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Bestückung von Einzelkontakten

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German translation
eine Vorrangstellung ein.
Because of miniaturization of electromechanical components laser welding has gained some application more recentlyIm Zuge der Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente z. Friction welding is mainly used for bonding see B. Relais hatdas Laserschweißen eine gewisse Bedeutung erreicht. Das Reibschweißen hauptsächlich zur Herstellung von Bondverbindungen (Kap. 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.WeitereVerbindungsverfahren, wie das Kugel- 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 derSpecial methods such as electron beam welding and castMittel-on attachment of contact materials to carrier components are mainly used for contact assemblies for medium and high voltage switchgearund Hochspannungstechnik.
====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 wire form through a clamp which at the same time acts as one of the weld electrodes Drahtform in einerSpannzange, die gleichzeitig als Schweißelektrode dient, vertikal zugeführt<xr id="fig:Vertical wire welding (schematic)"/><!--(Fig. 3.9)-->.
<figure id="fig:Vertical wire welding (schematic)">
[[File:Vertical wire welding (schematic).jpg|right|thumb|Vertical wire welding Vertikal-Drahtaufschweißen (schematicschematisch)]]
</figure>
With one or more weld pulses the roof shaped wire end – from the previous cut-off operation – is welded to the base material strip while exerting pressure by the clamp-electrodeDurch einen oder mehrere Stromimpulse wird der dachförmig angeschnitteneDraht unter Wirkung der Elektrodenkraft auf den Trägerwerkstoffaufgeschweißt. Under optimum weld conditions the welded area can reach up to Die verschweißte Fläche kann unter optimalen Schweißbedingungen bis 120% of the original cross-sectional area of the contact wireder ursprünglichen Drahtabschnittsfläche betragen. Nach Beendigung desSchweißvorgangs trennen keilförmige Schermesser den Draht abfalllos ab. After welding the wire is cut off by wedge shaped knives forming again a roof shaped weld projectionDieSchermesser sind so ausgebildet, dass das Drahtende wiederum eine dachförmige,schweißgerechte Stirnfläche für die nachfolgende Schweißung erhält. The welded wire segment is subsequently formed into the desired contact shape by stamping or orbital formingDer geschweißte Drahtabschnitt wird in nachfolgenden Arbeitsschritten durchPrägen oder Taumeln in die gewünschte Form gebracht. This welding process can easily be integrated into automated production linesDieses Schweißverfahrenlässt sich vorteilhaft in automatisierte Fertigungsprozesse fürKontaktteile integrieren. The contact material must however be directly weldableVoraussetzung ist allerdings, meaning that it cannot contain graphite or metal oxidesdass der verwendeteKontaktwerkstoff in Drahtform fertigbar und direkt schweißbar ist, d.h. keinemetalloxid- oder grafithaltigen Bestandteile enthält.
===== 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)-->.
<figure id="fig:Horizontal profile cut-off welding (schematic)">
[[File:Horizontal profile cut-off welding (schematic).jpg|right|thumb|Horizontal profile cut-off welding Profilabschnittschweißen (schematicschematisch)]]
</figure>
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. The following triple-layer profile is a good example for such a development: The top Als Beispiel sei hier ein ausTrimetall bestehendes Mehrschichtprofil angeführt. 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. The configuration of the bottom weld projections, i.e. size, shape, and number of welding nibs or weld rails are critically important for the final weld qualityMaßgebend für die Qualität der Schweißverbindung sindAnzahl und Dimensionierung der Schweißwarzen bzw.-stege auf derProfilunterseite
Because of high production speeds Aufgrund der erreichbaren hohen Taktzahlen (approxbis ca. 700 welds per Schweißungenpro min.) and the possibility to closely match the amount of precious contact material to theund des der Funktion angepassten Edelmetallbedarfs ist diesesrequired need for specific switching applications, this joining process has gained great economical importanceVerbindungsverfahren besonders wirtschaftlich.
