression can be achieved, surprisingly showed that the required small residual porosity of less than 1% of those produced by powder metallurgy Molded parts made from dispersion-hardened silver-metal oxide composite powders just through a cold re-pressing step can be reached.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann darin bestehen, daß die Vorform vor dem Warmpressen gesintert wird. Weiterhin kann es von Vorteil sein, daß die Zwischenform vor dem Kaltnachpressen in inerter AtmosphäreAn advantageous development of the method according to the invention can consist in that the Preform is sintered before hot pressing. Furthermore, it can be advantageous that the intermediate shape before cold re-pressing in an inert atmosphere
ίο gesintert wird.ίο is sintered.
Um die einzelnen Verfahrensschritte wirtschaftlich ausführen zu können, ist gemäß weiterer Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die aus einer Presse mit einer Warmpreß- und einer Kaltnachpreß-Position, einer Erwärmungsposition vor der Warmpreßposition, aus Schnittwerkzeugen zur Entfernung der Grate an der Endform besteht und mit automatisch gesteuerten Schiebern zur Zuführung der Formkörper in die jeweilige Bearbeitungspcsition versehen ist.In order to be able to carry out the individual process steps economically, a further invention is one Device provided, which consists of a press with a Warmpreß- and a Kaltnachpreß-position, one Heating position before the hot pressing position, from cutting tools to remove the burrs on the End shape and with automatically controlled slides for feeding the moldings into the respective processing position is provided.
M) Die Form des Warmpreßwerkzeuges ist mit der Form des Kaltnachpreßwerkzeuges (Endform) abzustimmen. Beide Preßschritte erfolgen im gleichen Takt auf derselben Vorrichtung. Wegen der dadurch möglichen kurzen Taktzeiten ist das Verfahren gemäß derM) The shape of the hot pressing tool must be coordinated with the shape of the cold pressing tool (final shape). Both pressing steps take place in the same cycle on the same device. Because of the possible short cycle times is the method according to
bι Erfindung sehr wirtschaftlich durchzuführen.bι invention to carry out very economically.
Im Falle der Sinterung in inerter Atmosphäre, z. B. in Stickstoffatmosphäre, erfolgt die Zuführung der Formkörper zum Kaltnachpressen über eine getrennteIn the case of sintering in an inert atmosphere, e.g. B. in a nitrogen atmosphere, the feed of the moldings takes place for cold re-pressing via a separate
Zufuhreinrichtung.Feeding device.
Anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail with the aid of the drawing and an exemplary embodiment. Show it
F i g. 1 bis F i g. 3 das Herstellen eines Kontaktstückes nach dem Verfahren gemäß der Erfindung,F i g. 1 to F i g. 3 the production of a contact piece according to the method according to the invention,
F i g. 4 den spezifischen Abstand von Kontaktstücken aus AgCdO 12 in Abhängigkeit von der Porosität bzw. von der Dichte.F i g. 4 the specific distance between contact pieces made of AgCdO 12 as a function of the porosity or on the density.
