SE446488B - Forfarande for framstellning av en sammansatt elektrisk kontakt - Google Patents

Description

446 432 2 som elektrisk kontakt. Dessa fakta framgår av fig. 1 och 3.

Såsom visas i fig. 1, varvid nummeriska värden på ritningen avser millimeter, har nämligen i allmänhet en bimetallisk elektrisk kontakt av nittyp en kontaktdel 2' med en diameter som är mer än tvâ gånger diametern hos en skaftdel 1' eller ett kort tråd- materialstycke 1. Endast då de är dimensionerade på ett jäm- förbart sätt kan sammanbindningsytan 3, som bildas mellan skaft- delen 1' av koppar och kontaktdelen 2' av silver få en effektiv _bindhâllfasthet, nämligen ca. 235 kg eller 12 kg/mm* under skjuv- pâkänning. Detta betyder att förhållandet mellan diametern hos kontaktdelens Q kontaktmaterial 2' och diametern hos skaftdelen 1' eller skaftmaterialet 1 är 2:1. Om förhållandet är mindre än det ovan angivna värdet, är det omöjligt att bibringa fog- ytan 3 tillräcklig skjuvhållfasthet. Om t.ex. en bimetallisk elektrisk kontakt framställes enligt fig. 1, men med diameter- förhållandet mellan kontaktdelen 1' och skaftdelen 2' liggande vid 1,3:1 eller så att kontaktdelen Q blir jämförelsevis mindre än skaftdelen § blir sammanbindningskraften mellan de båda delar- na endast ca. 24 kg eller 3 kg/mm' under skjuvpâkänning och kan icke användas praktiskt. Det är därför känt att vid framställ- ning av en sammansatt elektrisk kontakt med en praktiskt godtag- bar sammanbindningsyta förhållandet mellan diametern hos ett kort trâdmaterialstycke 1 som bildar skaftet 1' och en del av kontaktdelen Q, och den slutligen erhållna diametern hos ett kort trådmaterialstycke 2' av silver företrädesvis måste vara 1:2 eller minst 1:1,5.

Enligt uppfinningen kan i motsats härtill, vilket kommer att förklaras närmare i detalj nedan, kontaktdelens diameter väljas fritt oberoende av diametern hos det korta trådmaterial- stycket som utgör skaftdelen. Vid brukliga metoder, även de som beskrivs i USA-patentskriften 4 703 425, särskilt på sidan 1, rad. 16-25, är det möjligt att minska kontaktdelens diameter ge- nom periferiell spånavskiljning. Dessa brukliga metoder kan emellertid icke jämföras med uppfinningen på grund av förlusten av dyrbara material och på grund av metodernas omständlighet.

B: Medan en bimetallisk sammansatt elektrisk kontakt gjord enligt de brukliga metoder som tidigare angetts ovan i stycket A, 446 488 uppvisar en kontaktdel, vars diameter är ca. två gånger diame- tern hos skaftdelen, uppvisar en trimetallisk eller dubbelkon- taktnit, framställd enligt brukliga metoder, oundvikligen, såsom âskâdliggöres i fig. 4, ett skaft som är tjockare och kortare. än kontaktdelen. Under hänvisning till fig. 4 kommer nämligen om en dubbelkontaktnit tillverkas av ett silvertrådmaterial- stycke 2-2, ett koppartrådmaterialstycke 1 och ett ytterligare silvertrådmaterialstycke 2-1 ned i vaje särskilt fall sama dia- meter som de avklippta trâdstyckena 1 och 2 i fig. 1 till bild- ning av kontaktdelen Q, vars diameter är densamma som i fig. 1 och i syfte att bibringa sammanbindningsytorna 4 och 3 en skjuv- hållfasthet som är tillräckligt stor för praktisk användning, utseendena och dimensionerna oundvikligen att bli liksom antytts i fig. 4. Sammanbindningskraften vid ytorna 3 och 4 blir i varje_särskilt fall ca. 15 kg (10 kg/mmz) och ca. 235 kg (12 kg/mmz).

