DE1260710B - Pressvorrichtung zum Nachverdichten von nietfoermigen elektrischen Kontakten aus plastisch verformbaren Sinterwerkstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22f

Deutsche Kl.: 31 b3 - 3/24

Nummer: 1260710

Aktenzeichen: S 70325 VI a/31 b3

Anmeldetag: 13. September 1960

Auslegetag: 8. Februar 1968

Niete aus Verbundstoffen oder Verbundmetallen wurden bisher z. B. durch Stauchen von Drahtvormaterial hergestellt. Dabei liegt bereits im Draht ein Richtgefüge vor, bei dem die eingelagerten Komponenten in Richtung der Drahtachse orientiert sind. Beim Stauchen oder Hämmern des Nietkopfes verformen sich auch die eingelagerten Komponenten, und man erhält, ein völlig symmetrisches Fließen während der Verformung vorausgesetzt, das in F i g. 1 dargestellte Richtgefüge. Verläuft der Verformungsvorgang unsymmetrisch, so ergeben sich unsymmetrische Gefügeverläufe mit Faltungen. Diese haben zur Folge, daß die sich beim Abbrand bildenden Ebenen, wie sie in F i g. 1 bei 1, 2 und 3 angedeutet sind, erhebliche Strukturunterschiede aufweisen. Änderungen der Abbrandkennlinie mit fortschreitendem Abbrand sind zum großen Teil darauf zurückzuführen.

Eine andere Möglichkeit bietet das pulvermetallurgische Verfahren, und zwar zum Herstellen von Kontaktnieten aus fließfähigen Metallpulvern bzw. Metallpulvergemischen. Da die Ausgangspulver der gebräuchlichen Kontaktwerkstoffe nicht oder nur schlecht fließen, müssen sie, um den Ansprüchen der großtechnischen Fertigung zu genügen, vor ihrer Verarbeitung granuliert werden. Hierzu sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Diese Verfahren führen zu fließfähigen Pulvern, die sich zur Beschickung schnellaufender mechanischer Pressen eignen und damit eine wirtschaftliche Herstellung gewährleisten. Das pulvermetallurgische Verfahren ergibt unter optimalen Preß- und Sinterbedingungen Körper hoher Dichte. Zur Annäherung an die theoretische Dichte müssen die Sinterteile mit 2 bis 10 t/cm² nachverdichtet werden. Hierbei treten folgende Schwierigkeiten auf:

Die Verdichtung erfolgte bisher in einer Matrize, in der sich zwei oder mehr Stempel bewegen. Beim Nachpressen fließt das Kontaktmaterial auch zwischen Stempel und Matrize, so daß der fertige Niet Grate aufweist. Die Lage der Grate hängt von der Konstruktion der Matrize ab. In den Fig. 2a bis 2d sind einige Beispiele bekannter Matrizen angegeben und die dabei auftretenden Grate angedeutet. Die Grate müssen durch einen zusätzlichen Arbeitsgang beseitigt werden, z. B. in Trommeln mit Hilfe eines steuernden Materials. Hierbei tritt ein Materialverlust ein, der meistens nicht rückgewinnbar ist. Hinzu kommt, daß bei völliger Beseitigung starker Grate — sie werden mit zunehmender Abnutzung der Matrize immer größer — eine Verformung oder übermäßige Abtragung vorstehender Teile, z.B.

Preßvorrichtung zum Nachverdichten von
nietförmigen elektrischen Kontakten aus
plastisch verformbaren Sinterwerkstoffen

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr. techn. habil. Horst Schreiner,

8500 Nürnberg

eine Abrundung des Schaftes, eintreten kann. Es besteht daher das Problem der gratfreien Fertigformherstellung von Kontaktnieten aus Sinterwerkstoffen bei hoher Maßhaltigkeit in einem wirtschaftlichen Verfahren.
Durch die Erfindung werden die vorgenannten Schwierigkeiten bekannter Einrichtungen vermieden. Gegenstand der Erfindung ist eine Preßvorrichtung zum Nachverdichten von nietförmigen elektrischen Kontakten aus plastisch verformbaren Sinterwerkstoffen, die derart ausgebildet ist, daß sie erfindungsgemäß aus einer dreiteiligen Preßform besteht, deren einer Teil nach der Pressung die Ober- und Seitenflächen des Nietkopfes — und zwar nur diese — formschlüssig umfaßt (Kopfformer) und in deren zweiten Teil (Schaftformer) der Schaft geführt ist

und deren dritter Teil als Begrenzungsstempel und zugleich als Ausstoßstempel ausgebildet ist.