In F i g. 1 ist die Vorform 11 eines Kontaktstückes aus AgCdO 12 für Miederspannungsschaltgeräte rait einer Silberschicht 13 auf der Lötseite im Preßzustand (Querschnitt) dargestellt. Die Größe des Kontaktstükkes beträgt 16 - 15 · 2,5 mm3. Mit Λΐ ist die maximale Höhe der Vorform bezeichnet Mit cn ist der Winkel der Schrägflächen der gepreßten Vorform gekennzeichnet. Die Vorform 11 wird in bekannter Weise hergestellt, indem in einer in der Figur nicht dargestellten Matrize aus Stahl oder Hartmetall das AgCdOl 2-Verbundpulver mit sehr feiner und gleichmäßiger CdO-Verteilung in Silber und darüberliegend die Silberschicht als zweite Füllschicht aus Elektrolysesilberpulver der Teilchengröße < 0,06 mm mit einem Preßdruck von 4500 bar verdichtet wird. Vor dem Füllen wird das Ele'tirolysesilberpulver durch Granulieren in eine fließfähige Form gebracht. Die Porosität des Preßkörpers beträgt etwa 12%. Wegen der Schrägflächen des Preßkörpers 11 wird beim Pressen ein unterteilter Unterstempel verwendet, um gegenüber einem mit nicht unterteiltem Unterstempel verdichteten Preßkörper eine gleichmäßigere Dichte in den verschiedenen Teilen des Preßkörpers zu erhalten.In Fig. 1 shows the preform 11 of a contact piece made of AgCdO 12 for low-voltage switching devices with a silver layer 13 on the soldering side in the pressed state (cross section). The size of the contact piece is 16-15 x 2.5 mm 3 . The maximum height of the preform is denoted by Λΐ. The angle of the inclined surfaces of the pressed preform is denoted by cn. The preform 11 is produced in a known manner by inserting the AgCdOl 2 composite powder with a very fine and uniform CdO distribution in silver in a die made of steel or hard metal, not shown in the figure, and overlying the silver layer as a second filling layer of electrolysis silver powder with a particle size of <0 .06 mm is compressed with a pressure of 4500 bar. Before it is filled, the electrolysis silver powder is granulated into a flowable form. The porosity of the compact is about 12%. Because of the inclined surfaces of the pressing body 11, a subdivided lower punch is used during pressing in order to obtain a more uniform density in the various parts of the pressing body compared to a pressing body compacted with an undivided lower punch.
Der Preßkörper 11 (Vorform) wird anschließend auf 1073 K erwärmt und durch eine pneumatisch gesteuerte Zuführeinrichtung einem Warmpreßwerkzeug zugeführt und mit 6000 bar verdichtet. Vom Zuführen bis zum Erreichen des maximalen Preßdruckes vergehen etwa 1,5 Sekunden. Die Druckdauer liegt zwischen 0,5 und 1 Sekunde.The pressed body 11 (preform) is then on 1073 K and fed to a hot pressing tool by a pneumatically controlled feed device and compressed with 6000 bar. Pass from feeding to reaching the maximum pressure about 1.5 seconds. The printing time is between 0.5 and 1 second.
Die Zwischenform 14 der einmal nachgepreßten Vorform 11 ist in Fig.2 dargestellt. Die Höhe Λ2 der Zwischenform 14 und der Winkel α? der Schrägflächen sind kleiner als die Höhe h\ und der Winkel ct\ der Vorform 11. Mit 12 sind wiederum die AgCdO 12-Schicht und mit 13 die Silberschicht bezeichnet. DieThe intermediate form 14 of the preform 11, which has been re-pressed once, is shown in FIG. The height Λ 2 of the intermediate form 14 and the angle α? of the inclined surfaces are smaller than the height h \ and the angle ct \ of the preform 11. The AgCdO 12 layer is again designated by 12 and the silver layer by 13. the
°> Zwischenform 14 ist in bezug auf ihre Fläche um 5 bis 15 Flächenprozente größer als die Vorform 11. Die Porosität der Zwischenform beträgt etwa 1,5 bis 3%. Beim darauffolgenden Kaltnachpressen beträgt der Umformgrad 2 bis 8 Flächenprozente. Dementsprechend ist die Form des Warmpreßwerkzeuges mit der Form des Kaltnachpreßwerkzeuges, das die Endform bestimmt, abzustimmen. > Intermediate form 14 is larger than the preform 11 in terms of its area by 5 to 15 area percent. The porosity of the intermediate form is approximately 1.5 to 3%. During the subsequent cold re-pressing, the degree of deformation is 2 to 8 area percent. Accordingly, the shape of the hot pressing tool must be coordinated with the shape of the cold pressing tool, which determines the final shape.