Om sålunda fig. 1 och fig. 4 jämförs, finner man att bruk- liga kallsvetsningsförfaranden endast kan ge bimetalliska sam- mansatta kontakter med ett sådant utseende, vid vilket kontakt- delens och skaftdelens diametrar befinner sig under ett gräns- värdeförhållande, och även att en trimetallisk eller dubbel- kontaktnit med en kontakt- och skaftdel med sådana diametrar som svarar mot diametern hos en specifik bimetallisk sammansatt kon- takt, icke kan framställas enligt konventionella metoder. Detta innebär en olägenhet t.ex. i fråga om deras användningar för elektriska ändamål. Det förekommer ofta att bimetalliska eller enkelkontaktnitar eller trimetalliska eller dubbelkontaktnitar är fästa i samma chassi via däri åstadkomma hål. Eftersom här- vid enkelkontakt- och dubbelkontaktnitar, som tillverkats enligt konventionella svetsningsmetoder, knappast kan uppvisa kontakt- och skaftdelar som är lika varandra ifråga om diametern, har man tvingats uppställa många krav för deras konstruktion och fram- ställning, t.ex. bristande enhetlighet hos de i chassina åstad- komna hålen.

Enligt föreliggande uppfinning som innebär att kontaktdelens diameter och skaftdelens diameter hos bimetalliska och trimetal- liska sammansatta elektriska kontakter kan väljas fritt i enlig- het med vad som beskrivits i ovan angivna stycket A, undanröjes de ovan angivna olägenheterna. 446 488. 4 .

C: Såsom ovan framhållits flera gånger, måste man vid brukliga kallsvetsningsförfaranden åstadkomma en materialexpan- sion i fråga om skaft- och kontaktdelarna omkring deras varandra berörande ytor-med omkring två gånger deras ursprungliga dia- meter för att tillförsäkra god sammanbindningskraft dememellan.

Detta betyder att deras kontaktdel Q göres av ett delvis expan- derat kopparskaftmaterial och expanderat silverkontaktmaterial.

Med andra ord består den i fig. 1 visade kontaktdelen alltid av koppar och silver, medan enligt uppfinningen kontaktdelen Q, såsom visas i fig. 7, måste bestå enbart av silver. Detta inne- bär inte bara minskning av silverförbrukningen, utan även en minskning av kontaktdelens Q höjd, så att kontakten kan tillver- kas med god ekonomi och i form av en kompakt konstruktion.

D: Brukliga svetsningsförfaranden, som kräver en diametral expansion av trådmaterialen av minst 1,5 gånger; kräver ett ut- rymme som möjliggör denna expansion. I syfte att uppnå detta måste trådmaterialen anbringas i ett fritt utrymme vid varandra berörande ändar och delar'liggande därintill och utsättas för ett tryck i axiell riktning. Detta ger ofta upphov till glidning och slirning mellan de varandra berörande ändarna vid kontakt- ytorna, så att den säkra bindningen går förlorad. Denna benägen- het blir större då korta trädmaterialstycken med liten diameter användes.

Enligt föreliggande uppfinning, vid vilken kallsvetsning utföres utan diametral utvidgning av trådmaterialstyckena i och för sig, kan trådmaterialstyckena i sin helhet och med sina fria ändar inläggas i en hålighet med samma diameter som tråd- materialen. Härigenom undviker man att kontaktytorna och deras intilliggande delar glider eller böjes. Eftersom de berörda ytorna av trådmaterialstyckena, som skall kallsvetsas, är mindre än diametern hos de avskurna trådmaterialstyckena kommer i enlig- het med vad som förklaras närmare i det följande, enligt upp- finningen det tryck som appliceras i trådmaterialstyckenas axiella riktning att koncentreras till de varandra berörande ytornaïför åstadkommande av utomordentligt god sammanbindningskraft. Detta utgör en extra fördel.

