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Verfahren zum Löten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
Das Zusammenlöten von Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen ohne Verwendung von Flussmitteln umfasst gewöhnlich folgende Arbeitsgänge : Die zu verbindenden Stellen werden zunächst gereinigt und mit Hilfe eines Schaber, einer Stahldrahtbürste, eines Sehmirgeltuehes, einer Feile od. dgl. aufgerauht. In diese aufgerauhten Flächen werden oft noch Rillen eingekratzt. Darauf erwärmt man die so vorbereiteten Flächen und reibt sie mit Lot ein, bis dieses die Lötstellen ganz bedeckt. Beim Verreiben nimmt das geschmolzene Lot das an der Aluminiumoberfläche nach dem Reinigen und Aufrauhen wieder gebildete Oxyd auf, so dass an den Stellen, an denen die Aluminiumoxydhaut tatsächlich zerstört ist, das Lot haftet, da sich an diesen Stellen eine Legierung zwischen dem Aluminium und dem Lot bilden kann.
Das Verreiben des Lotes geschieht entweder mit dem Lötstab selbst oder z. B. mit einer Draht- bürste, welche manchmal mit einem Lötkolben verbunden ist. Ein etwa sich bildender Schaum wird entfernt. Nach dieser Operation werden die zu verbindenden Teile in die gewünschte Lage gebracht und unter Hinzufügung frischen Lotes und nach weiterem Erwärmen zusammengelötet. Es wird empfohlen, während dieses Arbeitsganges die Erwärmung indirekt vorzunehmen.
Die Nachteile dieses Verfahrens sind bekannt. Auf die mechanische Festigkeit der so erzielten
Verbindungen kann man sich nicht verlassen, und die Korrosionsfestigkeit lässt zu wünschen übrig.
Man hat versucht, die Lotzusammensetzung zu verbessern, jedoch ohne durchgreifenden Erfolg, da die Ursache der erwähnten Nachteile nicht erkannt wurde. Bei dem üblichen Bürsten mit Lot hat man nämlich nicht die Gewissheit, dass sich das Lot an allen Stellen mit dem Aluminium richtig legiert.
Das geschmolzene Lot bedeckt die ganze Fläche, und es entsteht der Eindruck, als ob eine vollkommene Bindung erzielt sei. Das braucht aber keinesfalls Tatsache zu sein ; denn es bildet sich bereits eine zusammenhängende Fläche des Lotes, wenn das Lot sich mit dem Aluminium an einigen genügend nahe beieinander liegenden Punkten verbunden hat. Der blosse Augenschein gibt daher keine Gewähr für die Güte der Lötverbindung. Ferner haftet sämtlichen bekannten Verfahren, bei welchen keine Flussmittel verwendet werden, der weitere Nachteil an, dass das von der meistens nur teilweise zerstörten
Oxydhaut des Aluminiums herrührende Aluminiumoxyd durch das Verreiben des Lotes nicht entfernt, sondern vom Lot aufgenommen wird.
Die Korrosionsbeständigkeit des auf diese Weise verunreinigten Lotes wird stark herabgesetzt, da die Oxydeinschlüsse für die korrodierenden Agenzien Angriffspunkte sind.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile vermieden, und es wird die Möglichkeit gegeben, Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen einwandfrei miteinander zu verlöten. Das wird dadurch erreicht, dass die Verbindungsflächen nach den üblichen Vorbereitungsmassnahmen, also Reinigung der Oberfläche, etwaigem Aufrauhen, Erwärmen und Einreiben mit Lot, vor dem endgültigen Verlöten so kräftig mit bekannten Werkzeugen, wie Bürsten, Schaber od. dgl., behandelt werden, dass nur eine dünne Legierungsschicht auf den Verbindungsflächen verbleibt, deren einwandfreie Beschaffenheit durch den Augenschein geprüft werden kann, während alles überflüssige Lot, das nicht vollständig legiert ist und in dem losgerissene Oxydhautteilchen mehr oder weniger aufgelöst sind, entfernt wird.