In Fig.3 ist die Endform 15 des Kontaktstückes dargestellt Die Höhe In der Endform 15 ist kleiner alsIn Figure 3, the end shape 15 of the contact piece is shown. The height in the end shape 15 is smaller than
!> die Höhe Λ2 der Zwischenforni 14. Ebenfalls ist der Winkel a.i der Schrägflächen kleiner als der Winkel 1x7. Die Porosität der Endform 15 liegt nun, berechnet aus der Dichtebestimmung nach der Auftriebswägung, bei weniger als 0,6%. In einem Querschliff in verschiedenen!> the height Λ2 of the intermediate shape 14. The angle ai of the inclined surfaces is also smaller than the angle 1x7. The porosity of the final shape 15, calculated from the density determination after the buoyancy weighing, is now less than 0.6%. In a cross section in different
-" Zonen konnten praktisch keine Poren mehr nachgewiesen werden. Der Abbrandwert im L> iitbogen bei einem Aussehaitsirom von 1000 Ampere lag bei den gemäß der Erfindung hergestellten Kontaktstücken um 40% niedriger im Vergleich zu Kontaktstücken, die nach der üblichen Herstellungstechnik nur einmal kalt- oder warmnschverdichtet wurden. Auch die Schweißkraftverteilungskurve lag bei den gemäß der Erfindung hergestellten Kontaktstücken niedriger, d. h. günstiger als die Verteilungskurve bei nur einmal warmnachver-- "Zones could practically no more pores be detected. The erosion value in the L> iitbogen with an appearance sirom of 1000 amperes was 40% lower for the contact pieces manufactured according to the invention compared to contact pieces that were cold or cold only once according to the usual manufacturing technique The welding force distribution curve was also lower in the case of the contact pieces produced according to the invention, ie more favorable than the distribution curve with only one hot post-compression.
1» dichteten Kontaktstücken.1 »sealed contact pieces.
In Fig.4 ist in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit des spezifischen Abbrands von Kontaktstücken aus AgCdOI2 in Abhängigkeit von der Porosität bzw. von der Dichte dargestellt. Auf derIn Figure 4 is in a graphical representation Dependence of the specific burn-off of contact pieces made of AgCdOI2 as a function of the Porosity or shown by the density. On the
Γ) Abszisse sind die Porosität fin % und die Dichte ρ in g/cm3 und auf der Ordinate der Abbrand A in 10-6cm3/As abgetragen. Aus dem Verlauf der Abbrandkurve ist zu ersehen, daß es von erheblicher Bedeutung ist, die Porosität des Koi.taktrcückes Γ) abscissa are plotted the porosity fin% and the density ρ in g / cm 3 and on the ordinate the burn-A in 10- 6 cm 3 / As. From the course of the burn curve it can be seen that the porosity of the Koi.takt back is of considerable importance
4(1 möglichst weit unterhalb 1 % zu halten. 4 (1 to keep as far below 1% as possible.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742436927 DE2436927C2 (en) | 1974-07-31 | 1974-07-31 | Method and device for the powder-metallurgical production of molded parts for electrical contact pieces |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19742436927 DE2436927C2 (en) | 1974-07-31 | 1974-07-31 | Method and device for the powder-metallurgical production of molded parts for electrical contact pieces |
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DE2436927A1 DE2436927A1 (en) | 1976-02-19 |
DE2436927C2 true DE2436927C2 (en) | 1987-07-09 |
Family
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DE19742436927 Expired DE2436927C2 (en) | 1974-07-31 | 1974-07-31 | Method and device for the powder-metallurgical production of molded parts for electrical contact pieces |
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Families Citing this family (3)
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DE58905069D1 (en) * | 1989-05-31 | 1993-09-02 | Siemens Ag | METHOD FOR PRODUCING A CUCR CONTACT MATERIAL FOR VACUUM PROTECTORS AND RELATED CONTACT MATERIAL. |
DE102022210391A1 (en) | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Manufacturing process, contact element and electromechanical protective switching device |
-
1974
- 1974-07-31 DE DE19742436927 patent/DE2436927C2/en not_active Expired
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DE2436927A1 (en) | 1976-02-19 |
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