DE2325294B2 - Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von wenigstens einem metallischen elektrischen Leiter - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von wenigstens einem metallischen elektrischen LeiterInfo
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Description
halten.
Aus der deutschen Patentschrift 764 35! ist ein Verfahren
zum Herstellen elektrischer AnschlußstQcke an
Aluminiumseilen und -kabeln bekannt, nach dem die Einzelleiter zu einem vollen Anschlußstück so zusammengeschlossen
werden, daß wahrend des Zusammenschmelzen« Stoffe zugeführt werden, die mit dem Aluminium
eine Legierung bilden, die härter als das Aluminium der Leiter ist.
Aus der deutschen Patentschrift 327 413 ist ein Verfahren zum Verschweißen von Aluminiumdrähten miteinander
bekannt, bei dem die Drähte gegeneinander geführt werden und wenigstens ein Drahtende durch
Erhitzen z-m Schmelzen gebracht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das es möglich
wird, das Ende von wenigstens einem Leiter so auszubilden, daß daraus eine Kontaktklemme formbar ist, die
mit dem Leitungsdraht besonders zugfest verbunden ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von
wenigstens einem metallischen elektrischen Leiter .inter Anwendung einer Erwärmung gelöst, das gemäß
der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Erwärmung so lange erfolgt, daß das dadurch geschmolzene
Metall als birnenförmige Masse von dem Leiter herabhängt, daß die Masse des geschmolzenen Metalls
sich gerade aber noch nicht auf Grund der Schwerk-aft vom Leiter abtrennt.
Ausführungsbeispiele von Kontaktenden, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden,
werden im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt
Fig. 1 eine Seitenteilansicht zur Darstellung eines vergrößerten, homogenen Kontaktes an einem Ende
eines elektrischen Leiters,
F i g. 2 und 3 einen Querschnitt entlang der Linien 2-2 und 3-3 in Fi jj. 1,
F i g.4 bis 18 Sdtenteilansichten typischer Koniakte,
wie sie an den Enden der Leiter geformt werden können.
Fig. 19 eine Seitenteilansicht zur Erläuterung der Bildung eines Endes oder der Verspleißung von zwei
Leitern,
Fig.20 und 21 Querschnitte entlang der Linien
20-20 und 21 -21 in den F i g. 9 und 12,
Fig.22 einen horizontalen Schnitt durch ein typisches
Formgesenk, mit dem ein Kontakt geformt werden kann,
F i g. 23 eine Tci'ansicht ähnlich der in F i g. I zur Erläuterung
eines abgewandelten Verfahrens zum Verspleißen eines Leiterpaares,
F i g. 24 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Kontaktendes eines isolierten Drahtes ähnlich F i g. 1,
F i g. 25 eine Darstellung ähnlich der in Fig. 24 mit
einem Paar isolierter Drähte, die zur Verspleißung gehalten werden,
Fig.26 eine Darstellung ähnlich der in Fig.25, bei
derjedoch die Drähte verspleißt sind,
Fig.27 eine Teilansicht ähnlich der in Fig. 1 zur
Darstellung der Anfangsstufe einer abgewandelten Verfahrensform des Verspleißens und Bilden eines Endes
eines Leiterpuares,
F i g. 28 eine Darstellung ähnlich der in F i g. 27, jedoch
in der Endstufe des abgewandelten Verfahrens,
Fig.29 eine fragmentarische Draufsicht auf einen
Teil der in den F i g. 27 und 28 gezeigten Vorrichtung,
F i g. 30 eine ähnlich der in F i g. 1 gezeigten Ansicht
der Anfangsstufe einer weiteren Ausföhrungsiorm der Verspleißung eines Leiterpaares,
F i g. 31 eint fragmentarische Ansicht ähnlich der in
F i g. 31 eint fragmentarische Ansicht ähnlich der in
Fig.30, die die mittlere Stufe des abgewandelten Verfahrens
zeigt, und
Fig.32 eine Darstellung ähnlich der in Fig.31, die
die Endstufe des abgewandelten Verfahrens zeigt
Derartige Anschlüsse, wie sie in F i g. 1 gezeigt sind,
Derartige Anschlüsse, wie sie in F i g. 1 gezeigt sind,
ο können an einem oder an beiden Enden eines aus Kupfer
bestehenden oder einem anderen elektrisch leitenden Metalleiter I gebildet werden, der entweder aas
einem einzigen festen Draht oder aus einer Mehrzahl von Drahtlitzen zusammengesetzt ist Zur Illustration
'5 ist der Leiter ί aus einer Mehrzahl paralleler Litzen 2 eines Kupferdrahtes zusammengesetzt Der Leiter t
kann entweder blank oder isoliert sein. Wie es gezeigt ist, ist der Leiter in einer herkömmlichen Polyvinylchlorid-
oder ähnlichen Isolationsschicht 3 angeordnet
zo die in üblicher Weise von einem Ende 4 des Leiters
entfernt worden ist, wobei der Teil 4 >r einem freien
Ende 5 endet.
