DD270025A1

DD270025A1 - Widerstandsloetverfahren zum verbinden einer elektrode mit dem verschlussteil eines elektrischen entladungsgefaesses

Info

Publication number: DD270025A1
Application number: DD31375588A
Authority: DD
Inventors: Wolf R Becker; Helmut Koehler; Heinz Schoepe; Klaus Siebert
Original assignee: Narva Rosa Luxemburg K
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1989-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dem Verschlussteil eines elektrischen Entladungsgefaesses, insbesondere einer Natriumhochdruckentladungslampe. Erfindungsgemaess wird zwischen die zu verbindenden Lampeneinbauteile ein aus einem geeigneten Metall, vorzugsweise Titanium oder seiner Legierungen, bestehendes Band gebracht. Dieses bandfoermige Loetmaterial wird an die Loetstelle gefuehrt und bis zum Erreichen seines Schmelzpunktes einseitig zugentlastet fixiert. Nach dem Erreichen des Schmelzpunktes wird das Band in einem Winkel von 5-60 zur Horizontalen von der Schmelze weggefuehrt.

Description

Widerstandslötverfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dem Verschlußtei. 1 eines elektrischen Entladungsgefäßes

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dem Verschlußtei 1 eines elriktriscnen Entladungsgefäße», insbesondere einer Natriumhochdruckentladungslampe.

Charakteristik des Standes der Technik

Die Verbindungen zwischen einer Elektrode und einem Verschluf.teil eines elektrischen Entladungsgefäßes werden bisher derart ausgebildet, daß die kappen- oder röhrenförmig, einseitig geschlossenen Verschlußteile eine Bodenlochung gemäß dem Durchmesser des Elektradrmstiftes aufweinen. In diese öffnung wird der Elektrodenstift eingesetzt und der Kuppenraum des Verschlußteiles mit Titanium gefüllt., Anschließend wird das Verschlußteil mit dem Lot in einer Schutzgasatmosphäre in einem Ofen so weit er— h.itzt, daß das Titaniumlot den Wolframstift mit der Kappe ' aus Niobium verlötet (vgl. DD-PS 100358·) . Eine andere Form des Verbindens von Elektrode und Verschlußtei1 wird an rohrförmigen, beidseitig offenen Verschlußteilen ausgeführt, indem in das eine Ende des Röhrchens, das zu diesem Zweck in geeigneter Form verengt sein kann, der Elektrodenatift eingeführt wird und anschließend, ohne Verwendung eines Lotes, das Metall des Verschlußteiles z.B. mit Hilfe eines Lichtbogens oder eines Elektronenstrahles zum Schmelzen gebracht wird (vgl. DE 1639110), so daß es sich mit dem Elektrodenstift verbindet, dessen Schmelzpunkt allgemein über dem des Verschlußteiles liegt

Bei den Methoden können eine Reihe von Nachteilen auftreten!

So findet während des mehrere Sekunden bis Minuten dauernden Schmelz— und Fließvorganges des Lotes ein unkon-

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trollierbar starker Anlegierungsvorgang der zu verbindenden Partner statt. Häufig kommt es zur Ausbildung grobkristalliner Zonen, die zu Undichtheiten des Verschlußteiles führen können. Weiterhin neigt der Elektrodenstift im Lot- bzw. Schmelzbere.-'ch zur Versprödunqi, so daß bei geringer mechanischer Belastung der Verbindungsteile z.B. während des Transports der Lampen Ausfälle durch Bruch auftreten.

Als ein weiterer Nachteil ist die Gestaltung der Lötstelle zu betrachten, die weitgehend ungünstig ausgebildet iat. Aufgrund des angewendeten Ofenlötverfahrens, bei dem das zu verlötende Verschlußteil von außen nach innen erwärmt wird, kann das schmelzende Titaniumlot zunächst nicht wie gewünscht in den Lötspalt zwischen dem eingeführten Elektrodenstift und der Bodenlochung fließen, sondern breitet sich vorrangig wegen der genannten Erwärmung und auftretender Adhäsionskräfte auf dtim zylinderförmigen Teil des Verschlußteiles aus. Das so zerfließende Lot führt zu einer ungünstigen Meniskusbildung zwischen der Zylinder— wand und dem Zylinderboden, die letztlich zur Folge hat, daß der aufgrund seiner Sprödigkeit und seiner Werkstoffstruktur nicht gasdichte Elektrodenstift unzureichend mit Lot bedeckt ist.

