Changes

Biege-Werkzeug integrieren (<xr id="fig:Direct_press_insertion_of_wire_segments"/><!--(Fig. 3.7)-->). Dem im Vergleich zu plattierten Kontaktnieten

[[File:Direct press-insertion of wire segments.jpg|right|thumb|Figure 1: Direktes Einpressen von Drahtabschnitten]]

Verfahrensvarianten angewandt (<xr id="fig:Resistance brazing (schematic)"/><!--(Fig. 3.8)-->).

[[File:Resistance brazing (schematic).jpg|right|thumb|Figure 2: Widerstandslöten (schematisch)]]

*Beispiele für gelötete Kontaktteile (<xr id="fig:Examples of brazed contact assemblies"/>)

[[File:Examples of brazed contact assemblies.jpg|right|thumb|Figure 3: Beispiele für gelötete Kontaktteile]]

*Kontaktwerkstoffe <br />Ag, Ag-AlloysLegierungen., Ag/Ni (SINIDUR), Ag/CdO (DODURIT CdO), Ag/SnO₂ (SISTADOX), Ag/ZnO (DODURIT ZnO) and und Ag/C (GRAPHOR D) mit lötbarer Unterseite, Refraktäre Werkstoffe auf W -, WC- und Mo-Basis<br />

*Trägerwerkstoffe <br />Cu, Cu-Alloys. Legierungen u.a.<br />

auch wirtschaftliche Gesichtspunkte(<xr id="fig:Examples of Wire Welding"/>). Aufgrund der kurzzeitigen Wärmeeinwirkung

Because of miniaturization of electromechanical components laser welding has gained some application more recentlyIm Zuge der Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente z.B. Relais hatdas Laserschweißen eine gewisse Bedeutung erreicht. Das Reibschweißen hauptsächlich zur Herstellung von Bondverbindungen (Kap. Friction welding is mainly used for bonding see 9 [[Applications for Bonding TechnologiesAnwendungen_in_der_Aufbau_und_Verbindungstechnik|Applications for Bonding Technologies.Anwendungen in der Aufbau und Verbindungstechnik]] Other welding methods such as ball (spheres) welding and ultrasonic welding are today used in only limited volume and therefore not covered in detail here.WeitereSpecial methods such as electron beam welding and castVerbindungsverfahren, wie das Kugel-on attachment und Ultraschallschweißen finden z.Z. nurbegrenzt Anwendung und werden daher hier nicht näher beschrieben.Spezielle Verbindungsverfahren, wie das Elektronenstrahlschweißen und dasAngießen, werden häufig eingesetzt bei Kontaktteilen für Schaltgeräte derMittel- und Hochspannungstechnik. *Beispiele für geschweißte Kontaktteile (<xr id="fig:Examples of Wire Welding"/>)<figure id="fig:Examples of Wire Welding">[[File:Examples of contact materials to carrier components are mainly used for contact assemblies for medium and high voltage switchgearWire Welding.jpg|right|thumb|Figure 4: Beispiele für geschweißte Kontaktteile]]</figure>

====Resistance WeldingWiderstandsschweißen====Resistance welding is the process of electrically joining work pieces by creating the required welding energy through current flow directly through the components without additional intermediate materialsUnter Widerstandsschweißen versteht man ein elektrisches Schweißverfahren,bei dem die erforderliche Schweißwärme durch Stromfluss ohne Zusatzwerkstoffein den zu verbindenden Werkstücken selbst erzeugt wird. For contact applications the most frequently used method is that of projection weldingIn der Kontakttechnikwird meist das Prinzip des Buckelschweißens angewandt. Differently shaped weld projections are used on one of the two components to be joined (usually the contact)DieKonzentration des Schweißstromes wird dabei über unterschiedlich geformteBuckel an einem der zu verbindenden Werkstücke vorgegeben. They reduce the area Diese Schweißbuckelverringern die Berührungsfläche und erhöhen den elektrischen Widerstandin which the two touch creating a high electrical resistance and high current density which heats the constriction area to the melting point of the projectionsder Kontaktenge. Simultaneously exerted pressure from the electrodes further spreads out the liquefied metal over the weld joints areaInfolge der erhöhten Stromdichte schmelzen dieSchweißbuckel (Schweißwarzen) teilweise oder vollständig auf, wobei dieWerkstücke gleichzeitig durch Einwirkung der Elektrodenkraft zusammengepresstwerden. The welding current and electrode force are controlling parameters for the resulting weld joint quality. The electrodes themselves are carefully designed and selected for material composition to best suit the weld requirementsSchweißstrom und Elektrodenkraft werden über die Schweißelektrodenübertragen, deren Werkstoffzusammensetzung und geometrischeForm der jeweiligen Schweißaufgabe angepasst sind.