Erst nach Entfernen des unlegiert gebliebenen verunreinigten Lotes wird die zur eigentlichen Lötverbindung erforderliche Lotmenge auf das Vorlot aufgebracht, worauf die Teile verlötet werden. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen nur die gröbsten Verunreinigungen und nur Teile des unlegiert gebliebenen Lotes entfernt wurden, wird bei dem neuen Verfahren fast das gesamte auf die Aluminiumoberfläche aufgetragene Lot wieder entfernt mit Ausnahme einer sehr dünnen Schicht des Vorlotes, die mit dem
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Aluminium eine einwandfreie Legierung gebildet hat. Durch das Bürsten und die Entfernung des Lotes wird die Oxydhaut des Aluminiums zerstört und entfernt, was die vollständige Bindung gewährleistet.
Nach dieser Vorbereitung werden die zu verbindenden Flächen in die gewünschte Lage gebracht und unter Erwärmen mit frischem Lot zusammengelötet. Man erhält auf diese Weise eine viel bessere Bindung als nach den bekannten Verfahren. Da das Aluminiumoxyd entfernt ist, ist bei der Verwendung des gleichen Lotes auch die Korrosionsbeständigkeit der Lötstelle besser. Nach der Vorbereitung der zu verbindenden Stellen durch Abbürsten mit dem flüssigen Lot erhält man Flächen, die praktisch kein vom Aluminiumgegenstand herrührendes Oxyd mehr aufweisen.
Die, nicht fest legierten Lötteile können auch mit Hilfe eines scharfkantigen Werkzeuges, wie z. B. eines Schaber, entfernt werden. Ein solches Werkzeug kann auch benutzt werden, um die Reinigung der Verbindungsfläehen durch kräftiges Bürsten oder Scheuern noch zu verbessern. Nachdem die Flächen, wie vorher beschrieben, mit einer dünnen Legierungsschieht überzogen sind, kann man nach Zusammenstellen der zu verbindenden Stücke in die gewünschte Lage frisches Lot auftragen und nun das scharfkantige Werkzeug über die ganze präparierte Fläche ziehen. Hiebei werden der sich auf dem Lot ausbildende dünne Oxydfilm sowie etwa in flüssigem Lot suspendierte und auf ihm schwimmende Verunreinigungen restlos entfernt. Selbstverständlich muss dafür gesorgt werden, dass genügend Lot auf der Lötnaht verbleibt.
Die Arbeitskante des Schaber soll den abzustreifenden Flächen genau angepasst
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ein Flachstahl, der der jeweils gewünschten Form angepasst ist.
Die Verbindungsflächen müssen so gestaltet werden, dass sie dem Schaber zugänglich sind, auch
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untere Kante des anzulötenden Blechstreifens ab, so dass nach der Präparierung und dem Zusammen- bringen der zu verbindenden Teile der Blechstreifen das darunterliegende Blech nur mit einer scharfen
Kante berührt, wobei z. B. diese Kante auf der einen Seite mit dem Blech einen Winkel von 450 bildet und zum Abstreifen ein diesem Winkel angepasster Flachstahl benutzt wird, dessen Ende einen Winkel von 450 bildet.
Bei der Reparatur von gebrochenen Gussstucken feilt man die zu verbindenden Kanten bzw.
Flächen vor dem Löten zurecht.
Die besten Resultate hinsichtlich Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit werden erreicht, wenn man nach Zusammenstellen der zu verbindenden Stücke das flüssige Lot nur an einer kleinen Stelle aufträgt und es mit dem Schaber über die ganze präparierte Fläche nachzieht. Der vordere Teil der
Arbeitskante des Schaber streift dabei den Oxydfilm ab, während der hintere Teil das flüssige Lot nachzieht, so dass die präparierte Fläche sich nicht mehr oxydieren kann und der Übergang von der legierten, vorbereiteten Fläche zum reinen Lot ein ganz allmählicher und ununterbrochener ist. Zweckmässig wird dieser Arbeitsgang unter Luftabschluss durchgeführt, was z.