Zur Bildung eines Endstückes gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, wie es in F i g. 1 gezeigt ist »/ird
der Leiterteil 4 von seinem freien Ende 5 her auf eine solche Temperatur und über eine solche Zeitdauer hin
erhitzt daß das Metall des Leiters geschmolzen wird. Die Temperatur, der der Leiter ausgesetzt werden
muß, muß wenigstens gleich der Schmelztemperatur des speziellen Metalls sein, aus dem der Leiter zusammengesetzt
ist, und diese Temperatur schwankt gemäß der Zusammensetzung des Metalls. Die Schmelztemperaturen
verschiedener Metalle können Handbüchern über die Metallverarbeitung entnommen oder
empirisch bestimmt werden. Die Zeit, über die der Leiter der Metallschmelztemperatur ausgesetzt wird,
schwankt, wie es im weiteren noch ausgeführt wird.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Abschlusses des Leiters 1 wird der freie Endteil 4 in einer vertikalen
Ebene mit dem freien Endteil 5 nach unten gelagert Der Teil des freigelegten Leiters neben dem Ende der
Isolation 3 kann in eine elektrisch leitende Klemme 6 eingespannt werden, die über einen Leiter 7 mit dem
negativen Kontaktpunkt 8 einer nicht gezeigten Batterie oder einer anderen elektrischen Spannungsquelle
verbunden ist. Die Klemme 6 bewirkt eine elektrische Leitung zwischen dem Leiter 4 und der Spannungsquelle
und hält das freie Ende 5 des Leiters auf einem vorbestimmten Spannungsniveau. Mit dem positiven Kontaktpunkt
9 der Batterie od. ä. ist ein Leiter 10 verbunden, der über einen bekannten einstellbaren Taktgeber
11 mi. einem herkömmlichen Lichtbogenschweißgerät
12 verbunden ist. Von dem Gerät 12 geht ein Leiter 13
aus, der mit einer vorzugsweise aus Wolfram bestehe.v den Elektrode 14 verbunden ist, die von einem Gehäuse
15 getragen wird. Das Gehäuse wird durch eine Klammer 16 od. ä. in einer olchen Position gehalten, daß die
Spitze der Elektrode 14 anfänglich direkt unter dem freigelegten Teil des Leiters 1 angeordnet ist und einen
vorbestimmten Abstand d von dem freien Ende 5 hat, der ausreicht, einen Lichtbogen zwischen der Spitze
der Elektrode und dem freien Ende des Leiters aufrechtzuerhalten. Das Gehäuse 15 enthält vorzugsweise
nicht gezeigte Durchgänge, die über eine Leitung 17 mit einer Druckquelle 18 eines inerten Gases wie Argon
verbunden sind. Der Taktgeber ti steuert den Betrieb
des Gerätes 12 und steuert auch ein Ventil 19, welches in der Leitung 17 zwischen dem Gehäuse 15
ind der Quelle 18 eingebaut ist.
Im Betrieb wird bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung ein normalerweise geöffneter Schalter 20 in dem
Leiter 10 geschlossen, und es wird in den Leiter 10 eine solche Spannung zu der Elektrode 14 geführt, die ausreicht, einen Lichtbogen zwischen der Elektrode und
dem freien Ende 5 des Leiters zu erzeugen. Das Lichlbogenschweißgerät 12 ist vorzugsweise von der Art,
daß es eine variable Spannungssteuerung hat, um sicherzustellen, daß der Elektrode eine hinreichend
hohe Spannung zugeführt wird, so daß der zwischen der Elektrode und dem Leiter 1 erzeugte Lichtbogen
eine ausreichend hohe Temperatur besitzt, um das Metall zu schmelzen, aus dem der Leiter 1 besteht. Das
Einstellen eines Lichtbogens hat zur Folge, daß das freie Ende S des Leiters 1 schmilzt. Das Ventil 19 ist
normalerweise geschlossen. Das Schließen des Schalters 20 setzt aber den Taktgeber 11 in Betrieb, der wiederum das Ventil 19 öffnet, wodurch inertes Gas von
der Quelle 18 aus dem Gehäuse IS ausströmen und den freigelegten Teil 4 des Leiters 1 einhüllen kann. Folg
lieh wird eine Oxydation des Metalls in seinem geschmolzenen Zustand verhindert.
Wenn das Metall, aus dem der Letter 1 gebildet ist.
geschmolzen ist. dann ergibt die Zwischenfläche zwi sehen dem geschmolzenen Metall und der umgebenden
inerten Atmosphäre eine dem Metall eigene Oberflächenspannung. Als ein Ergebnis der Oberflächenspannung erfolgt bei fortgesetztem Schmelzen des Metalls
ein Aufsteigen des Metalls an dem vertikalen Leiterteil 4, und die Kraft der Oberflächenspannung formt den
geschmolzenen Metallteil zu einer vergrößerten, symmetrischen birnenförmigen Masse, die sich zum
entgegengesetzten oder oberen Ende des Leiterteils 4 hin zuspitzt. Wird das Metall noch weiter geschmolzen,
dann vergrößert die Aufsteigbewegung der geschmolzenen Masse den Raum zwischen der Elektrode 14 und
der unteren Oberfläche der Masse. Ist der Abstand zwischen der Elektrode und der unteren Oberfläche der
Masse so groß geworden, daß der Lichtbogen nicht langer aufrecht erhalten werden kann, dann erlischt der
Lichtbogen, und es erfolgt kein weiteres Schmelzen an dem Leiter 1. Die geschmolzene Masse kühlt dann ab
und wird fest und bildet ein festes, metallurgisch homogenes birnenförmiges Kontaktklümpchen 21 an dem
freien Ende des Leiters 1.
Obwohl das Erlöschen des Lichtbogens in der oben beschriebenen V/eise erfolgen kann, wird es vorgezogen, den Abstand d zwischen der Elektrode 14 und dem
freies Ende des Leiters im wesentlichen auf einer gleichmäßigen Größe zu halten. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Klammer 16 einfach für eine
vertikale Bewegung geeignet befestigt wird so daß die Elektrode der Bewegung der geschmolzenen Masse
folgen kann. Die Klammer 6 kann alternativ dazu auch for vertikale Bewegungen zu der Elektrode 14 und von
dieser weg befestigt werden.
