NO803514L - Sammensatt elektrisk kontakt. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte for fremstilling av en sammensatt elektrisk kontakt ved kaldsveising. Oppfinnelsen vedrører også herved fremstilte sammensatte elektriske kontakter eller kontaktmateriell.

Det er kjent ved hjelp av kaldsveising og eventuell etterfølgende forming, å fremstille sammensatte elektriske kontakter, nemlig bimetalliske eller trimetalliske kontakter, hvis basismateriale eller skaftdel fremstilles av billige metaller, f.eks. kopper og legeringer derav, og hvilkes kontaktflate eller kontaktdel fremstilles av kostbare metaller, f.eks. sølv og sølvlegeringer, og anbringes i den ene enden eller begge endene av skaftdelen. Ved denne fremgangsmåte som f.eks. beskrives d US-patent nr. 3.460.735 og 3.600.794, plasseres et kort trådmaterialstykke i egenskap av skaftdel og andre korte trådmaterialstykker som kontaktdel,hvilke skal kaldsveises, med ved aktiv avklipping oppnådde endeflater inntil og i berøring med hverandre og utsettes for trykk i aksiell retning for oppnåelse av ekspanderte deler omkring de flater som berører hverandre, gjennom plastisk deformasjon slik at sammensveisning finner sted.

Brukbare fremstillingsmetoder for sammensatte elektriske kontakter, f.eks. av det slag som er beskrevet kortfattet ovenfor, fremviser følgende ulemper.

A: Hvis det ikke rundt motsvarende flater som be-rører hverandre, ikke oppnås ekspanderte deler hvis diameter er større enn diameteren til de anvendte korte trådmaterialstykker, kan det neppe oppnås en for sammenføyning av de tilgrensende flater, tilstrekkelig høy holdfasthet. Opp-finnerens erfaringer og forsøk utført av ham, viser at bindeholdfastheten kan oppnås kun hvis de ekspanderte delers eller forhøyningenes diameter fortrinnsvis er to ganger diameteren for de tilsvarende korte tråder eller minst 1,5 ganger så stor. Da forhøyningene har en diameter på mindre enn 1,5 ganger de korte trådmaterialstykker, blir sammenbindingsflaten svak og kan neppe anvendes for praktisk bruk som elektrisk kontakt. Disse fakta fremgår av fig. 1 og

3. Som vist i fig. 1 hvor de numeriske verdier på tegningen vedrører millimeter, har nemlig vanligvis en bimetallisk elektrisk kontakt av nittypen en kontaktdel 2' med en diameter som er mer enn to ganger diameteren til skaftdelen 1' eller et kort trådmaterialstykke 1. Skjønt de er dimensjonert på en sammenlignbar måte, kan sammenbindingsflaten 3 som dannes mellom.-skaftdelen 1' av kopper og kontaktdelen 2' av sølv, få en effektiv sammenbindingsstyrke, nemlig ca. 235 kg eller 12 kg/mm 2 under skjærpåkjenning. Dette betyr at forholdet mellom diameteren til kontaktdelens C kontaktmateriale 2' og diameteren til skaftdelen 1' eller skaftmaterialet 1

er 2:1. Hvis forholdet er mindre enn den ovenfor angitte verdi, er det umulig å gi sammenføyningsflaten 3 tilstrekkelig skjærstyrke. Hvis f.eks. en bimetallisk elektrisk kontakt fremstilles ifølge fig. 1, men med diameterforholdet mellom kontaktdelen l<1>og skaftdelen 2' liggende ved 1,3:1 eller slik at kontaktdelen C blir forholdsvis mindre enn skaftdelen S, blir sammenbindingskraften mellom de to deler kun ca'. 24 kg eller 3 kg/mm 2 under sk jærpåk j enning og kan ikke anvendes praktisk. Det er derfor kjent at ved fremstilling av en sammensatt elektrisk kontakt med en praktisk godtagbar sammenbindingsflate må forholdet mellom diameteren til et kort trådmaterialstykke 1 som danner skaftet 1' og en del av kontaktdelen C, og den tilslutt oppnådde diameter hos et kort trådmaterialstykke 2' av sølv, fortrinnsvis være 1:2 eller minst 1:1,5.

