DE4126220A1

DE4126220A1 - METHOD FOR PRODUCING ELECTRIC CONTACT RIVETS

Info

Publication number: DE4126220A1
Application number: DE4126220A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Dr Michal; Horst Thiede
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Solutions GmbH
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1993-02-11
Also published as: EP0597989A1; ES2085639T3; DE59204779D1; WO1993003511A1; EP0597989B1

Abstract

Electric contact rivets having a stem and one or two heads are produced by upsetting wire sections in a forming tool. To form at least one of the heads, a section of a wrapped wire is used whose wrap is made of a more ductile metallic material than the core of the wrapped wire enveloped by the wrap.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a method with the The preamble of claim 1 features specified.

Es werden in großem Umfang, z. B. in der Automobiltech nik, Kontaktniete zum Aufnieten auf Kontaktträger benötigt, die in Luft schalten und ausreichende Sicher heit gegen Verschweißen bieten. Es handelt sich dabei um einen Anwendungsfall, in welchem die Kontaktniete unter Gleichstrombelastung stehen. Beim Schal ten unter Gleichstrombelastung findet eine Material wanderung vom einen Kontakt zum gegenüberüberliegen den Kontakt statt. Die Kontaktniete sollen eine möglichst niedere Materialwanderung im Schaltbetrieb zeigen. Unter diesen Randbedingungen werden häufig Kontakt werkstoffe auf Silber-Zinnoxid-Basis eingesetzt. Silber-Zinnoxid bietet eine ausreichende Sicherheit gegen ein Verschweißen der Kontaktniete.It will be used on a large scale, e.g. B. in automotive technology nik, contact rivets for riveting on contact carriers needed that switch in air and sufficient security offer protection against welding. These are an application in which the contact rivet are under DC load. With the scarf A material is found under direct current load hike from one contact to the other the contact instead. The contact rivets should be one if possible show low material migration in switching operation. Under these conditions, contact is often made materials based on silver-tin oxide. Silver-tin oxide offers sufficient security against welding of the contact rivets.

Es ist bekannt, solche Kontaktniete als Bimetallkontakt niete herzustellen, die das Silber-Zinnoxid nur auf der kontaktgebenden Seite, nämlich in einem vorderen Ab schnitt des Nietkopfes aufweisen, wohingegen der Schaft und der rückseitige Abschnitt des Nietkopfs aus Kupfer bestehen, um das teuere Edelmetall Silber einzu sparen.Such contact rivets are known as bimetallic contacts to manufacture rivets that the silver-tin oxide only on the contacting side, namely in a front Ab cut of the rivet head, whereas the shaft and the back portion of the rivet head Copper exist to incorporate the expensive precious metal silver save up.

Die Herstellung von Kontaktnieten geschieht üblicherweise so, daß man von Drahtabschnitten ausgeht, welche in ein Formwerkzeug eingeführt und darin unter Querschnitts vergrößerung gestaucht werden. Im Falle von Bimetall kontaktnieten werden ein Drahtabschnitt aus Silber- Zinnoxid und ein Drahtabschnitt aus Kupfer hinterein ander in das Werkzeug eingeführt und darin gestaucht, wobei ihre gegenseitigen Anstoßflächen vergrößert werden und miteinander kalt verschweißen oder auch durch elektrischen Strom miteinander verschweißt werden (Punkt schweißverfahren).Contact rivets are usually manufactured so that one starts from wire sections, which in a molding tool is inserted and under cross section enlargement can be compressed. In the case of bimetal contact rivets are a wire section made of silver Tin oxide and a copper wire section behind other inserted and compressed in the tool, whereby their mutual abutment areas are increased and weld them together cold or through electrical current are welded together (point welding process).