=====Tip WeldingPlättchenschweißen=====Contact tips or formed contact parts produced by processes as described Kontaktplättchen und -formteile, die z.B. nach den in [[Manufacturing of Single Contact Parts#Contact Tips|Contact Tips ]] are mainly attached by tip welding to their respective contact supportsAbschn. 3.1.2 aufgelistetenVerfahren hergestellt wurden, werden überwiegend durch Plättchenschweißenauf entsprechende Trägerteile aufgebracht. Bei diesem Verbindungsverfahrenwerden meist kleinere Teile z.B. In this process smaller contact parts such as aus Ag/C or oder Ag/W tips with good weldable backings are welded directly to the carrier partsmit gutschweißbarer Unterseite, direkt auf Trägerteile geschweißt. To improve the welding process and quality the bottom side of these tips may have serrations Zur besserenSchweißbarkeit weisen die Plättchen auf der Unterseite eine Riffelung (Ag/C) or shaped projections oder spezielle Schweißwarzen auf (Ag/W). These welding aids can also be formed on the carrier partsDiese Schweißhilfen können aberauch in Form von Prägungen auf dem Trägerteil aufgebracht werden. Larger contact tips usually have an additional brazing alloy layer bonded to the bottom weld surfaceGrößereKontaktplättchen sind meist auf der Unterseite lotbeschichtet.
Tip welding is also used for the attachment of weld buttons Das Plättchenschweißen wird häufig zur Aufbringung von Aufschweißkontakten(see s. Abschn. [[Manufacturing of Single Contact PartsHerstellung_von_Einzelkontakten#Weld ButtonsAufschweißkontakte|Weld ButtonsAufschweißkontakte]])eingesetzt. 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 mechanismsDas Aufschweißen erfolgt dabei meist halb- odervollautomatisch, wobei die Aufschweißkontakte mittels geeigneter Zuführeinrichtungenlagerichtig sortiert in entsprechend geformte Schweißelektrodentransportiert und danach mit dem Trägerteil stoffschlüssig verbunden werden.
==== Percussion WeldingAbbrennstumpfschweißen (Perkussionsschweißen)====This process of high current arc discharge welding required the contact material and carrier to have two flat surfaces with one having a protruding nibDas Abbrennstumpfschweißen stellt eine Art Lichtbogenpressschweißen dar. This nib acts as the igniter point for the high current arc Dabei werden Kontaktauflage und Trägerteil in spezielle Elektroden geklemmtund zwischen diesen über einen zentrischen Zapfen, der als Zündspitze dient,ein Hochstromlichtbogen gezündet <xr id="fig:Percussion welding (schematic)"/><!--(Fig. 3.11)-->.
<figure id="fig:Percussion welding (schematic)">
[[File:Percussion welding (schematic).jpg|right|thumb|Percussion welding Abbrennstumpfschweißen (schematicschematisch)]]
</figure>
The electric arc produces a molten layer of metallic material Infolge Lichtbogeneinwirkungentsteht in the interface zone of the contact tip and carrierder Verbindungsfläche zwischen Kontaktauflage und Trägerteil eineSchmelzzone. Immediately afterwards the two components are pushed together with substantial impact and speed causing the liquid metal to form a strong joint across the whole interface areaUnmittelbar danach schlagen beide Teile aufeinander, wobei dasflüssige Metall auf der gesamten Verbindungsfläche eine feste Verschweißungbewirkt.Durch den extrem kurzen Ablauf des gesamten Schmelz- undBecause of the very short duration of the whole melt and bonding process the two components, contact tip and carrier, retain their mechanical hardness and strength almost completely except for the immediate thin joint areaSchweißvorganges behalten Auflage und Träger ausgenommen der Verbindungszoneihre Ausgangshärte. The unavoidable weld splatter around the periphery of the joint must be mechanically removed in a secondary operationDie beim Fügevorgang unvermeidbarenSchweißspritzer müssen durch eine mechanische Nachbearbeitung beseitigtwerden. The percussion welding process is mainly applied in the production of rod assemblies for high voltage switchgearDas Abbrennstumpfschweißen wird hauptsächlich bei der Herstellung vonSchaltstiften für Hochspannungs-Leistungsschalter eingesetzt.