Ifølge oppfinnelsen . kan i motsetning til dette, hvilket vil bli nærmere forklart i detalj i det etter-følgende, kontaktdelens diameter velges fritt uavhengig av diameteren til det korte trådmaterialstykket som utgjør skaftdelen. Ved brukbare metoder, endog de som beskrives i US-patent 4.703.425, spesielt på side 1, linje 16-25, er

det mulig å minske kontaktdelens diameter ved hjelp av periferiell sponavskilling. Disse brukbare metoder, kan imidlertid ikke sammenlignes med oppfinnelsen på grunn av tapet av kostbart materiale og på grunn av metodenes om-stendelighet.

B: Mens en bimetallisk sammensatt elektrisk kontakt fremstilt ifølge de brukbare metoder som er angitt i det foregående i stykket A, fremviser en kontaktdel hvis diameter er ca. to ganger diameteren til skaftdelen, fremviser en trimetallisk eller dobbelkontaktnite, fremstilt ifølge brukbare metoder, uunngåelig som vist i fig. 4, et skaft som er tykkere og kortere enn kontaktdelen. Med henvisning til fig. 4 kommer nemlig, hvis en dobbeltkontaktnite fremstilles av et sølvtrådmaterialstykke 2-2, et koppertrådmaterialstykke 1 og et ytterligere sølvtrådmaterialstykke 2-1 med i hvert spesielt-tilfelle samme diameter som de avklipte trådstykkene

1 og 2 i fig. 1 for dannelse av kontaktdelen C og hvis diameter er den samme som i fig. 1 og i den hensikt å gi sammen-bindingsf låtene 4 og 3 en skjærstyrke som er tilstrekkelig stor for praktisk anvendelse, utseendet og dimensjonene uunngåelig til bli liksom antydet i fig. 4. Sammenbindingskraften ved flatene 4 og 3 blir i hvert tilfelle ca. 15 kg

(10 kg/mm<2>) og ca. 235 kg (12 kg/mm<2>).

Hvis således fig. 1 og fig. 4 sammenlignes, finner man at brukbare... kaldsveisingsf remgangsmåter kun kan gi bimetalliske sammensatte kontakter med et slikt utseende ved hvilket kontaktdelens og skaftdelens diametere befinner seg under et grenseverdiforhold, og endog at en trimetallisk eller dobbelkontaktnite med en kontakt- og skaftdel med slike diametere som svarer til diameteren hos en spesifikk bimetallisk sammensatt kontakt, ikke kan fremstilles ifølge konvensjonelle metoder. Dette innebærer en ulempe f.eks.

når det er snakk om deres anvendelse for elektriske formål. Det forekommer ofte at bimetalliske eller enkeltkontaktniter eller trimetalliske eller dobbeltkontaktniter er festet i samme chassis via deri tilveiebragte hull. Ettersom herved enkeltkontakt- og dobbeltkontaktniter som er fremstilt ifølge konvensjonelle sveisemetoder, neppe kan oppvise kontakt- og skaftdeler som er lik hverandre med hensyn til diameteren, er man blitt tvunget til å oppstille mange krav for deres konstruksjoner og fremstilling, f.eks. manglende enhetlighet ved de i chassisene tilveiebragte hull.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse som innebærer at kontaktdelens diameter og skaftdelens diameter hos bimetalliske og trimetalliske sammensatte elektriske kontakter kan velges fritt i samsvar med det som er beskrevet i det ovenfor forekommende stykke A, unngås de ovenfor angitte ulemper.

C: Som flere ganger fremholdt ovenfor, må man ved brukbare kaldsveisingsfremgangsmåter tilveiebringe en materialekspansjon når det gjelder skaft- og kontaktdelene, omkring deres mot hverandre liggende flater med omkring to ganger deres opprinnelige diameter for å sikre god sammenbindingskraft dem imellom. Dette betyr at deres kontaktdel C fremstilles av et delvis ekspandert kopperskaftmateriale og ekspandert sølvkontaktmateriale. Med andre ord består den i fig. 1 viste kontaktdel alltid av kopper og sølv mens ifølge oppfinnelsen må kontaktdelen C som vist i fig.