Denkbar ist weiterhin, die Verbindung zwischen Elektrode und Verschlußteil mittels eines Punktschweißverfahrens auszuführen. Es zeigte sich jedoch, daß diese Schweiesungen schlecht reproduzierbar sind, da die Festigkeit der Verbindung durch eine Kerbwirkung geschwächt werden kann. Außerdem können die Auagangsmaterialien nur mit hohem Aufwand auf die erforderliche Ebenheit und Gratfreiheit gebracht werden.

Bekannt ist weiterhin die Anwendung von Zwischenschichten für derartige Schweißverbindungen, die aus Materialien mit einem niedrigeren. Schmelzpunkt als die zu verbindenden Metalle bestehen. Ein solches Verfahren wird in der DD-PS 97365 beschrieben. Als Schweißhilfe werden mehrere

Drähte verwendet, die vorzugsweise aus Molybdän bestehen und mit einer Cu-Ni-Mo-Beschichtung versehen sind. Während des Schweißprozesses werden diese Drähte unter Zugspannung gehalten.

Die Übernahme dieses Verfahrens für den vorliegenden Zweck scheitert daran, daß die benutzten Beschichtungswerkstoffe mit den im Entladungsgefäß vorhandenen Füllsubstanzen z.B. Quecksilber in unerwünschter Meise reagieren. Bei Abweichungen der zu verbindenden Bauelemente von der Idealgeometrie (Grat, Unebenheit, Schrägschnitt) hat sich darüber hinaus gezeigt, daß die Drähte infolge der Schweißkraft leicnt aus ihrer vorbestimmten Lage herausgedrückt werden. Das beidseitige Spannen der Drähte führt ferner zu Materialverlusten beim Trennen der Enden, indem ein Teil des Drahtes ungenutzt verloren geht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Widerstandslötverfahren anzugeben, welches die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Lötverbindungen nicht aufweist und das ein wesentlich vereinfachtes sowie automatisierbares Herstellungsverfahren darstellt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lötverbindung zwischen einer Elektrode und dem Verschlußteil eines elektrischen Entladungsgefäßes zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen die zu verbindenden Lampeneinbauteile ein aus einem geeigneten Metall, vorzugsweise Titanium oder seiner Legierungen, bestehendes Band gebracht wird. Dieses bandförmige Lötmaterial mit einem Verhältnis der Dicke zur Breite im Bereich von 0,1 bis 0,5 wird an die Lötstelle geführt und bis zum Erreichen seines Schmelzpunktes einseitig zugentlastet fixiert. Nach dem Erreichen des Schmelzpunktes wird das Band in einem Winkel von 5° - 60° zur Horizontalen von der

Schmelze weggeführt. Das Wegführen des Bandes erfolgt seitgesteuert von der Widerstandserwärmung. Die Zeit für die Zuführung der elektrischen Energie für die Wider— Standserwärmung liegt im Bereich von 0,05s bis 0.5s. Bei diesem Verfahren entfallen aufwendige Stanz- und Montagevorgänge zum Verbinden von Elektrode und Verschlußteil sowie die Lochung der Bodenfläche des Verschlußteiles. Es findet eine zeitliche Kopplung zwischen der Wider— Standserwärmung und dem Zeitpunkt des Wegführens statt. Die für die zur Widerstandserwärmung benötigte Energie wird im Zeitbereich von 0,05s bis 0,5s zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Art bei guter Reproduzierbarkeit Verbindungen automatisch herstellbar· sind, die allen zu stellenden Anforderungen genügen. Insbesondere ist auch der auftretende Ausschuß wesentlich geringer als bei der Anwendung des bisherigen Ofenlötverfahrens, bei dem das Lot in starkem Überschuß verwendet werden mußte, um vakuumdichte Verbindungen zu gewährleisten. Dieser Umstand stellt auch eine Einsparung an Lötmaterial dar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Verbrauch an zur Spülung benötigtem Argon relativ klein ist, da es mittels einer geeigneten Anordnung von^%Spüldüsen gelingt, nur die Verbindungsstelle konzentriert zu spülen. Gleichzeitig begünstigt diese Anordnung die rasche Abkühlung der Verbindungsstelle und vermeidet so eine nachträgliche Oxydation der Verbindungsteile bzw» der Lampeneinbauteile .