====Laser WeldingLaserschweißen====This contact attachment process is also one of the liquid phase welding methodsDieses Verbindungsverfahren ist der Gruppe der Schmelzschweißverfahrenzuzuordnen. Zum Schweißen und auch Löten werden überwiegend Festkörperlasereingesetzt. Solid phase lasers are predominantly used for welding and brazingEin wesentlicher Gesichtspunkt ist die Strahlübertragungbzw.-führung von der Strahlquelle zur Arbeitsstation, wo die absorbierteThe 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 Lichtenergie in the joint where the light energy is converted to heatWärme umgewandelt wird. Advantages of the method are the touch-less energy transport which avoids any possible contamination of contact surfacesDie Vorteile dieses Verfahrens liegenin der berührungslosen Energieübertragung, wodurch eine Verschmutzung derKontaktflächen vermieden wird, the very well defined weld effected zoneder scharf begrenzten Schweißzone, the exact positioning of the weld spot and the precise control of weld energydergenauen Lage des Schweißpunktes und der gut einstellbaren Schweißleistung.
Laser welding is mostly applied for rather small contact parts to thin carrier materials. To avoid any defects in the contact portion, the welding is usually performed through the carrier material. Using a higher power laser and beam splitting allows high production speeds with weld joints created at multiple spots at the same time.
==== Special Welding and Attachment Processes====Das Laserschweißen wird hauptsächlich zum Befestigen kleinerer Kontaktauflagen auf dünne Trägerteile angewandt. Um die Kontaktauflage nicht zuIn high voltage switchgear the contact parts are exposed to high mechanical and thermal stressesschädigen, wird üblicherweise von der Trägerseite ausgehend geschweißt. This requires mechanically strong and 100% metallurgically bonded joints between the contacts and their carrier supports which cannot be achieved by the traditional attachment methodsMiteinem leistungsstarken Laser und durch Strahlaufteilung lässt sich einautomatisierter Fertigungsablauf mit hohen Taktzahlen erreichen. The two processes of electron beam welding and the cast-on with copper can however used to solve this problemDabei könnengleichzeitig an verschiedenen Stellen Schweißungen durchgeführt werden.
====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,die nach herkömmlichen Fügeverfahren nicht erreichbar sind. Als Lösungswegebieten sich zwei Verfahren an, das Elektronenstrahlschweißen und dasAngießen von Kupfer. = Electron Beam Welding====Elektronenstrahlschweißen=====The electron beam welding is a joining process which has shown its suitability for high voltage contact assembliesDas Elektronenstrahlschweißen hat sich als Fügeverfahren besonders beiKontakttulpen für Hochspannungs-Leistungsschalter bewährt. 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 in a narrow zone Der scharfgebündelte Elektronenstrahl besitztausreichend Energie, um die relativdickwandigen Teile zu durchdringen.Die dabei erzeugte Schmelzzone istörtlich eng begrenzt (1 bis 4 mm), sodass die Trägerteile nur in einerschmalen Zone um die Schweißnahterweichen. This allows the attachment of So können W/Cu/W contacts to hard and thermally stable copper alloys as for example -Kontaktauflagenauf harte Trägerteile aus warmfestenKupferlegierungen z.B. CuCrZr for spring hard contact tulips geschweißt werden, wenn federndeKontakttulpen benötigt werden <xr id="fig:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers"/><!--(Fig. 3.12)-->.
<figure id="fig:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers">
[[File:Contact tulips with CuW welded to CuCrZr carriers.jpg|right|thumb|Contact tulips with CuW welded to Ausführungsformen von Kontakttulpen:W/Cu-Kontaktauflage auf CuCrZr carriers-Trägerelektronenstrahlgeschweißt.]]
</figure>
===== Cast-On of CopperAngießen von Kupfer=====The cast-on of liquid copper to pre-fabricated Das Angießen von flüssigem Kupfer an die vorgefertigten W/Cu contact parts is performed -Kontaktauflagenerfolgt in special casting moldsSpezialgießformen. This results in a seamless joint between the Auf diese Weise erhält man eine fugenloseVerbindung zwischen W/Cu and the copper carrierund dem Cu-Träger. Durch Nachverformen z. The hardness of the copper is then increased by a secondary forming or deep-drawing operationB.Fließpressen des Cu wird eine Härtesteigerung erreicht.