The waveform of the weld current has a significant influence on the weld qualityEinen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Schweißverbindung hat dieForm des Schweißstromes. Besides 50 or 60 Hz AC current with phase angle control, also DC (Neben 50Hz-Wechselstrom mit Phasenanschnittssteuerungkommen Gleichstromanlagen mit 6-phase from 3-phase rectified AC) and medium frequency (MF) weld generators are used for contact weldingphasigem Gleichstrom ausDreiphasengleichrichtung und neuerdings vor allem Mittelfrequenzschweißanlagenzum Einsatz. In the latter the regular AC supply voltage is first rectified and then supplied back through a controlled DC/AC inverter as pulsed DC fed to a weld transformerBei letzteren wird die Netzspannung zunächst gleichgerichtetund über einen geregelten Wechselrichter in Verbindung mit einemSchweißtransformator als getaktete Gleichspannung bereitgestellt. Medium frequency welding equipment usually works at frequencies between Mittelfrequenzschweißanlagen arbeiten meist mit Taktfrequenzen von 1kHz to bis10kHz. The critical parameters of currentDie für die Qualität der Schweißverbindung maßgeblichen Parameter, voltagewie Strom, and weld energy are electronically monitored and allow through closed loop controls to monitor and adjust the weld quality continuouslySpannung und Leistung werden mit Messaufnehmern erfasst und imBedarfsfall nachgeregelt. The very short welding times needed with these MF welding machines result in very limited thermal stresses on the base material and also allow the reliable joining of otherwise difficult material combinationsDie mit Mittelfrequenzschweißanlagen erreichbarensehr kurzen Schweißzeiten führen im Vergleich zu anderen Schweißanlagen zueiner deutlich geringeren thermischen Beanspruchung der Werkstücke. Auchkritische Materialkombinationen lassen sich so prozesssicher beherrschen.

===== Vertical Wire WeldingVertikal-Drahtaufschweißen=====During vertical wire welding the contact material is vertically fed Beim Vertikal-Drahtaufschweißen wird der Kontaktwerkstoff in Drahtform in wire form through a clamp which at the same time acts as one of the weld electrodes einerSpannzange, die gleichzeitig als Schweißelektrode dient, vertikal zugeführt(<xr id="fig:Vertical wire welding (schematic)"/><!--(Fig. 3.9)-->).

[[File:Vertical wire welding (schematic).jpg|right|thumb|Vertical wire welding Figure 5: Vertikal-Drahtaufschweißen (schematicschematisch)]]