Die maximale Größe der geschmolzenen Masse, die an dem freien Ende des Leiters 1 gebildet wird, kann
höchstens so groß werden, daß die auf die Masse wirkende Gravitationskraft noch nicht die Kraft der Oberflächenspannung fibersteigt Dadurch kann das Ausmaß
der geschmolzenen Masse nicht größer werden als eine Masse, bei der die Kraft der Oberflächenspannung die
auf das geschmolzene Metall wirkende Gravitationskraft noch ein wenig fibersteigt Die Masse kann jedoch
jede Größe besitzen, die kleiner als der Maximalwert ist Die Größe der geschmolzenen Masse kann ganz
genau bestimmt werden durch den Taktgeber 11, der
die Schaltung zu der Elektrode 14 unterbricht und das Ventil 19 schließt nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, die nicht größer ist als die zum
Schmelzen der Masse mit der maximalen Größe oder dem Maximalgewicht erforderliche.
Ist der Leiter 1 aus einer Mehrzahl Litzen 2 eines
Drahtes gebildet, dann werden die Teile der Litzen, die der Erhitzung durch den Lichtbogen nicht ausgesetzt
ίο werden, nicht verändert (F i g. 2). Die Litzen jedoch, die
der Erhitzung des Lichtbogens ausgesetzt werden, verschmelzen völlig und werden Teil des homogenen
Klümpchens 21 (F i g. 3). Die metallurgischen und elektrischen Eigenschaften des Klümpchens 21 sind
dieselben wie die der einzelnen Litzen. |ene Teile der Litzen, die nicht der Hitze des Lichtbogens ausgesetzt
werden, gehen von dem Klilmpchen 21 aus. so daß jede
Faser ihren vollen Anteil von einem elektrischen Strom leitet.
Obwohl die vorangehende Beschreibung unter der Annahme eines aus Litzen gebildeten Leiters 1 erfolgte,
kann dasselbe Verfahren gleichermaßen auf einen festen Drahtleiter angewendet werden.
Besteht der Leiter 1 aus Aluminium oder einem an
deren Metall mit einer thermischen Leitfähigkeit, die
niedriger ist als die von Kupfer, dann läßt sich, wie herausgeianden worden ist. eine größere Festigkeit von
der Verbindung von dem Klümpchen und dem Leiter erreichen durch Verwenden eines diskontinuierlichen
Lichtbogens. In diesem Fall kann der Taktgeber 11 eine
schrittweise oder diskontinuierliche betriebene Vorrichtung bilden, die den Lichtbogen in periodischen Intervallen unterbrechen kann. Ein diskontinuierlicher
Lichtbogen bewirkt ein abwechselndes Erhitzen und
J5 Abkühlen des freien Endes des Leiters und ergibt eine
viel stärkere Verbindung zwischen dem Klümpchen und dem Aluminiumleiter als sie mit einem kontinuierlich betriebenen Lichtbogen erhalten wird. Unabhängig
davon ist die Form des Klümpchens dieselbe wie bei
der vorangegangenen Beschreibung.
Bei Anwendung des Verfahrens mit dem diskontinuierlichen Lichtbogen kann die der Lichtbogenelektrode
angelegte Spannung, die Dauer des Lichtbogens, die
Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Lichtbogen und
die Zahl der Lichtbogenimpulse pro Zeiteinheit in
Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des Leiters und der Ergebnisse, die erzielt werden sollen, variiert werden. Muß dit; Verbindungsstelle zwischen
einem Klümpchen und einem Leiter beispielsweise
einer Zugkraft von 5kp widerstehen können, dann
werden die Verfahrensschritte bei der Bitdung des Klümpchens anders sein als bei der Bildung eines solchen, welches einer Zugkraft von 10 kp widerstehen
muß. Diese Verfahrensschritte können empirisch be-
Nach dem Abkühlen der geschmolzenen Masse und der Verfestigung derselben zur Bildung des Klümpchens 2t kann dieses mit herkömmlichen Mitteln zu
irgendeinem einer großen Anzahl verschiedener Arten von Kontakten umgeformt werden, von denen einige in
den F i g. 4 bis 18 gezeigt sind. Jede dieser Figuren zeigt
einen herkömmlichen Kontakt von der Art wie sie bisher an das freie Ende eines Leiters oder an das freie
Ende des Leiters und des benachbarten Endes des Isolationsstreifens angekrimpt oder aof andere Weise be
festigt wurden. Kontakte, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, sind aber aus einem Stock atn freien Ende
des Leiterteils 4 gebildet tmd müssen nicht an der Isola-
lionsschicht 3 abgesichert werden.
Der in F i g. 4 gezeigte Kontakt weist einen ösenförmigen Kontakt 22 auf, der in F i g. 5 gezeigte Kontakt
besitzt einen knopfförmigen Kontakt 23. der in F i g. 6 gezeigte Kontakt besitzt einen Pilzkontakt 24, der in
Fi g.7 gezeigte Kontakt einen offenendigen Ringoder Hülsenkontakt 2S1 der in F i g. 8 gezeigte einen
Stiftkontakt 26j der in F i g. 9 gezeigte einen Steckerkontakt 27, mit einem geschlossenen Ende und einem
oder mehreren sich axial erstreckend :n Schlitzen 28.
der in F i g. IO gezeigte einen spatenförmigen Kontakt 29. der in F i g. Il gezeigte einen Zungenkontakt 30.
der in F i g. 12 gezeigte einen Winkelkontakt 31, der in
Fig. »3 gezeigte einen Abzweigkontakt 32. der in
F i g. 14 gezeigte einen um 90° versetzten Spantenkontakt 33, der in F i g. 15 gezeigte einen konischen Kontakt 34, der in F i g. 16 gezeigte einen kartenförmigen
Kontakt 35. der in F i g. 17 gezeigte einen zylindrischen Kontakt 36 und der in F i g. 18 gezeigte Kontakt einen
kugelförmigen Kontakt 37.