*Examples of Wire Welding Beispiele für geschweißte Kontaktteile (<xr id="fig:Examples of Wire Welding"/>)
<figure id="fig:Examples of Wire Welding">
[[File:Examples of Wire Welding.jpg|right|thumb|Examples of Wire WeldingBeispiele für geschweißte Kontaktteile]]
</figure>
'''Vertical Wire WeldingVertikal-Drahtschweißen'''
*Contact materials Kontaktwerkstoffe <br />Ag, Ag-AlloysLeg., Au- and und Pd-AlloysLeg., Ag/Ni (SINIDUR)<br />
*Carrier materials Trägerwerkstoffe <br />Cu, Cu-AlloysLeg., Cu clad Steel, etplattiertes Fe u.ala.<br />
*Dimensions Abmessungen <xr id="fig:Vertical Wire Welding Dimensions"/>
<figure id="fig:Vertical Wire Welding Dimensions">
[[File:Vertical Wire Welding Dimensions.jpg|right|thumb|Vertical Wire Welding DimensionsAbmessungen]]
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Functional quality criteria such as bonded area percentage or shear force are usually agreed upon between the supplier and user and defined Funktionsrelevante Qualitätsmerkmale, wie verschweißter Flächenanteil oder Abscherkraft, werden üblicherweise zwischen Hersteller und Anwender vereinbart und in delivery specificationsLiefervorschriften festgelegt.
'''Horizontal Wire Welding- Draht- und Profilabschnittschweißen'''
*Contact materials Kontaktwerkstoffe <br />Au-AlloysLeg., Pd-AlloysLeg., Ag-AlloysLeg., Ag/Ni (SINIDUR), Ag/CdO (DODURIT CdO), Ag/SnO<sub>2</sub> (SISTADOX), Ag/ZnO (DODURIT ZnO), and und Ag/C (GRAPHOR D)<br />
*Carrier materials Basiswerkstoffe <br />(weldable backing of multi-layer profilesschweißbare Unterseite bei Mehrschichtprofilen) Ni, CuNi, CuNiFe, CuNiZn, CuSn, CuNiSn, and othersu.a.<br />
*Braze alloy layer Lotschicht <br />L-Ag 15P (CP 102 or BCUP-5)<br />
*Dimensions Abmessungen <xr id="fig:Horizontal Wire Welding Dimensions"/>
<figure id="fig:Horizontal Wire Welding Dimensions">
[[File:Horizontal Wire Welding Dimensions.jpg|right|thumb|DimensionsAbmessungen horizontal]]
</figure>
*Quality criteriaQualitätsmerkmaleFunctional quality criteria such as bonded area percentage or shear force are usually agreed upon between the supplier and user and defined Funktionsrelevante Qualitätsmerkmale, wie verschweißter Flächenanteil oder Abscherkraft, werden üblicherweise zwischen Hersteller und Anwender vereinbart und in delivery specificationsLiefervorschriften festgelegt'''Abbrennstumpfschweißen'''
'''Percussion Welding'''*Kontaktwerkstoffe <br />W/Cu, W/Ag, u.a.<br />
*Contact materials Trägerwerkstoffe <br />W/Cu, W/AgCu-Alloys, othersu.a.<br />
*Carrier materials Abmessungen <br />Cu, Cu-Alloys, othersSchweißfläche (plan) 6...25 mm Durchmesser<br />rechteckig... Diagonale ... 25 mm Durchmesser<br />
*Dimensions Qualitätsmerkmale <br />Weld surface area (flat) 6Prüfung der Schweißverbindung erfolgt nach Vereinbarung zwischen Hersteller und Anwender.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 /> Beispiele für abbrennstumpfgeschweißte Kontaktteile <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 partsBeispiele für abbrennstumpfgeschweißte Kontaktteile]]
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