DD270025A1

DD270025A1 - RESISTANT SOLUTION METHOD FOR CONNECTING AN ELECTRODE TO THE CLOSURE PART OF AN ELECTRICAL DISCHARGE FAILURE

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.The invention relates to a method for connecting an electrode to the closure part of an electrical discharge vessel, in particular a high-pressure sodium discharge lamp. According to the invention, a band consisting of a suitable metal, preferably titanium or its alloys, is placed between the lamp mounting parts to be connected. This band-shaped soldering material is guided to the soldering point and fixed on one side with strain relief until reaching its melting point. After reaching the melting point, the strip is led away from the melt at an angle of 5-60 to the horizontal.

Description

Widerstandslötverfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dem Verschlußtei. 1 eines elektrischen EntladungsgefäßesResistance soldering method for connecting an electrode to the shutter member. 1 of an electrical discharge vessel

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Elektrode mit dem Verschlußtei 1 eines elriktriscnen Entladungsgefäße», insbesondere einer Natriumhochdruckentladungslampe.The invention relates to a method for connecting an electrode to the closure part 1 of an electrowinning discharge vessel, in particular a high-pressure sodium discharge lamp.

Charakteristik des Standes der TechnikCharacteristic of the prior art

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 liegtThe connections between an electrode and a Verschluf.teil an electrical discharge vessel are previously formed so that the cap or tubular, closed on one side closure parts a bottom perforation according to the diameter of Elektradrmstiftes weininen. The electrode pin is then inserted into this opening and the dome space of the closure part is filled with titanium. Then the closure part with the solder is heated in an inert gas atmosphere in an oven so that the titanium solder brazes the tungsten pin with the niobium cap (see DD-PS 100358 ·). Another form of connecting the electrode and the closure part 1 is carried out on tubular, open-sided closure parts by inserting into one end of the tube, which may be suitably narrowed for this purpose, the electrode tip and then, without the use of a solder, the Metal of the closure part, for example is melted by means of an arc or an electron beam (see DE 1639110) so that it connects to the electrode pin whose melting point is generally above that of the closure member

Bei den Methoden können eine Reihe von Nachteilen auftreten! There are a number of disadvantages to the methods!

So findet während des mehrere Sekunden bis Minuten dauernden Schmelz— und Fließvorganges des Lotes ein unkon-Thus, during the several seconds to minutes of melting and flow of the solder finds an uncon-

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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.trollable strong Anlegierungsvorgang the partner to be joined instead. Often it comes to the formation of coarse-crystalline zones, which can lead to leaks of the closure member. Furthermore, the electrode pin in the solder or die tends to be brittle, so that with little mechanical stress on the connecting parts, e.g. failures due to breakage occur during transport of the lamps.

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.Another disadvantage is the design of the solder joint to consider that iat formed largely unfavorable. Due to the applied Ofenlötverfahrens in which the closure member to be soldered is heated from outside to inside, the melting titanium solder can not initially flow as desired in the soldering gap between the inserted electrode pin and the bottom perforations, but spreads primarily because of said heating and adhesion forces occurring dtim cylindrical part of the closure part. The so deliquescent solder leads to an unfavorable meniscus formation between the cylinder wall and the cylinder bottom, which ultimately has the result that the non-gas-tight due to its brittleness and its material structure electrode pin is insufficiently covered with solder.

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.It is also conceivable to carry out the connection between the electrode and the closure part by means of a spot welding process. However, it has been shown that these welds are poorly reproducible, since the strength of the compound can be weakened by a notch effect. In addition, the Auagangsmaterialien can be brought only with great effort to the required flatness and burr-free.

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 mehrereAlso known is the use of intermediate layers for such welded joints, which consist of materials with a lower. Melting point than the metals to be joined. Such a method is described in DD-PS 97365. As a welding aid are several

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.Wires are used, which are preferably made of molybdenum and provided with a Cu-Ni-Mo coating. During the welding process, these wires are held under tension.

