DD235208A1 - Dauerloetspitze - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dauerloetspitze zum Loeten und Entloeten, die aus einem Waermeleiteinsatz, vorzugsweise aus Kupfer, und einer vorzugsweise Stahlspitze derart gefuegt ist, dass die auf den Fuegeflaechen der Spitze und/oder des Waermeleiteinsatzes befindliche metallische Schicht definierter Dicke nach dem Fuegen zwischen dem Waermeleiteinsatz und der Spitze angeordnet ist. Diese Schicht kann aus einem reinem Metall oder einer metallischen Legierung bestehen, wobei die Schmelztemperatur entweder unterhalb oder oberhalb der Arbeitstemperatur der Dauerloetspitze liegen kann. Der Waermeleiteinsatz und die Stahlspitze werden beim Hersteller durch eine Laengs- und/oder Querpressverbindung fest miteinander verbunden. Die Waermeleitfaehigkeit der Verbindung zwischen dem Waermeleiteinsatz und der Spitze wird waehrend der Anwendung der Dauerloetspitze besser.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Dauerlötspitze zum Löten und Entlöten, die im Anwendungsgebiet aller an sich bekannter Lötkolben liegt. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Lötspitzen aus Kupfer unterliegen einem großen Verschleiß. Deshalb werden sie nach DD-PS 81 029 mit Nickel- oder Eisen- bzw. Nickel-Chrom-Schichten versehen. Diese Schichten besitzen eine schlechtere thermische Leitfähigkeit als Kupfer bzw. werden bei der ersten Nachbearbeitung zerstört. Zur Vermeidung dieser Nachteile werden in der Patentliteratur Dauerlötspitzen vorgeschlagen, bei denen eine massive Stahlhülse auf einen Kupferkern gefügt wird. In der DE-OS 2 657 596 wird die Stahlkappe durch Aufwürgen, Aufstauchen oder Pressen mit dem Kern verbunden. Eine weitere Möglichkeit der Verbindung zwischen Spitze aus Stahl und Wärmeleitelement aus Kupfer wird in der US-Patentschrift Nr. 3 566 074 durch Gewinde angegeben. Diese auf Kraft- und Formschluß beruhenden Möglichkeiten haben den Nachteil, daß durch die vorhandene Luft in der Fügezone bzw. durch die vorhandenen und sich bildenden Oxid- und Zunderschichten die Wärmleitfähigkeit mit zunehmender Nutzungsdauer bedeutend verringert wird. Außerdem findet durch den häufigen Temperaturwechsel in kurzer Zeit eine Lockerung der kraftschlüssigen Fügeverbindungen statt.

Die Herstellung einer Dauerlötspitze durch Reibschweißen wird durch DE-OS 2 852 799 geschützt. Der vordere Teil der Spitze und der innere Teil der Hülse müssen rotationssymmetrisch sein sowie der vordere Teil der Spitze eine Rundschulter aufweisen, an der die Reibschweißverbindung gebildet werden kann. Zur Vorbereitung des Kerns und der Hülse ist ein hoher mechanischer Bearbeitungsaufwand notwendig, da der vordere Teil der Spitze und die Hülse innen konische Flächen aufweisen. Von diesen konischen Flächen wird verlangt, daß sie möglichst in metallischer Berührung stehen, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen. Nach dem Reibschweißen ist eine endgültige mechanische Formgebung an der Rundschulter und am Außenkonus notwendig.

Das Verlöten der Kupfereinlage mit der Stahlhülse wird in den Patenten DRP 338 210 und DRP 341 769 beschrieben. Dabei ist auf eine sorgfältige Ausführung der Lötarbeiten Wert zu legen, um den Wärmeübergang nicht zu beeinträchtigen. Außerdem bedeutet eine derartige Herstellung einen zusätzlichen Arbeitsaufwand.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine energie-, kupfer- und zusatzwerkstoffsparende Dauerlötspitze mit verringertem Nacharbeitsaufwand zu schaffen, die ein breites Anwendungsgebiet hat.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus einem Wärmeleiteinsatz aus Kupfer und einer Stahlspitze bestehende Dauerlötspitze zum Löten und Entlöten zu schaffen, die bei vereinfachter Herstellung eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit erreicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Verwendung einer Spitze und eines mit dieser gefügten Wärmeleiteinsatzes aus vorzugsweise Kupfer dadurch gelöst, daß auf den Fügeflächen des Wärmeleiteinsatzes und/oder der Spitze eine metallische Schicht aufgebracht ist und diese Schicht nach dem Fügen zwischen Wärmeleiteinsatz und Spitze angeordnet ist. Die metallische Schicht besteht aus einem reinen Metall oder einer Metallegierung, deren Schmelzpunkt entweder unterhalb oder oberhalb der Arbeitstemperatur der Dauerlötspitze liegt.