Pâ grundval av ovanstående kännetecknas det inledningsvis angivna förfarandet av att minst en av två ändytor av trådmaterial- styckena, som placeras intill varandra vid varje för kallsvetsning avsett beröringsställe, förses med minst ett axiellt utsprång, vars tvärsnitt är mindre än det tillhörande trådmaterialstycket, 5 446 4as och att hela ökningen av trådavsnittens diameter resp. det tjockare trådavsnittets diameter, om de båda trådavsnitten har olika diameter är mindre än 1,5 gånger utgångsdiametern.

Föreliggande nya metod för att framställa sammansatta elek- triska kontakter genom kallsvetsning är sålunda mycket fördel- aktig jämfört med konventionella metoder och kan resultera i att man erhåller kontakter vilkas utseende och diameterförhål- landen icke kunnat uppnås före uppfinningen.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas med några före- dragna exempel på utföringsformer under hänvisning till medföl- jande ritning.

Pâ ritningarna visar fig. 1, 2 och 4 schematiskt hur de sammansatta elektriska kontakterna kallsvetsas enligt konventio- nella metoder.

Fig. 3, 5, 6, 7, 8 och 9 visar också schematiskt kallsvets- ning av olika utföringsformer av det sammansatta elektriska kontaktmaterialet enligt uppfinningen, och Fig. 10-16 visar andra exempel på utsprång som finns anbring- ade på de korta trådmaterialstyckenas fria ändar.

Förfarandet omfattar åtgärden att förse antingen ett eller flera eller samtliga trådmaterialstycken som skall kallsvetsas med ett eller flera utsprång med en diameter mindre än ändarnas diameter, att anbringa ett eller samtliga trådmaterialstycken helt eller delvis i en eller flera formhâligheter med en diame- ter svarande mot en eller samtliga diametrar hos trådmaterial- styckena samt att utsätta trådmaterialstyckena för ett tryck i deras axiella riktning för att utvidga utsprången och därigenom hopfoga trådmaterialstyckena vid deras hopstötande ändytor.

'Varje utsprång åstadkommer god sammanbindningskraft, om det kan utvidgas ca. 1,5 gånger ursprungliga diametern eller tvär- arean eller ytarean vid tryckpåverkan och om det kan utvidgas över en sammanbindande ytarea, då utsprånget anbringas enbart.

Det skall dessutom framhållas att de utsprång med vilka man för- ser de fria ändarna av skurna korta trädmaterialstycken,-icke nödvändigtvis behöver vara lika i fråga om utseende och storlek.

De måste dock anbringas med ändytorna stötande mot varandra.

Förutom i fig. 1-9 visas i fig. 10-16 andra exempel på utsprång som kan anbringas på den fria änden av de skurna tråd- materialstyckena.

Dessa utsprång, dvs. de som visas på medföljande ritningar, kan åstadkommas vid de fria ändarna genom olika metoder såsom 446 488 skärstansning, smidning, strängpressning, valsning osv. Med hänsyn till inbesparing av råmaterial, särskilt av dyrbara me- taller, är det lämpligast att använda andra metoder än spânav- skiljning. Då diametern hos trâdmaterialet är liten, kan ut- språng för sådant trâdmaterial åstadkommas genom utvidgning av andra delar av tråden än den del som utformas som utsprång. En sådan operation ligger inom ramen för uppfinningen. Även om de enligt uppfinningen använda utsprången sålunda inrymmer olika former och volymer, synes det lämpligaste sättet att konstruera och framställa utsprângen vara att utbilda de utsprâng som skall formas på de olika trâdmaterialstyckena och som skall pressas och utvidgas för att sammanfoga ytorna, med samma diameter och höjd, dvs. med dimensioner som är hälften av de använda tråd- materialstyckenas diameter.