B. dadurch erreicht wird, dass man die nicht oxydierende Flamme eines Brenners oder einer Lötlampe, welche ganz oder teilweise die nötige Wärme liefert, zugleich auf die nächste abzustreifende Stelle, auf den Schaber und auf das nachgezogene bzw. narhfliessende Lot richtet und sie mit dem Abstreifwerkzeug bewegt. Auf diese Weise ist der Luftzutritt verhindert, und der übliche dünne Oxydfilm auf der Lötstelle kann sich erst nach vollzogener Lötung bilden. Die schädlichen, kolTosionsfördernden Oxydeinschlüsse, welche die nach andern Verfahren hergestellten Lötverbindungen verunreinigen, sind nicht oder praktisch nicht vorhanden.
Wenn die zusammenzulötenden Stücke zu gross sind, so muss man das oben beschriebene Nachziehen des Lotes mit dem Schaber in mehreren Schritten ausführen, d. h. man lötet zunächst auf einer Distanz von z. B. 15 bis 20 cm, gibt neues Lot an der Stelle hinzu, wo man stehengeblieben war, zieht auf einer weiteren Distanz von 15 bis 20 CM : das Lot nach und fährt so weiter fort, bis die ganze Lötung durchgeführt ist.
Soll ein Rohr nach dem erfindungsgemässen Verfahren in eine Muffe gesteckt und festgelötet werden, so werden zunächst der äussere Teil des Rohrendes und der innere Teil der Muffe mit Lot abgebürste oder abgerieben (wie oben beschrieben) ; zweckmässig verwendet man eine rotierende, mechanisch angetriebene, runde Bürste. Nach dieser Vorbereitung wird das Rohrende in die Muffe, vorzugsweise rotierend, eingeschoben, wobei die Oxydschicht ähnlich wie beim oben beschriebenen Abstreifen zum grössten Teil ausgestossen wird ; die Muffe soll auf dem Rohr ein geringes Spiel haben. Selbstverständlich müssen sich Muffe und Rohrende beim Einschieben mindestens auf Schmelztemperatur des Lotes befinden.
Ist nun das Rohrende in die Muffe eingesehoben, so bürste man an einem Ende der Muffe die Oxydhaut an der Naht mit frischem Lot ab, genau wie bei der Präparierung der zu verbindenden Flächen, hält die Naht unter Luftabschluss mit Hilfe einer nichtoxydierenden Flamme und schmelz oder giesst frisches Lot hinein. Dieses Lot fliesst durch die Verbindungsstelle in ihrer ganzen Länge hindurch und füllt diese Verbindungsstelle aus.
Dieses Löten von Rohren in Muffen bzw. weiteren Rohren gelang nach den bisherigen Verfahren nicht. Eine wichtige Anwendung findet das erfindungsgemässe Lötverfahren beim Herstellen von Rahmen-
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Rahmen gab es bis jetzt nicht ; man begnügte sich damit, Rohre aus Aluminiumlegierung in Muffen- stücke aus Stahl einzuklemmen, wobei eine Lockerung nach einiger Zeit unvermeidlich ist ; dieser Nach- teil besteht bei den neuen gelöteten Rohrverbindungen nicht.
Die Überlegenheit des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt sich auch besonders drastisch beim
Löten von grossen Buchstaben aus dünnem Blech, wobei die Blechstreifen senkrecht zueinander stumpf gelötet werden müssen. Die Lötung gelingt einwandfrei, während beim Arbeiten nach den bekannten
Verfahren die schon gelöteten Stellen des Buchstaben sich infolge der entstehenden Spannungen wieder auflösen, wenn die noch nicht verbundenen Stellen zusammengelötet werden, oder Verziehungen eintreten.
Auch für das Reparieren von Aluminiumgussstüeken eignet sieh das erfindungsgemässe Verfahren vorzüglich.
Selbstverständlich kann das Zusammenlöten mit einem andern Lot vorgenommen werden als mit dem beim Abbürsten der zu verbindenden Stellen verwendeten.
Für die Ausführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung können beliebige Aluminiumlote verwendet werden, insofern sie keinen zu hohen Schmelzpunkt haben und genügende mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen korrodierende Angriffe aufweisen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Löten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen ohne Flussmittel, bei dem die gereinigten, gegebenenfalls aufgerauhten, mindestens auf den Schmelzpunkt des Lotes erhitzten Verbindungsstellen mit Lot eingerieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Vorlot, mit Ausnahme einer dünnen mit dem Aluminium der Verbindungsflächen legierten Lotschicht, zusammen mit den losgerissenen und im nicht legierten Vorlot mehr oder weniger aufgelösten Oxydteilchen mit Hilfe einer Stahldrahtbürste oder eines scharfkantigen Werkzeuges entfernt wird, worauf die Teile unter Zusatz von frischem Lot miteinander vereinigt werden.