Nachteilig dabei ist, daß Silber-Zinnoxid verglichen mit Kupfer ein verhältnismäßig wenig duktiler, spröder Werkstoff ist. Es kann deshalb im Randbereich des Niet kopfes sowohl auf der kontaktgebenden Seite als auch in der Verbindungszone zwischen dem Silber-Zinnoxid und dem Kupfer zur Ausbildung von Rissen im Silber-Zinnoxid kommen, welche die Lebensdauer der Kontaktniete herabset zen. Diese Neigung zur Rissbildung beschränkt darüberhinaus die Möglichkeiten zur Formgebung der Miete. Da die Sprödig keit des Silber-Zinnoxid mit zunehmendem Zinnoxid gehalt steigt, beschränkt die Neigung zur Rißbildung darüberhinaus den Zinnoxidgehalt.The disadvantage here is that silver-tin oxide compared with copper a relatively little ductile, brittle Material. It can therefore be in the edge area of the rivet head both on the contacting side and in the connection zone between the silver-tin oxide and the Copper to form cracks in the silver-tin oxide come, which reduces the life of the contact rivet Zen. This tendency to crack also limits the options for shaping the rent. Because the brittle speed of silver-tin oxide with increasing tin oxide content increases, limits the tendency to crack furthermore the tin oxide content.

Es ist Stand der Technik, die hergestellten Kontaktnie te unter einer Lupe oder unter einem Mikroskop zu über prüfen, um solche Kontaktniete auszuscheiden, die er kennbare Risse zeigen. Diese Überprüfung ist aufwen dig.It is state of the art that the contacts never made under a magnifying glass or under a microscope check to shed those contact rivets that he show recognizable cracks. This review is expensive dig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem abzuhel fen und Kontaktniete mit verminderter Neigung zur Riß bildung herzustellen.The object of the invention is to remedy this fen and contact rivets with reduced tendency to crack to produce education.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen An sprüche.This problem is solved by a method with the Features specified in claim 1 advantageous Further training is the subject of the dependent An claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß man wenigstens zur Bildung des Nietkopfes einen Abschnitt des Manteldrahtes verwendet, dessen Mantel aus einem duktileren Metall werkstoff besteht als der vom Mantel umhüllte Kern des Manteldrahtes. Der sprödere Kontaktwerkstoff ist deshalb sowohl während des Formens des Nietkopfes als auch im fertigen Kontaktniet von einem duktileren Kontaktwerk stoff wie von einer Manschette umhüllt, welche einer Riß bildung im spröderen Kontaktwerkstoff entgegenwirkt, und ansatzweise auftretende Risse im spröderen Kontakt werkstoff noch während des Umformvorganges zuschmiert. Durch die verminderte Neigung zur Rißbildung tre ten die angestrebten Vorteile ein: längere Lebens dauer, verminderter Prüfaufwand, weniger Einschränkungen in der Formgebung der Kontaktniete und den Umformgrad und schließlich die Möglichkeit, sprödere Werkstoffe, insbesondere Silberwerkstoffe mit höherem Oxidgehalt einzusetzen. Erkauft werden diese Vorteile dadurch, daß die Kontaktniete auf ihrer kontaktgebenden Seite am Rand einen Kontaktwerkstoff haben, der hinsichtlich der Sicherheit gegen ein Verschweißen der Kontaktniete und hinsichtlich der Materialwanderung im Schaltbetrieb weniger günstig ist als der sprödere Kontaktwerkstoff im Zentrum des Nietkopfes. Erfahrungsgemäß findet je doch die Kontaktgabe regelmäßig nicht am Rand des Niet kopfes, sondern im Zentrum statt, also dort, wo der Werkstoff mit den günstigen Schalteigenschaften ist, so daß die Vorteile des duktileren Kontaktwerkstoffes im Randbereich des Nietkopfes dessen Nachteile weit über wiegen, zumal dann, wenn - wie bevorzugt - der Nietkopf so geformt wird, daß seine kontaktgebende Oberfläche ballig ist, wodurch eine Kontaktgabe am Rand des Nietkopfs zuver lässig verhindert werden kann.According to the invention it is provided that at least one Forming the rivet head a section of the sheathed wire used, the jacket of a more ductile metal material consists of the core of the Sheathed wire. The more brittle contact material is therefore both during the forming of the rivet head and in manufacture contact rivet from a more ductile contact mechanism fabric as if wrapped in a cuff, which is a tear counteracts formation in the brittle contact material, and some cracks in brittle contact material still lubricated during the forming process. Due to the reduced tendency to crack, tre the desired benefits: longer life duration, reduced testing effort, fewer restrictions in the shape of the contact rivets and the degree of deformation and finally the possibility of brittle materials, especially silver materials with a higher oxide content to use. These advantages are bought by that the contact rivet on their contacting side on Edge have a contact material that with respect to the Security against welding of the contact rivets and with regard to material migration in switching operations is less cheap than the brittle contact material in the center of the rivet head. Experience has shown that but the contact is not regularly on the edge of the rivet head, but in the center, i.e. where the Material with the favorable switching properties is so that the advantages of the more ductile contact material in Edge area of the rivet head whose disadvantages far beyond weigh, especially when - as preferred - the rivet head is like this is shaped so that its contacting surface is spherical is, whereby a contact on the edge of the rivet head verver can be prevented casually.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von Kontaktnieten, deren kontaktgebender Werkstoff ein Werk stoff auf der Basis von Silber-Zinnoxid ist, wobei die ser Werkstoff Zusatzkomponenten enthalten kann, die geeig net sind, die Kontaktstellentemperatur niedrig zu halten, insbesondere Wolframoxid, Molybdänoxid, Wolframkarbid, Molybdänkarbid, Germaniumoxid, Kupferoxid und/oder Wismutoxid, einzeln oder in Kombination. Als Werkstoff für den Mantel eignet sich in diesem Fall insbesondere Silber oder eine Silberlegierung, insbesondere auch Silber mit bis zu 20 Gew.-% Nickel oder aus Silber mit bis zu 30 Gew.-% Kupfer. The invention is particularly suitable for the production of Contact rivets, the contacting material of a plant is based on silver-tin oxide, the This material may contain additional components that are suitable are net to keep the contact point temperature low, in particular tungsten oxide, molybdenum oxide, tungsten carbide, Molybdenum carbide, germanium oxide, copper oxide and / or Bismuth oxide, individually or in combination. As a material is particularly suitable for the coat in this case Silver or a silver alloy, in particular also Silver with up to 20% by weight nickel or made of silver with up to 30% by weight copper.