Der besondere Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung liegt darin, daß der Kopfteil nach der Pressung nur die Ober- und Seitenfläche des Nietkopfes formschlüssig umfaßt. Hierdurch ist eine gratfreie Fertigformherstellung von Kontaktnieten aus Sinterwerkstoffen mit hoher Maßhaltigkeit möglich. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen; es zeigt

F i g. 1 die bereits oben besprochene Gefügestruktur eines durch Stauchen von Drahtvormaterial hergestellten Kontaktnietes,

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F i g. 2 einige Ausführungsbeispiele bisher bekannter Preßformen,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Preßvorrichtung in drei Verfahrenszuständen,

Fig. 4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit konischem Schaft,

Fig. 5 eine Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit teilweise zylindrischem und teilweise konischem Schaft,

Fig. 6 schematisch die Diehteverteilung eines mit der Preßvorrichtung gemäß der Erfindung hergestellten Nietkontaktes.

Die oben besprochenen Fig. 1 und 2 bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

In der F i g. 3 ist der Nietkontaktkörper jeweils mit 1, der Kopfformer der Preßvorrichtung gemäß der Erfindung mit 2, der Schaftformer mit 3 und der Stempel mit 4 bezeichnet. In der Ausführungsfonn gemäß F i g. 3 besitzt die seitliche Begrenzung des Nietkopfes und entsprechend die Ausnehmung im Kopfformer 2 eine Neigung; sie kann zwischen 0,5 und 15° liegen. Die Innenfläche der Ausnehmung ist poliert. Der Stempel 4 sitzt in Paßform im Schaftformer 3. Bei verhältnismäßig kleinen Nieten liegt der Unterschied der Durchmesser des Nietschaftes im Sinterzustand gegenüber dem Nachpreßzustand unterhalb 0,1mm.

Fig. 3 a zeigt die Verhältnisse nach dem Einsetzen des Sinterkörpers, dessen Raumerfüllungsgrad im allgemeinen zwischen 0,6 und 0,95 liegt. Fig. 3b zeigt den Zustand nach dem eigentlichen Preßvorgang und Fig. 3c denjenigen, bei dem der nachverdichtete Sinterkörper nach Abheben des Kopfformers 2 mit Hilfe des Stempels 4 aus der Preßvorrichtung ausgestoßen worden ist. Der Stempel 4 wird während des Preßvorganges festgehalten — bezogen auf den Schaftformer 3 —, so daß kein Grat am unteren Ende des Nietschaftes entsteht.

Der zur Anwendung gelangende Preßdruck ist abhängig vom Kontaktmaterial, er liegt etwa zwischen 2 und 10 t/cm².

Der Schaftformer kann z. B. zylindrisch, konisch oder auch teilweise zylindrisch und teilweise konisch ausgeführt sein; die letzten beiden Fälle sind in Fig.4 und 5 unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie in F ig. 3 dargestellt.

Neben der Möglichkeit, mit der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung gratfreie und streng maßhaltige Kontaktniete herzustellen, besteht ein weiterer Vorteil der Vorrichtung darin," daß der Schaft in einer niedrigeren Dichte als der Nietkopf gehalten werden kann. Hierdurch wird die Vernietung erleichtert, was insbesondere bei schwer vernietbaren Stoffen von Bedeutung ist. Die Diehteverhältnisse sind in einem Beispiel jn F i g. 6 angegeben. Mit 1 ist wiederum der Nietkontakt und mit S der Nietträger bezeichnet. Es ist der Raumerfüllunggrad (ρ) in drei Bereichen angegeben. Der untere Bereich, dessen Raumerfüllungsgrad durch die Vorverdichtung nur wenig erhöht wird, läßt sich verhältnismäßig gut vernieten und erreicht dabei praktisch die theoretische Dichte von