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Process for soldering aluminum or aluminum alloys.
The soldering together of parts made of aluminum or aluminum alloys without the use of flux usually involves the following steps: The areas to be connected are first cleaned and roughened with the help of a scraper, a steel wire brush, a whiteboard, a file or the like. Grooves are often also scratched into these roughened surfaces. Then you heat the prepared surfaces and rub them with solder until it completely covers the soldered joints. When rubbed in, the molten solder picks up the oxide that has formed again on the aluminum surface after cleaning and roughening, so that the solder adheres to the places where the aluminum oxide skin is actually destroyed, as an alloy between the aluminum and the Can form solder.
The rubbing of the solder is done either with the soldering rod itself or z. B. with a wire brush, which is sometimes connected to a soldering iron. Any foam that forms is removed. After this operation, the parts to be connected are brought into the desired position and soldered together with the addition of fresh solder and after further heating. It is recommended that the heating be carried out indirectly during this process.
The disadvantages of this method are known. On the mechanical strength of the so obtained
Connections cannot be relied on and the corrosion resistance leaves a lot to be desired.
Attempts have been made to improve the solder composition, but without any significant success because the cause of the disadvantages mentioned has not been recognized. With the usual brushing with solder you cannot be certain that the solder will alloy properly with the aluminum in all places.
The molten solder covers the entire surface and the impression is that a perfect bond has been achieved. But that need by no means be a fact; because a coherent surface of the solder is already formed when the solder has joined the aluminum at a few points that are sufficiently close to one another. The mere appearance is therefore no guarantee for the quality of the soldered connection. Furthermore, all known methods in which no flux is used have the further disadvantage that the one that is mostly only partially destroyed
The aluminum oxide originating from the oxide skin of the aluminum is not removed by rubbing the solder, but is absorbed by the solder.
The corrosion resistance of the solder contaminated in this way is greatly reduced, since the oxide inclusions are points of attack for the corrosive agents.
According to the invention, these disadvantages are avoided, and it is possible to solder parts made of aluminum or aluminum alloys together properly. This is achieved by treating the connecting surfaces with known tools such as brushes, scrapers or the like after the usual preparatory measures, i.e. cleaning the surface, any roughening, heating and rubbing in with solder before the final soldering process only a thin layer of alloy remains on the connection surfaces, the perfect condition of which can be checked visually, while all superfluous solder that is not completely alloyed and in which loose oxide skin particles are more or less dissolved is removed.
Only after removing the unalloyed, contaminated solder, the amount of solder required for the actual soldered connection is applied to the pre-solder, whereupon the parts are soldered. In contrast to the known methods, in which only the coarsest impurities and only parts of the unalloyed solder were removed, in the new method almost all of the solder applied to the aluminum surface is removed again, with the exception of a very thin layer of the pre-solder, which is with the
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Aluminum has formed a perfect alloy. By brushing and removing the solder, the oxide skin of the aluminum is destroyed and removed, which ensures complete bonding.
After this preparation, the surfaces to be connected are brought into the desired position and soldered together with fresh solder while being heated. A much better bond is obtained in this way than with the known processes. Since the aluminum oxide has been removed, the corrosion resistance of the solder joint is also better when using the same solder. After the areas to be connected have been prepared by brushing with the liquid solder, surfaces are obtained that have practically no oxide from the aluminum object.
The, not firmly alloyed soldering parts can also with the help of a sharp-edged tool such. B. a scraper can be removed. Such a tool can also be used to improve the cleaning of the joint surfaces by vigorous brushing or scrubbing. After the surfaces have been covered with a thin layer of alloy, as previously described, after assembling the pieces to be connected, you can apply fresh solder in the desired position and then draw the sharp-edged tool over the entire prepared surface. In doing so, the thin oxide film that forms on the solder and any impurities that are suspended in liquid solder and floating on it are completely removed. Of course, it must be ensured that enough solder remains on the soldered seam.