Die Erfindung ist aber auch anwendbar auf andere Kontakt werkstoffkombinationen aus einem spröderen Kernwerkstoff und einem duktileren Mantelwerkstoff. Soweit als kontakt gebender Werkstoff ein unedler Werkstoff in Frage kommt, kann als Mantelwerkstoff ebenfalls ein unedler Kontakt werkstoff eingesetzt werden, insbesondere Kupfer.However, the invention is also applicable to other contacts material combinations from a brittle core material and a more ductile jacket material. So far as a contact giving material a base material comes into question, can also be a base contact as a sheath material material, especially copper.

Als Kernwerkstoff kommen außer einem Werkstoff auf Silber- Zinnoxid-Basis vor allem Werkstoffe aus Silber mit ande ren oxidischen oder karbidischen Bestandteilen in Frage wie Cadmiumoxid, Zinkoxid, Bleioxid, Indiumoxid, Wismut oxid, Kupferoxid, Wolframoxid, Wolframkarbid, Molybdän oxid, Molybdänkarbid oder dgl. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit ihrer Hilfe auch Kontaktniete her gestellt werden können, die als kontaktgebenden Werkstoff Silber mit einem hohen Anteil von 30 bis 80 Gew.-% Nickel aufweisen. Kontaktniete mit einem kontaktgebenden Werk stoff auf der Basis von Silber mit Zinnoxid können mit höherem Zinnoxidgehalt hergestellt werden als das bisher der Fall war, insbesondere mit einem Zinnoxidgehalt von 13 bis 18 Gew.-%. Hierfür besteht ein Bedarf im Bereich der Automobilindustrie, der bislang nicht befriedigt werden konnte.In addition to one material, the core material is silver Tin oxide base, especially materials made of silver with others Ren oxide or carbide components in question such as cadmium oxide, zinc oxide, lead oxide, indium oxide, bismuth oxide, copper oxide, tungsten oxide, tungsten carbide, molybdenum oxide, molybdenum carbide or the like. An advantage of the invention lies in the fact that with their help also contact rivets can be put as the contacting material Silver with a high content of 30 to 80 wt .-% nickel exhibit. Contact rivets with a contacting factory silver based material with tin oxide can be used with higher tin oxide content than that previously made was the case, especially with a tin oxide content of 13 to 18% by weight. There is a need for this in the area the automotive industry, which so far has not satisfied could be.