With one or more weld pulses the roof shaped wire end – from the previous cutDurch einen oder mehrere Stromimpulse wird der dachförmig angeschnitteneDraht unter Wirkung der Elektrodenkraft auf den Trägerwerkstoffaufgeschweißt. Die verschweißte Fläche kann unter optimalen Schweißbedingungen bis 120 %der ursprünglichen Drahtabschnittsfläche betragen. Nach Beendigung desSchweißvorgangs trennen keilförmige Schermesser den Draht abfalllos ab. DieSchermesser sind so ausgebildet, dass das Drahtende wiederum eine dachförmige,schweißgerechte Stirnfläche für die nachfolgende Schweißung erhält.Der geschweißte Drahtabschnitt wird in nachfolgenden Arbeitsschritten durchPrägen oder Taumeln in die gewünschte Form gebracht. Dieses Schweißverfahrenlässt sich vorteilhaft in automatisierte Fertigungsprozesse fürKontaktteile integrieren. Voraussetzung ist allerdings, dass der verwendeteKontaktwerkstoff in Drahtform fertigbar und direkt schweißbar ist, d.h. keinemetalloxid-off operation – is welded to the base material strip while exerting pressure by the clampoder grafithaltigen Bestandteile enthält. *Kontaktwerkstoffe <br />Ag, Ag-electrodeLeg. Under optimum weld conditions the welded area can reach up to 120% of the original cross, Au- und Pd-Leg. und Ag/Ni<br /> *Trägerwerkstoffe <br />Cu, Cu-sectional area of the contact wireLeg., Cu plattiertes Fe u. After welding the wire is cut off by wedge shaped knives forming again a roof shaped weld projection. The welded wire segment is subsequently formed into the desired contact shape by stamping or orbital forming<br /> *Abmessungen (<xr id="fig:Vertical Wire Welding Dimensions"/>)<figure id="fig:Vertical Wire Welding Dimensions"> [[File:Vertical Wire Welding Dimensions. This welding process can easily be integrated into automated production lines. The contact material must however be directly weldablejpg|right|thumb|Figure 6: Abmessungen]]</figure>Funktionsrelevante Qualitätsmerkmale, wie verschweißter Flächenanteil oder Abscherkraft, meaning that it cannot contain graphite or metal oxideswerden üblicherweise zwischen Hersteller und Anwender vereinbart und in Liefervorschriften festgelegt.

===== Horizontal Wire or Profile Welding- Draht- und Profilabschnittschweißen=====During Beim Horizontal- Draht- und Profilabschnittschweißen wird der Kontaktwerkstoffals Draht oder Profil horizontal welding the wire or profile contact material is fed at a shallow angle to the carrier strip material dem Trägerband zugeführt (<xr id="fig:Horizontal profile cut-off welding (schematic)"/><!--(Fig. 3.10)-->).

[[File:Horizontal profile cut-off welding (schematic).jpg|right|thumb|Figure 7: Horizontal profile cut-off welding Profilabschnittschweißen (schematicschematisch)]]

The cutDas Abschneiden des Kontaktdrahtes oder -off from the wire or profile is performed either directly by the electrode or profils erfolgt entweder direkt mitder Schweißelektrode oder in a separate cutting stationeiner separaten Schneidstation. This horizontal feeding is suitable for welding single or multiple layer weld profilesDie horizontaleZuführung ermöglicht den Einsatz von Mehrschichtprofilen. The profile construction allows to custom tailor the contact layer shape and thickness to the electrical load and required number of electrical switching operationsDieser Profilaufbaugestattet, die Schichtdicke des Kontaktwerkstoffes sowie die Kontaktformentsprechend der elektrischen Last und der vorgegebenen Schaltspielzahlfestzulegen. By choosing a twoDurch eine Zweischicht-layer contact configuration multiple switching duty ranges can be satisfiedKontaktauflage können mehrere elektrischeBelastungsbereiche beherrscht werden. Als Beispiel sei hier ein ausTrimetall bestehendes Mehrschichtprofil angeführt. The following triple-layer profile is a good example for such a development: The top Die 5.0 μm AuAg8 layer is suitable to switch dry circuit electronic signalsdicke AuAg 8-Auflage eignet sich zum Schalten trockener Stromkreise, the second or middle layer of die darunter liegende100 μm dicke Ag/Ni 90/10 is used to switch relative high electrical loads and the bottom layer consists of an easily weldable alloy such as -Zwischenschicht dient zum Schalten hoher elektrischerLasten, während die Profilunterseite aus einer dem Trägerwerkstoff angepassten, gut schweißbaren Unedelmetall-Legierung z.B. CuNi44 or oderCuNi9Sn2besteht. Maßgebend für die Qualität der Schweißverbindung sindAnzahl und Dimensionierung der Schweißwarzen bzw. The configuration of the bottom weld projections, i-stege auf derProfilunterseite Aufgrund der erreichbaren hohen Taktzahlen (bis ca.e700 Schweißungenpro min. size, shape, and number of welding nibs or weld rails are critically important for the final weld quality) und des der Funktion angepassten Edelmetallbedarfs ist diesesVerbindungsverfahren besonders wirtschaftlich.