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.The adoption of this method for the present purpose fails because the used coating materials with the filling substances present in the discharge vessel, e.g. Mercury react in an unwanted tit. In case of deviations of the components to be connected from the ideal geometry (burr, unevenness, diagonal cut) has also shown that the wires are leicnt pressed out of its predetermined position due to the welding force. The two-sided clamping of the wires also leads to loss of material in the separation of the ends by a part of the wire is lost unused.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to provide a Widerstandslötverfahren which does not have the disadvantages of the known solder joints described above and which represents a much simplified and automatable manufacturing process.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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 derThe invention has for its object to provide a solder joint between an electrode and the closure member of an electrical discharge vessel. According to the invention, this object is achieved in that a band made of a suitable metal, preferably titanium or its alloys, is placed between the lamp mounting parts to be connected. This strip-shaped solder material with a ratio of the thickness to the width in the range of 0.1 to 0.5 is guided to the solder joint and fixed until it reaches its melting point on one side strain relief. After reaching the melting point, the tape is at an angle of 5 ° - 60 ° to the horizontal of the

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 .Melt away. The removal of the tape is carried out laterally by the resistance heating. The time for supplying the electric energy for resistance heating is in the range of 0.05s to 0.5s. This process eliminates the need for expensive punching and assembly operations for connecting the electrode and closure member and the perforation of the bottom surface of the closure member. There is a temporal coupling between the resistance heating and the time of the Wegführens. The energy required for the resistance heating is supplied in the time range from 0.05 s to 0.5 s. It has been found that in this way, with good reproducibility, compounds can be produced automatically which meet all the requirements to be met. In particular, the occurring committee is much lower than in the application of the previous Ofenlötverfahrens, in which the solder had to be used in strong excess in order to ensure vacuum-tight connections. This circumstance also represents a saving in soldering material. A further advantage is that the consumption of argon required for flushing is relatively small, since it is possible by means of a suitable arrangement of ^% flushing nozzles to flush only the connecting point in a concentrated manner. At the same time, this arrangement favors the rapid cooling of the joint and thus avoids subsequent oxidation of the connecting parts or »the lamp mounting parts.

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.Finally, it is also advantageous that the energy required to produce the connection is substantially smaller than, for example, in the use of continuous soldering furnace, since the energy to be expended is limited to the necessary to melt the solder small amount and heat losses are largely avoided.

AuaführungsbeispielAuaführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show

Fig. 1 das gelötete Lampeneinbauteil Fig. 2 den Lötvorgang.Fig. 1, the soldered lamp mounting part Fig. 2 the soldering process.

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 EntladungsgefäßesAccording to FIG. 1, the Lanipeneinbauteile connected to a titanium solder 3 consist of the electrode 1, which is formed from a tungsten pin with 2-layer spiral pushed over it and the closure part 2 of the discharge vessel consisting of a niobium alloy

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. The two Lampeneinbaute.ile are aligned in a suitable manner, not shown here coaxially. This can be done in the simplest way e.g. be done by suitably trained shots, which are connected to a · spot welding machine. It is thereby ensured that the lamp mounting parts keep the coaxial position even during the connection process, since (lie lamp mounting parts in the deviation from the ideal shape may iiut bumps or ridge afflicted.

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.2, the end of the titanium band 5 is inserted at the connection point according to FIG. 2 with the aid of the indicated feeder 4, which in the case under consideration has a dimension of 0.2 mm by 0.9 mm when using a pin diameter of 0.9 mm.

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.This tape is led away from the solder joint at an angle of 30 ° at the time of melting by means of an electronic or mechanical control. After the automatically possible replacement of the soldered lamp insert parts by new electrodes and sealing parts, the process can start again.

Claims

claims

A resistive soldering method for bonding an electrode to a dsm wearing part of an electric discharge vessel for high-pressure sodium high-pressure discharge lamps with a titanium lead, characterized in that a ribbon-shaped solder having a thickness-to-width ratio in the range of 0.1 to 0.5 the solder joint is guided and that the solder material is fixed strain relieved on one side until reaching its melting point and is led away from the melt after reaching the melting point.

2. Widerstandslötverfahren according to claim 1, characterized in that the removal of the tape from the melt takes place at an angle of 5 ° to 60 ° ur horizontal.

3. Widerstandslötverfahren according to claim 1 and 2, characterized in that the removal of the tape is timed by the Widerstandsserürrnung.

4. Widerstandslötverfahren according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the time for the supply of electrical energy for resistance heating in the range of 0.05s to 0.5s.

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