CH495620A - Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken für die Verwendung in elektrischen Vakuumschaltern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken für die Verwendung in elektrischen Vakuumschaltern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken aus einer durch Schmelzen erzeugten Kupferlegierung für die Verwendung in elektrischen Vakuumschaltern.



   Es ist erwünscht, die mechanische Festigkeit und Elastizität in den  Fingern  der Kontakte eines elektrischen Vakuumschalters, wie er in der britischen Patentschrift Nr. 997 384 beschrieben ist, zu erhöhen. Zu diesem Zweck sollte die Legierung die folgenden Eigenschaften haben: a) gute elektrische Leitfähigkeit, z. B.



   >  50   O/o    IACS (International Annealed Copper Standard), b) eine hohe Biegefestigkeit und erhebliche elastische Rückfederung nach dem Erhitzen auf 700   OC    und langsamen Abkühlen während der Verarbeitung des Vakuumschalters, verglichen mit reinem Kupfer oder einer Legierung von   99 0/o    Kupfer und   1  /o    Silber, c) einen sehr geringen Gasgehalt.



   Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,   dass    man eine   Kupier-Eisen-Legierung    herstellt, die 1 bis 5   Gew.- /o    Eisen enthält, und die Kon   taktistücke    direkt aus dem beim Erstarren der Schmelze gebildeten Legierungskörper durch spanabhebende Bearbeitung formt, ohne vor der spanabhebenden Bearbeitung irgendwelche Zwischenbehandlungen vorzunehmen. Vorzugsweise verwendet man eine Kupfer-Eisen Legierung, die 2   Gew.-O/o    Eisen enthält.



   Die Legierung kann wie folgt hergestellt werden:
Ein Knüppel von sauerstofffreiiem Kupfer mit hoher Leitfähigkeit zusammen mit der erforderlichen Menge hochreinem Eisen wird in einen vorher entgasten Graphittiegel gebracht.   Wenn    man   das    Eisen mit dem Graphittiegel in Berührung kommen liesse, ehe man es mit dem Kupfer legiert, würde es mit dem Graphit reagieren, wodurch die Tiegelinnenwandung beschädigt und die Schmelze unzulässig Kohlenstoff aufnehmen würde. Um eine derartige Berührung zu verhindern, wird das Eisen in ein Loch gebracht, das in den Kupferknüppel gebohrt ist. Bei Anwendung dieses Verfahrens tritt keine   erheb-    liche Reaktion ein. Der Tiegel wird in einen evakuierbaren Hochfrequenzofen gebracht.

  Um das Metall bis zum lerforderlichen geringen Gehalt in der Grössenordnung von 0,1 Teilen pro Million Teile zu   desoxydieren,    wird es in einem kontinuierlichen Wasserstoffstrom bei Atmosphärendruck auf 1350   OC    erhitzt und eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten. Die Temperatur wird dann auf 1200   "C    herabgesetzt, während der Ofen auf einen Druck von ca. 10-4 mm Quecksilber evakuiert wird, um das geschmolzene Metall zu entgasen. Man lässt das Metall dann fortschreitend vom Boden aufwärts enstarren, indem man die Induktionsheizspule langsam hebt. Dieses Erstarrungsverfahren erzeugt einen linkerfreien Block und   lerleichtsert    die Entfernung jeglichten Gases, das in dem geschmolzenen Metall zurückbleiben kann.

  Um die Gleichmässigkeit der Zusammensetzung zu fördern, wird die   Graphiftiegelwandung    genügend dünn gemacht,   dass    sie durch das Hochfrequenzfeld durchdrungen wird, so dass eine elektromagnetische Rührung des geschmolzenen Metalles erhalten wird.



   Die Finger eines Kontaktes der oben beschriebenen Art werden beim Biegen beansprucht, und die Eigenschaften von Legierungen für diesen Zweck wurden verglichen, indem man kleine freitragende Streifen der Materialien belastete. Um die Vakuumentgasung   des    Vakuumschalters anzuregen, werden die Legierungsproben bei 700   OC    2 Stunden geglüht und langsam abgekühlt.



  Nach dieser   Blehandlung    hat die Legierung von Kupfer mit 2   O/o    Eisen eine elektrische Leitfähigkeit von 55   O/o    IACS. In dem Versuch mit den freitragenden Streifen war die   lerforderliche    Last, um bei der Legierung mit 2   o/o    Eisen eine Durchbiegung von 0,508 mm zu ergeben, 12,9 kg, verglichen mit 5,9 kg bei der Legierung von 99   O/o    Kupfer und 1   O/o    Silber. Auch die elastische Rückfederung aus der Durchbiegung von 0,508 mm war bei der   2 0/0    Eisen enthaltenden Kupferlegierung be   trächtlich    höher, d. h. 0,279 mm, verglichen mit 0,127 Millimeter für die Kupferlegierung, die 1   O/o    Silber enthielt.



   Ein Paar der oben beschriebenen Schalterkontakte wurde in der üblichen Weise aus einem Giessling aus einer Legierung von Kupfer und 2    /o    Eisen hergestellt,  so dass sich eine Fingerlänge von 38,1 mm ergab.   Dlb    spanabhebend bearbeiteten Kontakte wurden bei 700   "C    2 Stunden geglüht und langsam abkühlen gelassen. Die Kontakte wurden in eine mechanische Prüfvorrichtung gebracht, wobei ihre Finger wie bei normalen Gebrauch nebeneinanderlagen. Eine Belastung von 454 kg wurde auf das Paar von Kontakten ausgeübt, und das Ausmass der Rückfederung der Finger beim Entfernen der Belastung wurde notiert.



   Die   Rückfederurg    begann, wenn die Last auf 136 kg herabgesetzt worden war und setzte sich fast linear bis hinab zur Last 0 fort. Das gesamte Ausmass der Rückfederung betrug zwischen 0,406 und 0,508 mm,   d. h.   



  0,203 bis 0,254 mm für jeden Kontakt. Auf diese Weise wurde ein befriedigender Kontakt zwischen allen einander gegenüberliegenden Paaren von Fingern aufrechterhalten. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Kontaktstücken aus einer durch Schmelzen lerzeugten Kupfierlegierung für die Verwendung in elektrischen Vakuumschaltern, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Kupfer-Eisen-Legierung herstellt, die 1 bis 5 Gew.- /o Eisen enthält, und die Kontaktstücke direkt aus dem beim Erstarren der Schmelze gebildeten Legierungskörper durch spanabhebende Bearbeitung formt, ohne vor der spanabhebenden Bearbeitung irgendwelche Zwischenbehandlungen vorzunehmen.

   UXIERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass man eine Menge Kupfer zusammen mit der erforderlichlen Menge hochreinen Eisens in einen vorher entgasten Graphittiegel bringt, in einem kontinuierlichen Wasserstoffstrom bei Atmosphärendruck in einem elektrischen Ofen leine Stunde auf 1350 OC erhitzt, die Temperatur dann auf 1200 OC herabsetzt, während der Ofen auf einen Druck von ca. 10-4 mm Quecksilber evakuiert wird, um das Metall zu entgasen, und dass man das Metall dann erstarren lässt.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kupfer in Form leines Knüppels in den Tilegel bringt und das Eisen in ein in den Kupferknüppel gebohrtes Loch legt.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metall vom Boden aufwärts erstarren lässt, indem man eine Induktionsheizspule, die das Metall umgibt, langsam hebt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeich- net, dass man eine Kupfer-Eisen-Legierung verwendet, die 2 Gew.-O/o Eisen enthält.