Because of high production speeds (approx*Kontaktwerkstoffe <br />Au-Leg. 700 welds per min) and the possibility to closely match the amount of precious contact material to therequired need for specific switching applications, this joining process has gained great economical importancePd-Leg., Ag-Leg., Ag/Ni, Ag/CdO, Ag/SnO₂, Ag/ZnO, und Ag/C<br />

=====Tip Welding=====Contact tips or formed contact parts produced by processes as described in [[Manufacturing of Single Contact Parts#Contact Tips|Contact Tips ]] are mainly attached by tip welding to their respective contact supports. In this process smaller contact parts such as Ag*Basiswerkstoffe <br /C or Ag/W tips with good weldable backings are welded directly to the carrier parts. To improve the welding process and quality the bottom side of these tips may have serrations >(Ag/C) or shaped projections (Ag/Wschweißbare Unterseite bei Mehrschichtprofilen)Ni, CuNi, CuNiFe, CuNiZn, CuSn und CuNiSn u. These welding aids can also be formed on the carrier parts. Larger contact tips usually have an additional brazing alloy layer bonded to the bottom weld surfacea.<br />

Tip welding is also used for the attachment of weld buttons *Lotschicht <br />L-Ag 15P (see [[Manufacturing of Single Contact Parts#Weld Buttons|Weld Buttons]]CP 102 or BCUP-5). The welding is performed mostly semi or fully automated with the buttons oriented a specific way and fed into a welding station by suitably designed feeding mechanisms.<br />

==== Percussion Welding====This process of high current arc discharge welding required the contact material and carrier to have two flat surfaces with one having a protruding nib. This nib acts as the igniter point for the high current arc *Abmessungen (<xr id="fig:Percussion welding (schematic)Horizontal Wire Welding Dimensions"/><!--(Fig. 3.11)-->. <figure id="fig:Percussion welding (schematic)Horizontal Wire Welding Dimensions">[[File:Percussion welding (schematic)Horizontal Wire Welding Dimensions.jpg|right|thumb|Percussion welding (schematic)Figure 8: Abmessungen horizontal]]

====Laser Welding====*QualitätsmerkmaleThis contact attachment process is also one of the liquid phase welding methods. Solid phase lasers are predominantly used for welding and brazing.The exact guiding and focusing of the laser beam from the source to the joint location is most important to ensure the most efficient energy absorption in the joint where the light energy is converted to heat. Advantages of the method are the touch-less energy transport which avoids any possible contamination of contact surfacesFunktionsrelevante Qualitätsmerkmale, the very well defined weld effected zonewie verschweißter Flächenanteil oder Abscherkraft, the exact positioning of the weld spot and the precise control of weld energywerden üblicherweise zwischen Hersteller und Anwender vereinbart und in Liefervorschriften festgelegt.

Laser welding is mostly applied for rather small contact parts to thin carrier materials=====Plättchenschweißen=====Kontaktplättchen und -formteile, die z. To avoid any defects B. nach den in the contact portionAbschn. 3.1.2 aufgelistetenVerfahren hergestellt wurden, werden überwiegend durch Plättchenschweißenauf entsprechende Trägerteile aufgebracht. Bei diesem Verbindungsverfahrenwerden meist kleinere Teile z.B. aus Ag/C oder Ag/W mit gutschweißbarer Unterseite, the welding is usually performed through the carrier materialdirekt auf Trägerteile geschweißt. Zur besserenSchweißbarkeit weisen die Plättchen auf der Unterseite eine Riffelung (Ag/C)oder spezielle Schweißwarzen auf (Ag/W). Diese Schweißhilfen können aberauch in Form von Prägungen auf dem Trägerteil aufgebracht werden. Using a higher power laser and beam splitting allows high production speeds with weld joints created at multiple spots at the same timeGrößereKontaktplättchen sind meist auf der Unterseite lotbeschichtet.

