DE2325294B2

DE2325294B2 - Verfahren zum Herstellen eines Kontaktendes eines freien Endes von wenigstens einem metallischen elektrischen Leiter

Info

Publication number: DE2325294B2
Application number: DE2325294A
Authority: DE
Inventors: Gideon A. Durocher; Ellsworth S. Miller
Original assignee: Essex International Inc
Current assignee: Essex International Inc
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1973-05-18
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2185015B1; GB1397891A; FR2185015A1; AR197603A1; JPS557675B2; JPS4949186A; DE2325294A1; CA1043085A; IT987703B; US4038743A

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

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,

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-

SS stimmt werden.

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

Kontakt geformt werden.

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

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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

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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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

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 abtrennt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus einer Mehrzahl von MetaHitzen zusammengesetzt ist

3. 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 erfolgt

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschmolzenem Ende des Leiters derselbe und ein zweiter, gegenüberliegender Leiter aufeinander zu in einen Kontakt bewegt werden

und dann der geschmolzene Teil verfestigt wird.

16 Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus verschiedenen Metallen

gebildet 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 brennt

21. 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-