Die in den Figuren gezeigten Kontakte wie auch andere Kontakte mit einer herkömmlichen Form können
durch übliches Formen oder ein Formgerät der Art, wie es in F i g. 22 gezeigt ist, hergestellt werden. Dieses Gerät besitzt einen Basisteil 38 mit einem Hohlraum 39
darin zum Aufnehmen des Klümpchens 21. welcher mit einer Öffnung 40 in Verbindung steht, in der der Leiter
oder Teil 4 aufgenommen und eingeklemmt werden
kamt. Eine vertikal hin- und herbewegbare Backe 41 mit einer konkaven unteren Oberfläche 42 kann in den
Hohlraum 39 hinein und aus diesem heraus bewegt werden und das Klümpchen 21 verformen und so einen
Pilzkontakt 24 erzeugen, wie er in F i g. 6 gezeigt ist. Es ist erkennbar, daß Stempelbacken herkömmlicher Ausbildung bei der Bildung der anderen Arten der Kontakte verwendet werden.
Ein wesentlicher Vorteil der gemäß der Erfindung hergestellten Kontakte, wie sie bisher beschrieben wurden, besteht darin, daß das Klümpchen 21 symmetrisch
ist und in der dem Ende des Leiters entgegengesetzten Richtung spitz zu verläuft. Dadurch geht ein durch Formen oder Verformen des Klümpchens gebildeter Kontakt glatt entlang gekrümmter Linien über in den freigesetzten Teil 4 des Leiters, wodurch die Verbindung
zwischen dem Teil 4 und dem Kontakt einer beträchtlichen größeren Zugkraft standhält als es der Fall sein
würde bei einer winkelmäßigen Verbindung. Beispielsweise haben Abziehtests von Kontakten, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, gezeigt, daß <fie Verbindung zwischen dem Kontakt
und dem Leiter bezüglich der Zugfestigkeit wenigstens so fest ist wie der Leiter selbst
Das Prinzip der Erfindung, soweit es bisher beschrieben worden ist, ist nicht nur auf die Bildung von Kontakten beschränkt Die Erfindung kann auch auf das Bilden von Enden von zwei oder mehr Leitern m SpleiB-verbindungen angewendet werden. F i g. 19 zeigt ein
Paar Letter 43 und 44 aus Litzen, deren freie Enden in
einem vergrößerten, birnenförmigen Kontaktklümpchen 45 zusammengefaßt sind, das in derselben Weise
«ebfldet ist wie das KKSmpchen 21 nach der obigen Beschreibung. Em Formen des Klümpchens 45 bewirkt
daß die freien Enden der Leiter 43 und 44 in derselben Höhe gehalten werden, so daß sie gleichzeitig emem
kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Lichtbogen ausgesetzt werden können. Der einzige Unterschied
zwischen der Bildung des KlOmpchens 45 und des Klümpchens 21 besteht darin, daß die freien Enden der
beiden Leiter 43 und 44 dem Lichtbogen ausgesetzt werden, so daß das Metall der beiden Leiter geschmol·
zen wird zur Bildung einer metallurgischen homogenen Verbreiterung.
S Eine der vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung besteht darin, daß eine Mehrzahl Leiter aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien mit
einem Ende versehen oder gespleißt werden können. Beispielsweise können die beiden Leiter 43 und 44 aus
ίο Kupferlitzen oder festen Kupferdrähten gebildet werden, oder einer kann aus Kupferlitze und der andere
aus festem Kupfer gebildet sein. In jedem Fall ist das Klümpchen eine feste homogene Masse aus Kupfer. In
Abwandlung dazu kann der Leiter 43 aus Kupfer und
der andere Leiter 44 beispielsweise aus Aluminium gebildet sein. Das Klümpchen 45 wird eine Kupfer-Aluminiumlegierung bilden, die metallurgisch homogen ist.
Eine solche Legierung ist ziemlich hart und spröde und kann deshalb nicht leicht zur Bildung eines Kontaktes
in derselben Weise geformt werden, wie es oben beschrieben worden ist, aber wenn die Leiter 43 und 44
aus einem solchen Material gebildet sind, daß das Klümpchen 45 biegbar ist wie im Fall von Kupfer, dann
kann das Klümpchen 45 gewünschtenfalis zu einem
Beim Verbinden von Leitern aus ungleichen Metallen kann die Zusammensetzung des Klümpchens dadurch
variiert werden, daß die freien Enden des Leiters in verschiedenen dünnen Höhen gehalten werden. Dieses
Verfahren ist in F i g. 23 gezeigt bei dem der Leiter 43a mit seinem freien Ende 436 höher gehalten wird als das
freie Ende 446 des Leiters 44a. wobei beide Leiter in einen Lichtbogen von der Elektrode 14 hineingebracht
werden, aber der Abstand von der Elektrode zu dem
Ende 436 anfänglich zu groß ist um einen Lichtbogen dazwischen aufrechtzuerhalten. In diesem Fall wird der
Lichtbogen zuerst den Leiter 44a aufschmelzen und erst danach den Leiter 43a zu schmelzen beginnen,
wenn die Elektrode verstellt wird, um der geschtnolze·
nen Masse zu folgen. Das so geformte Klümpchen 45a
bildet eine feste homogene Legierung der Materialien, aus denen die Leiter bestehen, aber das vorherrschende
Material in dem Klümpchen ist jenes, aus dem der Leiter 44a besteht. Dieses Verfahren kann verwendet wer-
den zur Verminderung der Sprödigkeit einer Kupfer-Aluminiumlegierung.