==== Special Welding and Attachment Processes====Das Plättchenschweißen wird häufig zur Aufbringung von AufschweißkontaktenIn high voltage switchgear the contact parts are exposed to high mechanical and thermal stresses(s. This requires mechanically strong and 100% metallurgically bonded joints between the contacts and their carrier supports which cannot be achieved by the traditional attachment methodsAbschn. The two processes of electron beam welding and the cast[[Herstellung_von_Einzelkontakten#Aufschweißkontakte|Aufschweißkontakte]]) eingesetzt. Das Aufschweißen erfolgt dabei meist halb-on with copper can however used to solve this problemodervollautomatisch, wobei die Aufschweißkontakte mittels geeigneter Zuführeinrichtungenlagerichtig sortiert in entsprechend geformte Schweißelektrodentransportiert und danach mit dem Trägerteil stoffschlüssig verbunden werden.

===== Electron Beam Welding=Abbrennstumpfschweißen (Perkussionsschweißen)====The electron beam welding is a joining process which has shown its suitability for high voltage contact assembliesDas Abbrennstumpfschweißen stellt eine Art Lichtbogenpressschweißen dar. A sharply focused electron beam has sufficient energy to penetrate the mostly thicker parts and generate a locally defined molten area so that the carrier component is only softened Dabei werden Kontaktauflage und Trägerteil in a narrow zone spezielle Elektroden geklemmtund zwischen diesen über einen zentrischen Zapfen, der als Zündspitze dient,ein Hochstromlichtbogen gezündet (1 – 4 mm). This allows the attachment of Cu/W contacts to hard and thermally stable copper alloys as for example CuCrZr for spring hard contact tulips <xr id="fig:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriersPercussion welding (schematic)"/><!--(Fig. 3.1211)-->).<figure id="fig:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriersPercussion welding (schematic)">[[File:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriersPercussion welding (schematic).jpg|right|thumb|Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriersFigure 9: Abbrennstumpfschweißen (schematisch)]]

===== Cast-On of Copper=====The cast-on of liquid copper to pre-fabricated *Kontaktwerkstoffe <br />W/Cu contact parts is performed in special casting molds. This results in a seamless joint between the , W/Cu and the copper carrierAg, u. The hardness of the copper is then increased by a secondary forming or deep-drawing operation.<br />

*Examples of Wire Welding (<xr id="fig:Examples of Wire Welding"/>)<figure id="fig:Examples of Wire Weldingfor percussion welded contact parts">[[File:Examples of Wire Weldingfor percussion welded contact parts.jpg|right|thumb|Examples of Wire WeldingFigure 10: Beispiele für abbrennstumpfgeschweißte Kontaktteile]]

*Contact materials Abmessungen <br />Ag, Ag-Alloys, Au- and Pd-Alloys, Ag/Ni Schweißfläche (SINIDURplan)6...25 mm Durchmesser<br />rechteckig... Diagonale ... 25 mm Durchmesser<br />

*Carrier materials Qualitätsmerkmale <br />Cu, Cu-Alloys, Cu clad Steel, etPrüfung der Schweißverbindung erfolgt nach Vereinbarung zwischen Hersteller und Anwender.al.<br />

*Dimensions Beispiele für abbrennstumpfgeschweißte Kontaktteile (<xr id="fig:Vertical Wire Welding DimensionsExamples for percussion welded contact parts"/><figure id="fig:Vertical Wire Welding Dimensions"> [[File:Vertical Wire Welding Dimensions!--(Fig. 3.jpg|right|thumb|Vertical Wire Welding Dimensions]]</figure13)-->Functional quality criteria such as bonded area percentage or shear force are usually agreed upon between the supplier and user and defined in delivery specifications.)