Vorteilhaft ist schließlich auch, daß der zur Herstellung der Verbindung erforderliche Energieaufwand wesentlich kleiner als z.B. bei der Verwendung von Durchlauf lötofen ist, da die aufzuwendende Energie auf die zum Schmelzen des Lotes notwendige kleine Menge beschränkt ist und so Wärmeverluste weitgehend vermieden werden.

Auaführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 das gelötete Lampeneinbauteil Fig. 2 den Lötvorgang.

Bemäß der Fig. 1 bestehen d:ie mit einem Titaniumlot 3 verbundenen Lanipeneinbauteile aus der Elektrode 1, welche aus einem Wolframstift mit darübergeschobener 2-lagiger Wendel gebildet wird und dem aus einer Niobiumlegierung bestehenden Verschlußteil 2 des Entladungsgefäßes

Die beiden Lampeneinbaute.ile sind in geeigneter, hier nicht dargestellter Weise koaxial ausgerichtet. Dies kann in einfachster Weise z.B. durch geeignet ausgebildete Aufnahmen geschehen, die mit einer· Punktschweißmaschine verbunden sind. Es ist dabei Vorsorge getroffen, daß die Lampeneinbauteile die koaxiale Position auch während des Verbindungsvorganges behalten, da (lie Lampeneinbauteile in der Abweichung von der Ideal form iiut Unebenheiten oder Grat behaftet sein können.

An der Verbindungsstelle wird nach der Fig. 2 mit Hilfe der angedeuteten Zuführeinrichtung· 4 das Ende eire« Titaniumbandes 5 eingebracht, das im betrachteten Fall bei Verwendung eines Stifcdurchmessers von 0,9 mm die Abmessung 0,2 mm mal 0,9 mm hat.

Dieses Band wird zum Zeitpunkt des Schmelzens mittels einer elektronischen oder mechanischen Steuerung unter einem Winkel von 30° von der Lötstelle weggeführt. Nach der automatisch möglichen Auswechslung der gelöteten Lampeneinbeiuteile durch neue Elektroden und Verschlußteile kann der· Vorgang erneut beginnen.

Claims

Patentansprüche

1. Widerstandslötverfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dsm Verschleißteil eines elektrischen Entladungsgefäßes für Natriumhochdruckentladungslampen aus hochschmelzenden Metallen mit Zuführung eines Lotes aus Titanium, gekennzeichnet dadurch, daß ein bandförmiges Lötmaterial mit einem Verhältnis der Dicke zur Breite im Bereich von 0,1 bis 0,5 an die Lötstelle geführt wird und daß das Lötmaterial bis zum Erreichen seines Schmelzpunktes einseitig zugentlastet fixiert und nach dem Erreichen des Schmelzpunktes von der Schmelze weggeführt wird.
2. Widerstandslötverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Wegführen des Bandes aus der Schmelze in einem Winkel von 5° bis 60° »ur Horizontalen erfolgt.
3. Widerstandslötverfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Wegführen des Bandes zeitgesteuert von der Widerstandserwärrnung erfolgt.
4. Widerstandslötverfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Zeit für die Zuführung der elektrischen Energie für die Widerstandserwärmung im Bereich von 0,05s bis 0,5s liegt.

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