Die Erfindung ist anwendbar auf Kontaktniete, bei denen Kopf und Schaft aus demselben Werkstoff bestehen. Zur Herstellung solcher Kontaktniete werden einzelne Mantel drahtabschnitte zur Formung des Nietkopfes gestaucht. Ferner ist die Erfindung anwendbar auf Bimetallkontakt niete. In diesem Fall werden ein unedler Drahtabschnitt, im allgemeinen aus Kupfer, und ein edelmetallhaltiger Man teldrahtabschnitt hintereinander in ein Formwerkzeug eingefügt und darin unter Querschnittsvergrößerung miteinander verschweißt und dabei der Nietkopf geformt.The invention is applicable to contact rivets where The head and shaft are made of the same material. For Manufacturing such contact rivets are single sheath wire sections compressed to form the rivet head. The invention is also applicable to bimetallic contact rivet. In this case, a base wire section, in generally made of copper, and a precious metal-containing man section of wire in a mold inserted and in it with cross-sectional enlargement welded together and formed the rivet head.

Ein dafür geeignetes Verfahren und ein Werkzeug, mit welchem das Verfahren durchführbar sind, sind z. B. in der EP-B-00 62 243 offenbart.A suitable process and a tool with which the method are feasible include. B. in EP-B-00 62 243.

Schließlich ist die Erfindung auch anwendbar auf die Herstellung von Kontaktnieten mit einem unedlen Schaft, im allgemeinen aus Kupfer, und einem edelmetallhaltigen Kopf an beiden Enden des Schaftes. In diesem Fall werden ein erster edelmetallhaltiger Manteldrahtabschnitt, ein unedler Drahtabschnitt und ein zweiter edelmetallhalti ger Drahtabschnitt hintereinander in einem Werkzeug an geordnet und unter Querschnittsvergrößerung durch Stauchen miteinander verschweißt, wobei zunächst nur an einem Ende ein Nietkopf gebildet wird, dessen Durchmesser größer ist als der Schaft, wohingegen der zweite Niet kopf erst beim Einnieten des Kontaktniets in einen Kontaktträger gebildet wird. Ein für die Herstellung sol cher Kontaktniete geeignetes Verfahren und eine Vorrich tung zur Verwendung in den Verfahren sind in der EP-B-00 62 248 offenbart.Finally, the invention is also applicable to the Manufacture of contact rivets with a base shaft, generally made of copper, and a precious metal Head on both ends of the shaft. In this case a first section of sheathed wire containing precious metals, a base wire section and a second noble metal holder wire section in a row in one tool orderly and with cross-sectional enlargement by upsetting welded together, initially only on one End a rivet head is formed, the diameter is larger than the shank, whereas the second rivet head only when riveting the contact rivet into one Contact carrier is formed. One for making sol A suitable method and a rivet tion for use in the procedures are in the EP-B-00 62 248.