Obwohl das freie Ende eines Leiters mit einem Verfahren mit einem Ende versehen werden kann, bei dem
das freie Ende des Leiters vertikal und über der einen
so Lichtbogen erzeugenden Elektrode gehalten wird zui
Erzeugung eines symmetrischen, birnenförmiger Klümpchens, sind auch andere Verfahren möglich, mi!
denen die Kontakte hergestellt werden können. Beispielsweise kann der Leiter 1 auf einen flachen horizon
taten Körper aus feuerfestem Material gelegt werdet und mit dem negativen Kontaktpunkt der Batterie ver
bunden werden. Die Elektrode 14 kann mechanise! oder von Hand in eine Position neben dem freien End<
5 bewegt werden, um so einen hitzeerzeugenden Lkht
te bogen zwischen der Elektrode und dem freien Ende de Leiters zu erzeugen. Die durch den Lichtbogen erzeug
te Hitze schmilzt das Metall an dem freien Ende de Leiters, und die Zwischenftlche des geschmolzen«
Metalls mit der umgebenden Atmosphäre ergibt ein
Oberflächenspannung an der Oberfläche des geschmol
zenen Metalls und bewirkt, daß es eine zähe, homogen
Masse bleibt wenn das Schmelzen des Lehen zu sei nem entgegengesetzten Ende fortgesetzt wird, wc
409564/28
durch eine vergrößerte geschmolzene Masse an dem Ende des ausgesetzten Teils des Letters entsteht. Liegt
der Leiter horizontal auf einem feuerfesten Material, dann wird die geschmolzene Masse nicht birnenförmig,
aber die Größe der geschmolzenen Masse ist so groß wie es gewünscht wird, oder anders ausgedrückt, die
Zeit, während der der Leiter einer Erwärmung ausgesetzt Werden rtfJß, gleicht der, die erforderlich ist zur
Erzeugung der gewünschten Masse. Die Masse ist symmetrisch um eine Zentrale vertikale Ebene.
Ist eine ausreichende Menge Metall zur Bildung
einer Masse gewünschter Größe geschmolzen, dann kann der Lichtbogen gelöscht werden, worauf die geschmolzene Masse sofort abkühlt und sich verfestigt
zur Bildung eines Kontaktklfimpchens. Das Klümpchen
kann dann gewünschtenfalls zu einem Kontakt geformt werden, wie es im vorhergehenden beschrieben worden ist.
Die Erfindung, soweit sie bisher beschrieben ist. ist
insbesondere verwendbar für das Herstellen eines Endkontaktes eines Spulendrahtes, der mit einer herkömmlichen Emaille oder Lick oder polymerer Isolation beschichtet ist, ohne daß vorher die Isolation beseitigt
werden muß. F i g. 24 zeigt einen herkömmlichen Kupferspulendraht 46. der eine Beschichtung einer Isolation
47 besitzt und in einem freien Ende 48 endet. Der isolierte Draht wird vertikal in der Klammer 6 mit seinem
freien Ende 48 nach unten und direkt über der Elektrode 14 gehalten. Das freie Ende des Drahtes wird in
einen Lichtbogen gebracht, wie es oben beschrieben ist, um das Metall zu schmelzen und eine birnenförmige
Masse zu bilden, die darauffolgend verfestigen kann und ein Kontaktklümpchen 49 bilden kann, welches zu
einem Kontakt von gewünschter Form verformt werden kann.
Bei der Erhitzung des freien Endes des isolierten Drahtes 46 wird es bevorzugt, daß die Erhitzung lieber
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wie Luft und nicht in einer inerten Atmosphäre bis kurz vor dem
Löschen des Lichtbogens stattfindet. Das stellt sicher, daß genügend Sauerstoff vorhanden ist. um die Isolation neben dem freien Ende des Drahtes zu verbrennen,
so daß sie das geschmolzene Metall nicht verunreinigt. Direkt vor dem Auslöschen des Lichtbogens wird jedoch das inerte Gas so geleitet, daß es das geschmolzene Metall einhüllt und die Masse auch noch so lange
einhüllt, bis diese verfestigt ist zur Bildung des Klümpchens 49. Durch das Einhüllen der geschmolzenen Masse in einer inerten Atmosphäre beim Abkühlen der
Masse wird eine Oxydation des geschmolzenen Metalls während des Abkühlens und des Verfestigens verhindert EKe Zelt zwischen dem EmfrOHen des geschmolzenen Metalls and dem beendigen des Lichtbogens kann
extrem irurz sein, beispielsweise 0,25 bis 0,5 Sekunden.
Bei der Ausführung des in F i g. 24 gezeigten Verfahrens muß die der Elektrode 14 zugeführte Spannung
hinreichend groß sein, damit ein Stromfluß zwischen dem Draht 46 and der Klammer 6 durch die Isolation
47 hindurch erzeugt wird.
In den F i g. 25 und 26 ist das Spleißen einer Mehrzahl Spufendrihte gezeigt, worin ein mit einer Isolation
Sl beschichteter Kupferdraht 50 neben einem ähnlichen Draht 52 mit einer Isolation 53 angeordnet und in
einer Klammer 54 eingeklemmt ist, die einen nicht leitenden Teil 55 und einen leitenden Teil 56 besitzt, wobei der leitende Teil 56 mit dem Kontaktpunkt 8 der
Spanntmgsquelle verbunden ist Die isolierten Drähte 50 und 52 liegen aneinander, wobei der Draht 50 an den
leitenden Klemmenteil 56 und der Draht 52 an den nicht leitenden Teil 55 an liegt. Die Drähte 50 und 52
werden durch die Klemme 54 mit ihren freien Enden 57 und 58 nach unten und direkt über der Elektrode 14
gehalten. Die freien Enden der Drähte sind nicht in derselben Höhe angeordnet sondern gegeneinander versetzt oder in verschiedenen Höhen angeordnet. Der
Draht 50, der mit dem leitenden Klemmenteil 56 in Eingriff steht, wird in der Weise gehalten, daß sein freies
Ende 57 höher angeordnet ist als das freie Ende 58 des
Drahtes 52. Folglich befindet sich das freie Ende des Drahtes 50 in einem größeren Abstand von der Elektrode 14 als das freie Ende des Drahtes 52.