Exempel 1 Framställning av ett bimetalliskt eller enkelkontaktmaterial eller en nit med en kontaktdel vars diameter är ca. 1 till 1,5 gånger skaftdelens diameter: Ett elektriskt kontaktmaterial med två metaller eller en enkelkontakt med dimensionering enligt fig. 3 (varvid kontakt- ytans 2' och skaftdelens 1' diametrar är lika, dvs. 1:1) efter kallsvetsning och den nit som erhålles ur det genom kallsvetsning erhållna materialet (förhållandet mellan diametern hos kontakt- delen'§ och skaftdelen § är 1:1,3) kan icke erhållas enligt kon- ventionella metoder såsom visats ovan under hänvisning till fig. 1 och 2.

Under hänvisning till fig. 3 âstadkommes ett utsprång 1a med de visade dimensionerna på en avskuren eller fri ände av ett kort koppartrådmaterialstycke 1 med den på ritningen visade di- mensionen, samtidigt som ett utsprâng 2a också åstadkommes på den fria änden av ett trådmaterialstycke 2 av silver som befin- ner sig mittemot utsprånget 1a. De båda trâdmaterialstyckena 1 och 2 placeras sedan i en formhâlighet 5 med en hålighet av diametern 2,5 mm, så att utsprången 1a och 2a berör varandra vid var och en av framsidorna. Trådmaterialstyckena pressas sedan axiellt, tills utsprången utvidgats tillräckligt mycket och fyller ut hâlighetens utrymme. Den sålunda erhållna sammansatta elektriska kontakten består av en skaftdel 1' och ett kontakt- 446 488 stycke 2' med lika diameter och fogytan 3 har en skjuvhållfast- het av ca. 59 kg (12 kg/mmz). Kontaktstycket 2' formas sedan på ett sätt som är känt inom tekniken. Även om den sålunda er- hållna enkelkontaktniten är densamma som erhållits i fig. 2 i fråga om dimensionen, har sammanbindningsytan 3 hos den förra en hâllfasthet av ca. 96 kg (12 kg/mm2), vilket är långt mer än ca. 24 kg (3 kg/mmz) och jämförbart med vad som gäller i fråga om anordningen enligt fig. 1.

Exemgel 2 En dubbelkontaktnit med en skaftdel, vars diameter är mindre än tillhörande kontaktdel och vars längd är större jämfört med dem som framställes enligt konventionella förfaranden, och en annan dubbelkontaktnit med en skaftdel, vars diameter är mindre och vars längd är större än vad som kan uppnås med konventionella metoder och även med en kontaktdel, vars diameter är mindre än de konventionella: Framställningen av den förra niten visas i fig. S och den senare niten i fig. 6. Både den förra och den senare har en utformning och dimension som icke kan uppnås genom konventionella förfaranden, om man icke bortser från fogarnas hållfasthet. I fig. 5 och 6 betecknas identiska delar med samma siffror som i fig. 4. Kallsvetsningen och formningen blir desamma som beskri- vits nnder hänvisning till fig. 3. Enligt fig. 5 behöver emel- lertid icke sammanbindningen mellan trâdmaterialstycket 1 och det andra trådmaterialstycket 2-1 nödvändigtvis åstadkommas i en formhålighet 5, eftersom den göres som en preliminär bindning.