The working edge of the scraper should match the surfaces to be scraped exactly
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a flat steel that is adapted to the desired shape.
The connecting surfaces need to be designed so that they are accessible to the scraper, too
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lower edge of the sheet metal strip to be soldered on, so that after the preparation and the joining of the parts of the sheet metal strips to be connected, the sheet metal underneath can only be sharpened
Edge touches, where z. B. this edge forms an angle of 450 with the sheet metal on one side and a flat steel adapted to this angle is used for stripping, the end of which forms an angle of 450.
When repairing broken castings, the edges or edges to be connected are filed.
Align surfaces before soldering.
The best results in terms of strength and corrosion resistance are achieved if, after assembling the pieces to be connected, the liquid solder is only applied to a small area and then drawn over the entire prepared area with the scraper. The front part of the
The working edge of the scraper strips off the oxide film while the rear part draws in the liquid solder, so that the prepared surface can no longer oxidize and the transition from the alloyed, prepared surface to the pure solder is very gradual and uninterrupted. Appropriately, this operation is carried out in the absence of air, which z.
B. is achieved by directing the non-oxidizing flame of a burner or a blowtorch, which completely or partially supplies the necessary heat, at the same time to the next point to be stripped off, to the scraper and to the drawn or narrow-flowing solder and then with the Stripping tool moved. In this way the entry of air is prevented and the usual thin oxide film on the solder joint can only form after the soldering has been completed. The harmful, colusion-promoting oxide inclusions, which contaminate the soldered connections produced by other methods, are not present or are practically non-existent.
If the pieces to be soldered together are too large, the above-described redrawing of the solder with the scraper must be carried out in several steps, i. H. you first solder at a distance of z. B. 15 to 20 cm, add new solder at the point where you stopped, draw a further distance of 15 to 20 cm: the solder and continues until the whole soldering is done.
If a pipe is to be inserted into a socket according to the method according to the invention and soldered on, first the outer part of the pipe end and the inner part of the socket are brushed off or rubbed off with solder (as described above); It is advisable to use a rotating, mechanically driven, round brush. After this preparation, the pipe end is pushed into the socket, preferably in a rotating manner, the oxide layer being largely ejected, similar to the stripping process described above; the socket should have a little play on the pipe. Of course, the socket and pipe end must be at least at the melting temperature of the solder when they are inserted.
If the pipe end is now lifted into the socket, brush the oxide skin on the seam with fresh solder at one end of the socket, just like when preparing the surfaces to be connected, hold the seam in the absence of air with the help of a non-oxidizing flame and melt or pours fresh solder into it. This solder flows through the connection point in its entire length and fills this connection point.
This soldering of pipes in sleeves or further pipes was not successful with the previous methods. The soldering process according to the invention finds an important application in the manufacture of frame
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Until now there were no frames; One was content with clamping aluminum alloy pipes in steel socket pieces, loosening after a while being inevitable; this disadvantage does not exist with the new soldered pipe connections.
The superiority of the process according to the invention is also shown particularly drastically in
Soldering large letters from thin sheet metal, whereby the sheet metal strips must be butt soldered perpendicular to each other. The soldering succeeds perfectly, while working according to the known
Process the already soldered parts of the letter dissolve again as a result of the resulting tensions, when the not yet connected parts are soldered together or distortions occur.
The method according to the invention is also extremely suitable for repairing aluminum castings.
Of course, the soldering together can be done with a different solder than that used when brushing off the areas to be connected.
Any aluminum solders can be used to carry out the method according to the present invention, provided they do not have a melting point that is too high and have sufficient mechanical strength and resistance to corrosive attack.
PATENT CLAIMS:
1. A method for soldering aluminum or aluminum alloys without flux, in which the cleaned, possibly roughened, joints heated to at least the melting point of the solder are rubbed with solder, characterized in that the applied pre-solder, with the exception of a thin one, with the aluminum of the connecting surfaces alloyed solder layer, together with the torn loose and more or less dissolved oxide particles in the non-alloyed pre-solder, is removed with the help of a steel wire brush or a sharp-edged tool, whereupon the parts are joined together with the addition of fresh solder.