Bei der Ausführung des in den F i g. 25 und 26 ge-
tS zeigten Verfahrens muß die der Elektrode 14 zugeführte Spannung hinreichend groß sein, um einen Stroinfluß
von dem Teil 56 durch die Isolation 51 hindurch zu dem Draht 50 einzustellen, aber der Abstand zwischen der
Elektrode 14 und dem freien Ende 57 des Drahtes 50
muß größer sein als der, bei dem ein Lichtbogen zwischen der Elektrode 14 und dem freien Ende 57 hergestellt werden kann. Die Spannung muß auch hinreichend groß sein, um einen Stromfluß zwischen den
Drähten 50 und 52 durch die entsprechenden Isola-
tionsschichten 51 und 53 einzustellen. Der Abstand zwischen der Elektrode 14 und dem freien Ende 58 des
Drahtes 52 muß so gewählt werden, daß ein Lichtbogen zwischen diesen erzeugt werden kann, um das freie
Ende 58 zu erhitzen und es zu schmelzen. Die Elek
trode kann relativ zu den Drähten 50 und 52 bewegt
werden, wenn der letztere an seinem freien Ende geschmolzen ist. um den Abstand zwischen der Elektrode
und dem freien Ende 57 des Drahtes 50 zu verkleinern. Es ist wichtig, daß die freien Enden der beiden Drähte
in dem Weg des Lichtbogens so angeordnet sind, daß bei einem Abstand vom freien Ende 57 und der Elektrode, bei dem ein Lichtbogen zwischen diesen aufrechterhalten wird, dieser Lichtbogen sich so einstellt,
daß die freien Enden der beiden Drähte 50 und 52
gleichzeitig geschmolzen werden und eine homogene birnenförmige geschmolzene Masse gebildet wird, die
anschließend gekühlt und verfestigt werden kann zur Bildung eines Kontaktklümpchens 59. Das Klümpcher
kann gewünschtenfalls zur Bildung eines Kontaktstük
kes geformt werden. Das Erhitzen der Drähte 50 und 52 erfolgt vorzugsweise wieder bis kurz vor dem Erlö
sehen des Lichtbogens in Luft, wodurch ein Abbrenner
der Isolation neben dem geschmolzenen Metali bewirki
wird. Kurz vor dem Erlöschen des Lichtbogens wird die
geschmolzene Masse jedoch von einer inerten Auno
Sphäre umgeben, die aufrechterhalten wird, bis di<
Masse verfestigt ist und das Klflmpehen 59 bildet
Das Erhitzen der Drähte 50 und 52 in einer sauer stoffhaltigen Atmosphäre bewirkt eine gewisse Oxyda
UOM des geschmolzenen Metalls, aber das Ausmal
einer solchen Oxydation, insbesondere wenn di< Oxydation während des Abkühlens des Metalls verhin
de« wird, beeinflußt die Stärke oder die elektrischei
Eigenschaften des KlOmpchens nicht
«° Ke Spannung, die an die Elektrode angelegt werdei
muß. der Abstand zwischen der Elektrode und dem an nächsten kommenden Leiter und der Unterschied ii
den Höhen der Leiter hängt hauptsächlich von dei
elektrischen und physikalischen Eigenschaften der Lei
ter und ihrer Isolation ab. Für Leiter und Isolation mi
verschiedenen Eigenschaften können die Spannung unt die Erfordernisse bezüglich der räumlichen Anordnunj
empirisch bestimmt werden.
Ein anderes Verfahren der Herstellung eines im wesentlichen
symmetrischen Kiümpchens mit größerer Abmessung und größerem Gewicht als. bei einem solchen,
welches durch die Kraft der Oberflächenspannung getragen wird, ist in den F i g. 27 bis 29 gezeigt.
Bei diesem Verfahren trägt die Klammer 6 einen geteilten Block 60 aus Kohle oder einem anderen feuerfesten
Material, in dessen oberer Oberfläche eine Halbkugel oder eine anders geformte Vertiefung 61 gebildet ist.
Am Boden der Vertiefung befindet sich eine öffnung 62, durch die ein Paar Seite an Seite liegende Leiter 4
hindurchgehen, so daß deren freie Enden 5 ganz oben und über der Vertiefung liegen. Die spezielle Form der
öffnung 62 kann in Übereinstimmung mit der Größe und der Zahl des Leiters oder der Leiter variieren, die
mit einem Ende zu versehen oder zu verspleißen sind, und der Block 60 ist geteilt, damit er auseinandergenommen
werden kann, um den Leiter oder die Leiter in die Vertiefung und aus der Vertiefung hinein bzw. heraus
zu bewegen. Das Gehäuse 15 ist über den Leitern 4 angeordnet so daß die Spitze der Elektrode 14 neben,
aber in einem Abstand von den freien Enden der Leiter liegt.
Im Beirieb wird bei der in den F i g. 27 bis 29 gezeigten
Vorrichtung durch den Lichtbogen zwischen der Elektrode 14 und den freien Enden des Leiters 4 das
Metall der Leiter geschmolzen, und das geschmolzene Metall kann von den freien Lnden nach unten fließen,
wobei die Elektrode 14 nach unten bewegt wird, wenn das Metall schmilzt, worauf sich das geschmolzene Metall
in der Vertiefung 61 ansammelt. Inertes Gas wird aus dem Gehäuse 15 herausgelassen wie in dem vorher
beschriebenen Beispiel.
Vorzugsweise wird die Länge der Leiter 4. die anfangs über der Vertiefung heraussteht, so gewählt, daß
die geschmolzene Masse einen Puddel bildet, der über der Vertiefung hervorsteht. Die an der geschmolzenen
Masse wirkende Oberflächenspannung bewirkt zusammen mit der Form der Vertiefung, daß die Masse eine
runde, symmetrische Konfiguration annimmt, die wie es
in Fig.28 gezeigt ist. Die Masse wird dann abgekühlt
und bildet eine feste und homogene Kugel 65. die gewünschtenfalls zu einem Kontaktstück gewünschter
Konfiguration geformt werden kann. Die Größe und Form der Vertiefung 61 kann abgewandelt werden, um
ein Kügelchen gewünschter Form herzustellen.