Sammanbindningsytans 3 i fig. 5 hållfasthet - uttryckt som skjuvhållfasthet - är ca. 235 kg (12 kg/mm*), sammanbindnings- ytans 4 hâllfasthet i samma fig. 5 är ca. 59 kg (12 kg/mmz) medan sammanbindningsytan 3 i fig. 6 får en hållfasthet av ca. 96 kg (12 kg/mmz) och sammanbindningsytan 4 i fig. 6 ca. 59 kg (12 kg/mmz). - _ Exemgel 3 Bimetallisk eller enkelmetallisk kontaktnit med en kontakt- del enbart gjord av önskade dyrbara metaller vilka icke kan fram- 446 488 ställas genom konventionella förfaranden: Såsom beskrivits och förklarats flera gånger ovan kräver konventionella kallsvetsningsförfaranden diametral utvidgning av trâdmaterialstycken till ca. 2 gånger den ursprungliga diame- tern längs svetsytorna för âstadkommande av tillräcklig samman- bindningskraft i svetsen. Denna fordran leder oundviklingen till utvidgning eller bildning av en âs, som är sammansatt av båda trådmaterialen. Enligt uppfinningen framställes - som framgår av fig. 7 - ingen upphöjning och kontaktdelen kan göras enbart av silver. Siffror som är identiska med dem i fig. 3 användes också i fig. 7. Själva formningsoperationen är konven- tionell.

Exempel 4 Detta exempel, som åskâdliggöres i fig. 8, är väsentligen detsamma som beskrivits i det föregående under hänvisning till fig. 3. Det föreligger dock en skillnad så tillvida att varken den ena eller den andra av de korta trådmaterialstyckena 1 eller 2, som skall kallsvetsas, kan förses med utsprång 1a eller 2a, eftersom volymen är alltför liten. Det utsprång 1a med vilket det korta metalltrådstycket försetts, och ytterligare ett kort metalltrådstycke 2 har samma utseende, dimensioner'och funktion som de som beskrivits i fig. 3. De delar i fig. 8 som svarar mot dem i fig. 3, är försedda med samma siffror. Siffran 6 betecknar en stämpel och siffran 7 en tapp. Åtgärderna för framställning enligt detta exempel är desamma som de som be- skrivits under hänvisning till fig. 3. _ Fig. 9 visar en annan kombination av korta trâdmaterial- stycken, från vilken man kan utgå enligt detta exempel 4.

Claims (7)

'446 488 Patentkravï

1. Förfarande för framställning av en sammansatt elektrisk kontakt från ett flertal korta trådmaterialstycken (1,2; 1, 2-2; 1, 2-15 med samma eller olika diameter, vilka placeras med ändytorna mot varandra, utsättes för ett tryck i axiell riktning och kallsvetsas vid beröringsstället under tvär- snittsökning samt formas till den avsedda kontakten, k ä n - n e t e c k nha t av att minst en av två ändytor av tråd- materialstyckena, som placeras intill varandra vid varje för kallsvetsning avsett beröringsställe, förses med minst ett axiellt utsprâng (1a,2a; 1a; 2-2a; 1a,2-1a), vars tvärsnitt är mindre än det tillhörande trådmaterialstycket, och att hela ökningen av trâdavsnittens diameter resp. det tjockare trådavsnittets diameter, om de båda trådavsnitten har olika diameter, är mindre än 1,5 gånger utgângstråddiametern.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e C k _ n a t av att trådavsnittens utgångsdiameter bibehâlles.

3. Förfarande enligt krav 1 elhæ:2, k ä n n e t e c k n a t av att det tjockare trådavsnittets diameter bibehålles.

4. Förfarande enligt krav 1-3, k ä n n e t e c'k n a t av att var och en av de mot varandra vända ytorna av trådav- snitten förses med ett axíellt utsprâng före kallsvetsningen.

5. Förfarande enligt krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att var och en av de mot varandra vända ändytorna av trådav- snitten förses med flera utsprång före kallsvetsningen.

6. Förfarande enligt krav 1 eller 3, k ä n n e t e c k - n a t av att det tjockare trâdavsnittets ändyta förses med ett eller flera axiella utsprång före kallsvetsningen av två för placering vid varandra avsedda ändytor. 446 488 ' V 10

7.- Förfarande enligt krav'6; k ä n n e t*e c k n a t av att det axíella utsprångets diameter vid det tjockare tråd- avsnittet motsvarar det tunnare trådavsnittets åiameter.