7, bestå av kun sølv. Dette innebærer ikke bare minskning av sølvforbruket, men endog en minskning av kontaktdelens C høyde slik at kontakten kan fremstilles med god økonomi

og i form av en kompakt konstruksjon.

D: Brukbare sveisefremgangsmåter som krever en diameteral ekspeasjon av trådmaterialene på minst 1,5 gang.er, krever et rom som muliggjør denne ekspansjon. I den hensikt å oppnå dette, må trådmaterialene anbringes i et fritt rom med ender som berører hverandre og deler liggende inntil disse og utsettes for et trykk i aksiell retning. Dette gir ofte opphav til glidning og. sluring mellom de ender som berører hverandre ved kontaktflatene slik at den sikre sammenbinding går tapt. Denne ulempe blir større når det anvendes korte trådmaterialstykker med liten diameter.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse ved hvilken kaldsveising utføres uten diametral .utvidelse av tråd-materiålstykkene i og for seg, kan trådmaterialstykkene i sin helhet og med sine frie ender innlegges i et hulrom med samme diameter som trådmaterialene. Herved unnfår man at kontaktflatene og deres inntilliggende deler glir eller bøyes. Ettersom de berørte flater av trådmaterialstykkene som skal kaldsveises, er mindre enn diameteren til de kappede trådmaterialstykker, kommer i samsvar med hva som forklares nærmere i det følgende, ifølge oppfinnelsen det trykk som tilføres i trådmaterialstykkenes aksielle retning til å bli konsentrert til de hverandre berørende flater for oppnåelse av en overordentlig god sammenbindingskraft. Dette utgjør en ekstra fordel.

Den foreliggende nye metode for å fremstille sammensatte elektriske kontakter gjennom kaldsveising er således meget fordelaktig sammenlignet med konvensjonelle metoder og kan resultere i at man oppnår kontakter hvis utseende og diameterforhold ikke kunne oppnås før oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med noen foretrukne eksempler på utførelsesformer med henvisning til den etterfølgende tegning.

På tegningen viser

fig. 1,2 og 4 skjematisk hvordan de sammensatte elektriske kontakter kaldsveises ifølge konvensjonelle metoder,

fig. 3,5,6,7,8 og 9 viser også skjematisk kaldsveising av forskjellige utførelsesformer av det sammensatte elektriske kontaktmaterialet ifølge oppfinnelsen, og

fig. 10-16 viser andre eksempler på utspring som finnes anbragt på de korte trådmaterialstykkenes frie ender.

Fremgangsmåten omfatter det tiltak å forsyne enten ett eller flere eller samtlige trådmaterialstykker som skal kaldsveises, med ett eller flere utspring med en diameter mindre enn endenes diameter, å anbringe ett .eller samtlige trådmaterialstykker helt eller delvis i en eller flere formhulrom med en diameter svarende til en eller samtlige diametere hos trådmaterialstykkene, samt å utsette trådmaterialstykkene for et trykk i delvis aksialretning for å utvide utspringene og derved sammenføye trådmaterialstykkene ved deres sammenstøtende endeflater.

Hvert utspring tilveiebringer god sammenbindings-kraf t hvis det kan utvides ca. 1,5 ganger den opprinnelige diameter eller tverrareal eller flateareal ved trykkpåvirk- ning og hvis det kan utvides over et sammenbindende flateareal når utspringet anbringes alene. Det skal dessuten på-pekes at de utspring som anordnes ved de frie ender av de kappede korte trådmaterialstykker, ikke nødvendigvis behøver å være like med hensyn til utseende og størrelse. De må dog anbringes med endeflatene støtende mot hverandre.

Foruten i fig. 1-9 vises i fig. 10-16 andre eksempler på utspring som kan anbringes på den frie ende av de kappede trådmaterialstykker.