Die F i g. 30, 31 und 32 zeigen eine Vorrichtung und ein Verfahren, die insbesondere für das Spleißen von
Leitern verschiedener Metalle geeignet sind, obwohl Letter gleichen Metalls in derselben Weise und mit der- so
selben Vorrichtung verspleißt werden können.
Die in F i g. 30 gezeigte Vorrichtung ist dieselbe wie
in Fig.29, wobei jedoch in der m F i g. 30 gezeigten
Ausfühnmgsform nur ein einzelner, aus Litze bestehender Kupferleiter 4 gezeigt ist und die Wolframelek- SS
trode 14 durch ein Stück aus festem Aluminiumdraht 66 ersetzt ist, mit dem der Leiter 13 verbunden ist In diesem
Beispiel bildet daher der Draht 66 nicht nur einen der Leiter, die mit dem Leiter 4 zu verspleißen oder zu
verbinden sind, sondern bildet auch die Elektrode des den Lichtbogen erzeugenden Geräts.
Im Betrieb des in F i g. 30 gezeigten Geräts wird das
Gehäuse 15, in das der Leiter 66 eingelegt ist in einer solchen Höhe über dem freien Ende 5 des Leiters 4
getragen, daß ein Spalt zwischen den gegenüberliegenden Enden von den Leitern 4 und 66 entsteht Der
Schalter 20 kann dann geschlossen werden, um so einen {Jchtbozen zwischen den Leitern 5 und 66 einzustellen.
der eine solche Temperatur besitzt, daß die beiden Enden der Leiter geschmolzen werden. Gleichzeitig öffnet
das Ventil 19, um ein inertes Gas von der Quelle 18 freizugeben, das aus dem Gehäuse 15 ausströmt, um die
gegenüberliegenden Enden der Leiter 5 und 66 einzuhüllen.
Wenn der Leiter 4 schmilzt, fließt das geschmolzene Metall in die Vertiefung 61 nach unten, wie es bereits
beschrieben worden ist, und bildet eine geschmolzene Masse 67. Wenn der Leiter 66 schmilzt, steigt die geschmolzene
Masse nach oben auf und bildet eine vergrößerte birnenförmige geschmolzene Masse 68 in derselben
Weise, wie es weiter oben beschrieben worden ist. Wenn die beiden Leiter schmelzen, wird das Gehäuse
16 nach unten bewegt, damit verhindert wird, daß der Abstand zwischen den Leitern 5 und 66 sich auf
einen solchen Abstand vergrößert, bei dem der Lichtbogen nicht mehr aufrechterhalten werden kann, wenn
die Enden der Leiter schmelzen, wodurch der Lichtbogen aufrechterhalten bleibt und das Schmelzen der Leiter
und die Bildung der entsprechenden geschmolzenen Massen 67 und 68 fortgesetzt wird.
Wenn die geschmolzenen Massen 67 und 68 die gewünschte
Größe erreichen, dann wird der Lichtbogen gelöscht und im wesentlichen gleichzeitig damit das
Gehäuse 15 so weit nach unten bewegt daß die geschmolzene Masse 68 in die geschmolzene Masse 67
hineintaucht und sich die beiden Massen zu einem einzigen Klümpchen 69 verbinden, während beide Massen
geschmolzen sind. Während der Vereinigung der beiden Massen und während des Abkühlens der kombinierten
Massen strömt weiter inertes Gas aus dem Gehäuse 15 aus, um eine Oxydation des Kiümpchens 69 zu
verhindern.
Das Eintauchen der einen geschmolzenen Masse in die andere geschmolzene Masse liefert ein Verspleißen
oder Verschmelzen, welches eine überraschende Zugfestigkeit ergibt. Tests haben gezeigt, daß die Zugfestigkeit
der Aluminium-Kupfer-Schweißstelle sich der Zugfestigkeit des schwächeren der beiden Leiter nähen.
Es wird angenommen, daß sich die verhältnismäßig hohe Zugfestigkeit der Verbindung aus wei Faktoren
ergibt. Zuerst ergibt das Eintauchen der einen geschmolzenen Masse in die andere geschmolzene Masse
ein Schmelzen der beiden Massen, was zur Folge hat. daß die Grenzfläche zwischen den beiden Massen eine
sehr stark unregelmäßige Konfiguration annin· ·«. Nach dem Erstarren und Vereinigen der g€-schmoizenen
Massen wird die Anschlußschicht zwischen den beiden verschiedenen Metallen auch unregelmäßig, so
daß. wenn die Verspleißung einer Zugkraft ausgesetzt wird, ein großer Teil der Verbmdungsschrcht dann
mehr einer Scherkraft als einer reinen Zugkraft ausgesetzt wird. Daraus folgend ist die mechanische Verbindung zwischen den beiden ungleichen Metallen wesent
lich größer als eine solche, die sich bei einer im wesentlichen glatten Verbindungsschicht ergeben würde. Der
zweite zu der vergrößerten Zugfestigkeit der Aluminium-Kupfer-Verspleißung beitragende Faktor dürfte ein
Ergebnis der Verbindung der geschmoizenen Massen in inerter Atmosphäre sein, wodurch die Lösung von
Sauerstoff in dem geschmolzenen Kupfer während des Schmelzens der Metalle verhindert wird und damit die
Bildung von Poren oder Verfestigungsfehtern infolge von Gasbläschen vermieden oder auf ein Minimum begrenzt wird.