Die metallische Schicht kann vor dem Fügen von Wärmeleiteinsatz und Stahlspitze entweder auf dem Wärmeleiteinsatz oder auf der Fügefläche der Spitze oder auch auf den Fügeflächen beider Teile durch bekannte Beschichtungsverfahren aufgebracht sein, wobei das Metall dieser Schicht unter dem Gesichtspunkt einer hohen Wärmeleitfähigkeit auszuwählen ist und vorzugsweise aus einer Zinn-Blei-Legierung oder aus Zink besteht und die metallische Schicht vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 10 pm aufweist. Vordem ersten Erwärmen der Dauerlötspitze, d. h. vor ihrem ersten Einsatz in einem Lötkolben, sind der Wärmeleiteinsatz und die Spitze durch eine zeitweilige kombinierte Fügeverbindung des Typs Preßverbindung-Preßlötverbindung zueinander fixiert, indem die beiden Teile vorzugsweise mittels Längspressen gefügt wurden. Erst durch die Erwärmung der Dauerlötspitze bei der Inbetriebnahme des Lötgerätes tritt beim Überschreiten der Schmelztemperatur der Schicht durch die Arbeitstemperatur ein Aufschmelzen ein, und es laufen die für das Schmelzlöten typischen Vorgänge ab. Diese Vorgänge bewirken eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Schicht und führen zu deren Erstarrung. Bei der Verwendung einer metallischen Schicht mit einem Schmelzpunkt oberhalb der Arbeitstemperatur laufen ebenfalls metallurgische Vorgänge ab. Somit ist an die Stelle der zeitweilig kombinierten Fügeverbindung des Typs Preßverbindung-Preßlötverbindung eine Schmelzlötverbindung bzw. eine Preßlötverbindung, also eine stoffschlüssige, hoch wärmeleitende Fügeverbindung zwischen Wärmeleiteinsatz und Spitze getreten. Ein Auseinanderfallen von Spitze und Wärmeleiteinsatz während der ersten Erwärmung wird durch den größeren linearen Wärmedehnungskoeffizienten des Innenteils verhindert. Die ursprüngliche Preßverbindung wird während des Einsatzes der Dauerlötspitze im Lötgerät durch die häufigen Temperaturwechselvorgänge abgebaut.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei Zeichnungen näher erläutert werden.

BiIdI: Stahlspitze der Dauerlötspitze

Bild 2: Wärmeleiteinsatz aus Kupfer mit einer metallischen Schicht

Bild 3: gefügte Dauerlötspitze

Der Wärmeleiteinsatz 2 aus Kupfer ist durch Tauchen in flüssiges Zinn-Blei-Lot LSn 60 beschichtet. Zur Erreichung einer möglichst dünnen Schicht 3 wird das überflüssige Lot mechanisch abgestriffen. Der Außendurchmesser des Wärmeleiteinsatzes aus Kuper 2 mit der metallischen Schicht 3 muß dabei größer sein als der Innendurchmesser der Stahlspitze 1, damit eine kraftschlüssige Fügeverbindung realisiert werden kann. Die Größe des Übermaßes richtet sich nach den geometrischen Abmessungen des Wärmeleiteinsatzes aus Kupfer 2 und der Stahlhülse 1, um bei der notwendigen Pressung unerwünschte plastische Verformungen zu vermeiden. Der Wärmeleiteinsatz 2 mit der metallischen Schicht 3 und die Stahlspitze 1 werden durch Längspressen gefügt. Die so entstehende zeitweilige kombinierte Fügeverbindung des Typs Preßverbindung-Preßlötverbindung ermöglicht die Lagerung, den Transport und Versand der Dauerlötspitze zum Anwender. Durch die Temperatur während der Anwendung des Lötkolbens wird die metallische Schicht 3 flüssig, und es laufen metallurgische Vorgänge zwischen dem Zinn-Blei-Lot und den Grundwerkstoffen, insbesondere mit dem Kupfer, ab, wodurch sich die chemische Zusammensetzung des flüssigen Zinn-Blei-Lotes ändert und dieses erstarrt. Durch die so entstandene Schmelzlötverbindung werden die Stahlspitze 1 und der Wärmeleiteinsatz 2 stoffschlüssig miteinander verbunden. Ein Auseinanderfallen von Stahlspitze 1 und kupfernem Wärmeleiteinsatz 2 während der ersten Erwärmung wird durch den größeren linearen Wärmedehnungskoeffizienten des Kupfers verhindert. Die ursprüngliche Preßverbindung wird während des Einsatzes durch die häufigen Temperaturwechselvorgänge abgebaut. Die sich ausbildende Legierung aus Zinn — Blei — Kupfer - Eisen relativ kleiner Dicke gewährleistet eine gute Wärmeleitung.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Dauerlötspitze zum Löten und Entlöten, die aus einem Wärmeleiteinsatz, vorzugsweise aus Kupfer, und einer vorzugsweise Stahlspitze gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Fügeflächen der Spitze (1) und/oder des Wärmeleiteinsatzes (2) eine metallische Schicht (3) definierter Dicke, die aus einem reinen Metall oder einer Legierung mit einem Schmelzpunkt entweder unterhalb oder oberhalb der Arbeitstemperatur der Dauerlötspitze besteht, derart angeordnet ist, daß diese metallische Schicht (3) nach dem Fügen, vorzugsweise mittels Längspressen, zwischen Spitze (1) und Wärmeleiteinsatz (2) angeordnet ist.

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