Disse utspring, dvs. de som vises på de etter-følgende tegninger, kan oppnås ved at de fri ender ved hjelp av forskjellige metoder såsom skjærstansing, smiing, streng-pressing, valsing osv. Med hensyn til innsparing av rå-materialer, spesielt av kostbare metaller, er det hensikts-messig å anvende andre metoder enn sponavskilling. Når diameteren hos trådmaterialet er liten, kan utspring for et slikt trådmateriale tilveiebringes ved utvidelse av andre deler av tråden enn den del som utformes som utspring. En slik operasjon ligger innen rammen for oppfinnelsen. Selv om de ifølge oppfinnelsen anvendte utspring således rommer forskjellige former og volumer, synes den mest hensikts-messige måten å konstruere og fremstille utspringene på, å være å danne de utspring som skal formes på de forskjellige trådmaterialstykker og som skal presses og utvides for å sammenføye flatene, med samme diameter og høyde, dvs. med dimensjoner som er halvparten av de anvendte trådmaterialstykkenes diameter.

Eksempel 1.

Fremstilling av et bimetallisk eller enkeltkontakt-materiale eller en nite med en kontaktdel hvis diameter er ca. 1 til 1,5 ganger skaftdelens diameter: Et elektrisk kontaktmateriåle med to metaller eller en enkeltkontakt med dimensjonering ifølge fig. 3 (hvor kontaktflatens 2' og skaftdelens 1' diametre er like, dvs. 1:1) etter kaldsveising og den nite som oppnås fra det gjennom kaldsveisingopppnådde materialet (forholdet mellom diameteren til kontaktdelen C og skaftdelen S er 1:1,3) kan ikke oppnås ifølge konvensjonelle metoder som vist ovenfor

med henvisning til fig. 1 og 2.

Med henvisning til fig. 3 oppnås et utspring la med de viste dimensjoner på en avskåret eller fri ende av et kort koppertrådmaterialstykke 1 med den på tegningen viste dimensjon, samtidig som et utspring 2a også tilveiebringes på-l.den frie ende av et ..trådmaterialstykke 2 av sølv som befinner seg rett imot utspringet la. De to trådmaterialstykker 1 og 2 plasseres deretter i et formhulrom 5 med et hulrom med diameter 2,5 mm, slik at utspringene la og 2a berører hverandre ved hver av fremsidene. Trådmaterialstykkene presses deretter aksielt inntil utspringene utvides tilstrekkelig meget og fyller ut hulrommets.rom. Den således oppnådde sammensatte elektriske kontakt består av en skaftdel 1' og et kontaktstykke 2' med like diametere og sammenføyningsflaten 3 har en skjærstyrke på ca. 59 kg (12 kg/mm 2). Kontaktstykket 2' formes deretter på en måte som er kjent innen teknikken. Selv om den således oppnådde enkeltkontaktnite er den samme som er oppnådd i fig. 2 med hensyn til dimensjoner, har sammenbindingsflaten 3 til den førstnevnte en styrke på ca. 96 kg (12 kg/mm 2), hvilket er langt mer enn ca. 24 kg (3 kg/mm 2) og sammenlignet med hva som gjelder i forbindelse med anordningen ifølge fig. 1. Eksempel 2.

En dobbeltkontaktnite med en skaftdel hvis diameter er mindre enn tilhørende kontaktdel og hvis lengde er større sammenlignet med dem som fremstilles ifølge konvensjonelle fremgangsmåter, og en annen dobbeltkontaktnite med en skaftdel hvis diameter er mindre og hvis lengde er større enn det som kan oppnås med konvensjonelle metoder og endog med en kontaktdel hvis diameter er mindre enn de konvensjonelle: Fremstillingen av den forrige niten er vist i fig. 5 og den foreliggende nite i fig. 6. Både den forrige og den foreliggende nite har en utforming og dimensjon som ikke kan oppnås ved hjelp av konvensjonelle fremgangsmåter hvis man ikke ser bort fra sammenføyningenes styrke. I fig.5 og 6 betegnes identiske deler med samme tall som i fig. 4. Kaldsveisingen og formingen blir den samme som beskrevet under henvisning til fig. 3. Ifølge fig. 5 behøver imidlertid ikke sammenbindingen mellom trådmaterialstykket 1

og det andre trådmaterialstykket 2-1 nødvendigvis tilveiebringes i et formhulrom 5 ettersom den utføres som en preliminær sammenbinding.