*Contact materials <br />Au-AlloysDas Laserschweißen wird hauptsächlich zum Befestigen kleinerer Kontaktauflagen auf dünne Trägerteile angewandt. Um die Kontaktauflage nicht zuschädigen, Pd-Alloys, Ag-Alloys, Ag/Ni (SINIDUR), Ag/CdO (DODURIT CdO), Ag/SnO₂ (SISTADOX), Ag/ZnO (DODURIT ZnO), and Ag/C (GRAPHOR D)<br />wird üblicherweise von der Trägerseite ausgehend geschweißt. Miteinem leistungsstarken Laser und durch Strahlaufteilung lässt sich einautomatisierter Fertigungsablauf mit hohen Taktzahlen erreichen. Dabei könnengleichzeitig an verschiedenen Stellen Schweißungen durchgeführt werden.

*Carrier materials <br />(weldable backing of multi-layer profiles) Ni====Spezielle Verbindungsverfahren====In der Hochspannungstechnik werden die Kontaktteile im Kurzschlussfall einerextrem hohen mechanischen und thermischen Beanspruchung ausgesetzt.Dies setzt mechanisch feste und 100% stoffschlüssige Verbindungen voraus, CuNi, CuNiFe, CuNiZn, CuSn, CuNiSndie nach herkömmlichen Fügeverfahren nicht erreichbar sind. Als Lösungswegebieten sich zwei Verfahren an, and othersdas Elektronenstrahlschweißen und dasAngießen von Kupfer.<br />

*Braze alloy layer <br />L=====Elektronenstrahlschweißen=====Das Elektronenstrahlschweißen hat sich als Fügeverfahren besonders beiKontakttulpen für Hochspannungs-Ag 15P Leistungsschalter bewährt. Der scharfgebündelte Elektronenstrahl besitztausreichend Energie, um die relativdickwandigen Teile zu durchdringen.Die dabei erzeugte Schmelzzone istörtlich eng begrenzt (CP 102 or BCUP-51 bis 4 mm)<br , sodass die Trägerteile nur in einerschmalen Zone um die Schweißnahterweichen. So können W/>Cu-Kontaktauflagenauf harte Trägerteile aus warmfestenKupferlegierungen z.B. CuCrZrgeschweißt werden, wenn federnde*Dimensions Kontakttulpen benötigt werden (<xr id="fig:Horizontal Wire Welding DimensionsContact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers"/><!--(Fig. 3.12)-->).<figure id="fig:Horizontal Wire Welding DimensionsContact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers"> [[File:Horizontal Wire Welding DimensionsContact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers.jpg|right|thumb|DimensionsFigure 11: Ausführungsformen von Kontakttulpen:W/Cu-Kontaktauflage auf CuCrZr-Trägerelektronenstrahlgeschweißt.]]

*Quality criteria=====Angießen von Kupfer=====Functional quality criteria such as bonded area percentage or shear force are usually agreed upon between the supplier and user and defined Das Angießen von flüssigem Kupfer an die vorgefertigten W/Cu-Kontaktauflagenerfolgt in delivery specificationsSpezialgießformen. Auf diese Weise erhält man eine fugenloseVerbindung zwischen W/Cu und dem Cu-Träger. Durch Nachverformen z.B.Fließpressen des Cu wird eine Härtesteigerung erreicht.

'''Percussion Welding''' *Contact materials <br />W/Cu, W/Ag, others<br />Qualitätsmerkmale *Carrier materials <br />CuFunktionsrelevante Qualitätsmerkmale, Cu-Alloyswie verschweißter Flächenanteil oder Abscherkraft, others<br /> *Dimensions <br />Weld surface area (flat) 6werden üblicherweise zwischen Hersteller und Anwender vereinbart und in Liefervorschriften festgelegt.0 to 25 mm diameter <br />Rectangular areas with up to 25 mm diagonals<br /> *Quality criteria <br />Test methods for bond quality are agreed upon between supplier and user<br /> <xr id="fig:Examples for percussion welded contact parts"/><!--(Fig. 3.13)--><figure id="fig:Examples for percussion welded contact parts">[[File:Examples for percussion welded contact parts.jpg|right|thumb|Examples for percussion welded contact parts]]</figure>