Es hat sich gezeigt, daß bei gewissen Kontaktwerkstoffen das Optimum der Abbrandfestigkeit nicht bei ρ = 1, sondern zwischen ρ = 0,9 und 1 liegt. Die Preßvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, diesem Sachverhalt in einfacher Weise Rechnung zu tragen und von Fall zu Fall die optimalen Dichteverteilungen einzustellen. Dies ist mit den eingangs erwähnten bisher üblichen Verfahren durch Stauchen von Drahtvormaterial nicht möglich. Darüber hinaus erhält man mit der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung Nietkontakte mit weitgehend isotroper Struktur. Mit zunehmendem Abbrand werden daher keine Strukturänderungen an der Abbrandfläche wirksam, so daß der Abbrand praktisch konstant bleibt. Schließlich ist der Vorteil zu erwähnen, daß die in

ίο der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung nachverdichteten Nietkontakte eine sehr kleine exzentrische Versetzung zwischen Kopf- und Schaftachse aufweisen; sie liegt im allgemeinen unterhalb 1% des Kopfdurchmessers.

Nachfolgend sind noch Zahlenbeispiele über die Nachverdichtung in der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung angegeben:

Beispiel 1

Es wird ein Nietkontaktsinterkörper aus Silber-Nickel-Pulver im Gewichtsverhältnis 90; 10 mit einer Dichte von 9,3 g/em³, der ein Raumerfüllungsgrad von ρ = 0,903 entspricht, in eine Preßvorrichtung g&- maß Fig. 4 eingesetzt, und zwar mit folgenden Maßen im Sinterzustand: Kopf durchmesser 4,17 mm, Kopfhöhe 1,52 mm, Schaftdurchmesser 1,75 mm und Schaftlänge I₃S mm, Gesamtlänge 3,Q2 mm.

Nach dem Nachverdichten in der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Druck von 5,1 t/cm² betragen die entsprechenden Maße: 4,75 mm /1,34 mm / 1,80 mm konisch auf l,75mm/l,65mm/2,99mm. Die Nachpreßdiehte des gesamten Niets beträgt im Durchschnitt 10,1 g/cm³, diejenige des Nietkopfes 10,25 g/cm³. Der Niet ist völlig gratfrei. Durch Trommelpolieren, z, B. mit MgO, erhält der Niet einen einwandfreien Qberfläehenzustand, ohne daß Gewichtsverluste dabei auftreten.

Beispiel 2

In die gleiche Vorrichtung wird ein Sinterkörper mit den gleichen Maßen wie im ersten Beispiel aus einem Kupfer-Blei-Pulver im Gewichtsverhältnis 90:10 eingesetzt. Die Sinterdichte beträgt 7,6 g/cm³, ihr entspricht ein Raumerfüllungsgrad von 0,83. Die Nachpressung wird mit einem Druck von 3,4 t/cm² durchgeführt. Man erhält einen gratfreien Niet mit der Nachpreßdichte von 8,9 g/cm³. Der Niet weist eine Porosität von 3 "/0 auf. Der Abbrand ist kleiner als bei einem Niet mit dem Raumerfüllungsgrad von ρ = 1.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich mit den oben dargestellten Vorteilen anwenden bei allen plastisch verformbaren Sinterwerkstoffen, seien ' es Metallgemische, Legierungen, Verbundmetalle oder Verbundstoffe.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Preßvorrichtung zum Nachverdichten von nietförmigen elektrischen Kontakten aus plastisch verformbaren Sinterwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer dreiteiligen Preßform besteht, deren einer Teil nach der Pressung die Ober- und Seitenflächen des Nietkopfes — und zwar nur diese — formschlüssig umfaßt

(Kopfformer) und in deren zweiten Teil (Schaftformer) der Schaft geführt ist und deren dritter Teil als Begrenzungsstempel und zugleich als Ausstoßstempel ausgebildet ist.

2. Preßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftformer mindestens auf einem Teil der Schaftformlänge konisch ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 682 313; schweizerische Patentschrift Nr. 227 441.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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