Sammenbindingsflatens 3 i fig. 5 styrke - uttrykt som skjærstyrke - er ca. 235 kg (12 kg/mm 2), sammenbindingsflatens 4 styrke i samme fig. 5 er ca. 59 kg (12 kg/mm 2) mens sammenbindingsflaten 3 i fig. 6 får en styrke på ca.

96 kg (12 kg/mm 2) og sammenbindingsflaten 4 i fig. 6 ca.

59 kg (12 kg/mm<2>).

Eksempel 3.

Bimetallisk eller enkelmetallisk kontaktnite med en kontaktdel kun fremstilt av ønskede kostbare metaller hvilken ikke kan fremstilles ved hjelp av konvensjonelle fremgangsmåter: Som beskrevet og forklart flere ganger i det foreliggende, krever konvensjonelle kaldsveisingsfremgangsmåter diametral utvidelse av trådmaterialstykkene til ca.

to ganger den opprinnelige diameter langs sveiseflåtene for oppnåelse av tilstrekkelig sammenbindingskraft i sveisen. Dette krav fører uunngåelig til utvidelse eller dannelse av en rygg som er sammensatt av begge trådmaterialer. Ifølge oppfinnelsen fremstilles - som fremgår av fig. 7 - ingen opphøyning og kontaktdelen kan gjøres kun av sølv. Tall som er identiske med dem i fig. 3 anvendes også i fig. 7. Selve formingsoperasjonen er konvensjonell.

Eksempel 4.

Dette eksempel som vises i fig. 8, er vesentlig det samme som beskrevet i det foregående under henvisning til fig. 3. Det foreligger imidlertid dog en forskjell idet hverken det ene eller det andre av de korte trådmaterialstykker 1 eller 2 som skal kaldsveises, kan forsynes med fremspring la eller 2a ettersom volumet er altfor lite.

Det fremspring la med hvilket det korte metalltrådstykke forsynes, og ytterligere et kort metalltrådstykke 2 har samme utseende, dimensjoner og funksjon som de som er beskrevet i fig. 3. De deler i fig. 8 som svarer til dem i fig. 3 er forsynt med samme tall. Tallet 6 betegner et stempel og tallet 7 en tapp. Tiltakene for fremstilling ifølge dette eksempel er de samme som de som er beskrevet med henvisning til fig . 3 .

Fig. 9 viser en annen kombinasjon av korte trådmaterialstykker fra hvilken man kan gå ut ifølge dette eksempel 4.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en sammensatt elektrisk kontakt fra et flertall korte trådmaterialstykker ved hjelp av kaldsveising, karakterisert ved at man forsyner enten en eller flere av de frie ender eller alle frie ender av de trådmaterialstykker som- kkal sveises, med ett eller flere fremspring som har mindre diameter enn de frie ender, anbringer et, flere eller alle trådmaterialstykkene helt eller delvis i en eller flere formhulrom med en diameter som svarer til diameteren til ett eller flere av trådmaterialstykkene, og utsetter trådmaterialstykkene for et trykk i aksiell retning for å bringe fremspringene til å utvide seg over deres flater som berø rer hverandre og derved tilveiebringe en sammenbinding.

2. Sammensatt elektrisk kontaktmateriell fremstilt av et flertall korte trådmaterialstykker som er kaldsveiset ved ender som berører hverandre, karakterisert ved at de korte trådmaterialstykkene utgjøres av en skaftdel av billig og en kontaktdel av kostbart metall, som er fastsveiset i den ene av skaftdelens ender eller i hver av de to ender, og hvor forholdet mellom skaftdelens og kontaktdelens diameter er 1:1 til mindre enn 1:1,5 og at den kraft som sammenbinder de sammenstøtende flater er mer enn ca.

8 kg/mm 2 ved skjærpåkjenning og hvor forholdet utgjøres av den verdi som oppnås etter kaldsveising og/eller forming uten noen maskinbearbeidelse i den hensikt å redusere skaft- eller kontaktdelens diameter.

3. Sammensatt elektrisk kontaktmateriell ifølge krav 2, karakterisert ved at kontaktdelen er fremstilt kun av ett eller flere -.dyre metaller.