Obwohl das in den F i g. 30 bis 32 gezeigte Verfahren als ein solches erläutert worden ist bei dem der Kud-
ferleiter aus Utw besteht und unterhalb de» Aluminiumleitm angeordnet ist, werden gleich gute Ergebnisse erzielt durch Verwendung von festen oder aus Litze
bestehenden Alununinm- und Kupferleitem und einer
Umkehrung der Stellungen der Aluminium- und Kupferleiter, Darfiber hinaus kann der Lichtbogen zwischen
den beiden Leitern während des Schmelzprozesses in der beschriebenen Weise kontinuierlich aufrechterhalten werden oder in der weiter oben beschriebenen
Weise diskontinuierlich betrieben werden. Ferner können isolierte ICupferspulendrähte der erwähnten Art
294
mit Aluminiumleitern mit dem in den Fig,30 bis 32
gezeigten Verfahren verbunden werden, mu der Ausnahme, daß der Kupferleiter in einer sauerstoffhaliigen
Atmosphäre geschmolzen wird, um den Isolator abzubrennen, aber die Massen «direkt vor dem Eintauchen
der geschmolzenen Masse an dem einen Ende des einen Leiters in die geschmolzene Masse an dem Ende
des anderen Leiters in eine inerte Atnwsphäre eingetaucht werden, die aufrechterhalten wird, bis die ver-, bundenen Massen verfestigt sind.
Claims (1)
- Patentansprüche:1.:Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von wenigstens einem metallisehen elektrischen Leiter unter Anwendung einer Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung so lange erfolgt, daß das dadurch geschmolzene Metall als birnenförmige Masse von dem Leiter herabhängt, daß die Masse des geschmolzenen Metalls sich gerade aber noch nicht auf Grund der Schwerkraft vom Leiter abtrennt2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einer Mehrzahl von MetaHitzen zusammengesetzt ist3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus festem Metall gebildet ist.4. Verfahren c^ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Leiters in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung der geschmolzenen Masse in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^aB das Erhitzen des Leiters anfänglich in sauerstoffhaltiger Atmosphäre erfolgt und die geschmolzene Mass.1· vor der Beendigung des Erhitzens in eine inerte Atmosphäre eingetaucht wird.7. Verfahren nach Anspruch ' "adurch gekennzeichnet, daß die verfestigte Mas^e zur Bildung eines Kontaktstückes nachgeformt wird.8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, metallischer Leiter (66) in die geschmolzene Masse vor der Verfestigung der Masse hineingetaucht wird.9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des erstgenannten Leiters im wesentlichen in dem Moment beendet wird, 4c in dem der zweite Leiter in die geschmolzene Masse hineingetaucht wird.10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Masse während des Hineintauchens des zweiten Leiters in die geschmolzene Masse in eine inerte Atmosphäre eingehüllt wird.11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Masse in inerter Atmosphäre verbleibt, bis die Masse verfestigt ist. 5"12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zweiten Leiters vor dem Eintauchen des zweiten Leiters in die geschmolzene Masse auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der dieser Teil geschmolzen wird, und wobei der ge ichmolzene Teil des zweiten Leiters in die geschmolzene Masse hineingetaucht wird.13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in einem geschmolzenen Zustand in einer Vertiefung (61) ge- sammelt wird.14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Leiters diskontinuierlich erfolgtJ5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschmolzenem Ende des Leiters derselbe und ein zweiter, gegenüberliegender Leiter aufeinander zu in einen Kontakt bewegt werdenund dann der geschmolzene Teil verfestigt wird.16 Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus verschiedenen Metallengebildet sind. , „ . . u .17 Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die gegenüberliegenden Teile gleichzeitig erhitzt werden, so daß beide gegenüberliegenden Teile geschmolzen werden.18. Verfahren nach Anspruoh 16, dadurch gekennzeichnet daß das Erhitzen der Teile der Leiter durch Ausbilden eines elektrischen Lichtbogens zwischen den Teilen bewirkt wird.19. Verfahren nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen kontinuierlich brennt.20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen diskontinuierlich brennt21. Verfahren nach Anspruch 15, dauun.ii gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Teile der Leiter in eine inerte Atmosphäre eingebettet sind, wenn diese Teile so bewegt werden, daß sie in Berührung miteinander kommen.22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Teile der Leiter während des Erhitzens der Teile in eine inerte Atmosphäre eingehüllt sind.23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Teile der Leiter während der Verfestigung derselben in der inerten Atmosphäre verbleiben.Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von wenigstens einem metallischen elektrischen Lei.»-...- unter Anwendung einer Erwärmung.Bei der herkömmlichen Bildung von Kontaktenden eines Leiters wird die Isolation von wenigstens einem Ende des Leiters entfernt und das Ende wird an einen Kontakt oder einen anderen Leiter angeschlossen. Ein Kontakt herkömmlicher Ausführung kann aus demselben oder aus anderem Material wie der Leiter gebildet werden, und die Art und Weise, in der der Leiter mit dem Kontakt verbunden wird, kann eine der Vielzahl von Verfahren wie Löten, Vernieten, Ankrimpen, Verschmelzen od. ä. sein. Unabhängig von der Art und Wehe, in der ein getrennter Kontakt mit einem Leiter verbunden wird, tritt unvermeidlich ein Spannungsabfall an der Verbindung des Leiters und des Kontaktes auf. Der Spannungsabfall kann so klein sein, daß er in Millivolt ausgedrückt werden muß, aber er ergibt doch einen elektrischen Verlust und erzeugt Wärme.In vielen Fällen bewirkt die Verbindung eines getrennten Kontaktes mit einem Leiter eine Schwächung des Leiters an der Verbindung desselben mit dem Kontakt, wodurch sich eine Anordnung mit einer geringeren Festigkeit ergibt als bei dem Leiter allein oder bei dem Kontakt allein. Beispielsweise kann in einem Fall ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,63 mm erforderlich sein um einer Zugkraft von etwa 25 kp standzuhalten, und herkömmliches Messing oder ein anderer Kontakt muß einer Zugkraft von wenigstens gleicher Größe standhalten. Wird der Kontakt an den Draht angekrimpt oder auf andere Weise mit diesem verbunden, dann kann diese Verbindung in vielen Fällen einer Zugkraft von etwa 25 kp jedoch nicht stand-
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Date | Code | Title | Description |
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BHV | Refusal |