Um die Neigung zur Rißbildung im spröden Kontaktwerk stoff möglichst weitgehend zu vermindern, wird für das Verhältnis vom Durchmesser des Manteldrahtes zum Durchmesser des Kerns ein Bereich von 1,2 bis 2 bevorzugt und das Durchmesserverhältnis und die Durchmesservergrößerung durch das Stauchen der Drahtab schnitte werden vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, daß im fertigen Nietkopf der Mantel noch zwischen 0,4 mm und 0,8 mm dick ist.About the tendency to crack in the brittle contact mechanism To reduce material as much as possible is for the ratio of the diameter of the sheathed wire to Diameter of the core ranges from 1.2 to 2 preferred and the diameter ratio and the Increase in diameter by upsetting the wire cuts are preferably coordinated so that in the finished rivet head the jacket is still between 0.4 mm and 0.8 mm thick.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakt nieten mit einem Schaft und einem oder zwei Köpfen durch Stauchen von Drahtabschnitten in einem Formwerk zeug, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens zur Bildung eines der Köpfe einen Abschnitt eines Manteldrahtes verwendet, dessen Mantel aus einem duktileren Metall werkstoff besteht als der vom Mantel umhüllte Kern des Manteldrahtes.1. A method of making electrical contact rivets with a shaft and one or two heads by upsetting wire sections in a molding tool, characterized in that one uses at least one section of a sheathed wire, the sheath of a more ductile metal material to form one of the heads exists as the sheathed core of the sheathed wire.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Manteldrahts aus einem Werkstoff auf der Basis von Silber mit einem oder mehreren Metall oxiden, Metallkarbiden und/oder Metalloiden besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that that the core of the sheathed wire from one material based on silver with one or more metal oxides, metal carbides and / or metalloids.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Manteldrahts aus einem Werkstoff auf der Basis von Silber-Zinnoxid besteht.3. The method according to claim 2, characterized in that that the core of the sheathed wire from one material is based on silver-tin oxide.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kern des Manteldrahts wenigstens 12 Gew.-% SnO₂ enthält.4. The method according to claim 3, characterized in that the core of the sheathed wire contains at least 12 wt .-% SnO ₂ .

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Manteldrahts 13 bis 18 Gew.-% SnO₂ enthält. 5. The method according to claim 4, characterized in that the core of the sheathed wire contains 13 to 18 wt .-% SnO ₂ .

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Manteldrahts aus einer Legierung von Silber mit 30 bis 80 Gew.-% Nickel besteht.6. The method according to claim 1, characterized in that the core of the sheathed wire made of an alloy of silver with 30 to 80 wt .-% nickel.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Silber oder aus einer Silberlegierung oder aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Silberwerkstoff be steht.7. The method according to any one of the preceding claims che, characterized in that the jacket Silver or from a silver alloy or from a silver metallurgically manufactured powder metall stands.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Silber mit bis zu 30 Gew.-% Kupfer besteht.8. The method according to claim 7, characterized in that that the coat made of silver with up to 30 wt .-% Copper exists.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Silber mit bis zu 20 Gew.-% Nickel besteht.9. The method according to claim 7, characterized in that the coat made of silver with up to 20 wt .-% Nickel exists.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf ballig geformt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that the head is spherical.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Durchmesser des Mantel drahtes zum Durchmesser des Kerns zwischen 1,2 und 2 liegt.11. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the jacket wire to the diameter of the core between 1.2 and 2 lies.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Durchmesser des Manteldrahtes zum Durchmesser des Kerns zwischen 1,25 und 1,6 liegt. 12. The method according to claim 11, characterized in that the ratio of the diameter of the sheathed wire to the diameter of the core between 1.25 and 1.6 lies.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis und die Durchmesser vergrößerung durch das Stauchen so aufeinander abgestimmt werden, daß im fertigen Kopf der Mantel zwischen 0,4 mm und 0,8 mm dick ist.13. The method according to claim 11, characterized in that the diameter ratio and the diameter enlargement coordinated with each other be that in the finished head the coat between 0.4 mm and is 0.8 mm thick.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Schafts ein Drahtabschnitt aus Kupfer verwendet wird.14. The method according to claim 1, characterized in that that a wire section to manufacture the shaft made of copper is used.