DD274775A1

DD274775A1 - Verfahren zum widerstandsloeten von beschichteten werkstoffen

Info

Publication number: DD274775A1
Application number: DD31899588A
Authority: DD
Inventors: Heinz Huettner; Mathias Uhlmann; Rolf Zenker; Bernd Kaempfe
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1988-08-17
Filing date: 1988-08-17
Publication date: 1990-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Widerstandsloeten von beschichteten Werkstoffen. Die Erfindung kann zur Erhoehung der Verschleissfestigkeit und zur Verbesserung der Regenerierbarkeit von Bauteilen im Fahrzeugau angewendet werden. Kennzeichnend ist, dass die vorhandene Beschichtung auf der vorgesehenen Loetflaeche eines aufzuloetenden Werkstoffsegmentes entfernt wird und in diese Flaeche und/oder in die verschleissbeanspruchte Flaeche des Bauteiles parallele oder sich kreuzende Rillen eingearbeitet werden, in welchen Lot- und Flussmittel deponiert werden. Der Loetvorgang erfolgt bei Erwaermungsgeschwindigkeiten von 1 000 bis 10 000 Ks 1 und Abkuehlgeschwindigkeiten von 40 bis 200 Ks 1 sowie einer Haltezeit tsz von 50 bis 200 Perioden, wobei die Loetteilanordnung so gewaehlt wird, dass sich stets Rillen und Kontaktabschnitte der Fuegepartner gegenueberstehen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Widerstandslöten von beschichteten Werkstoffen, insbesondere von Segmenten beschichteter legierter Werkstoffe, zum Verbinden mit unterschiedlichen Stahlsorten.

Die Erfindung kann beispielsweise zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und Verbesserung der Regenerierbarkeit von Bauteilen im Fahrzeugbau angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß ein flächenhaftes Verlöten zweier Körper mit annähernd ebenen Lötflächen mittels Flamme möglich ist. Dio Lötflächen werden einander so gegenübergestellt, daß der dabei gebildete Spalt mit Lot gefüllt wird. Durch eine bestimmte Buckelanordnung entsteht ein keilförmiger Spalt, oder es wird pin Spalt durch eine ballig ausgebildete Lötfläche erzielt. Von einem Teil des Spaltrandes fließt solange flüssiges Lot unter Ausnutzung der Kapillarkräfte ein, bis der Spalt ganz ausgefüllt ist.

Diese Lötspaltgestaltung ist jedoch für das Widerstandslöten ungeeignet.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung von Lötverbindungen beschrieben, wo Warzen während des Lötvorganges durch Anlage an die Flächen eines Gegenstückes die Lötsp altstärke bestimmen. Auch hier wird durch die Warzen nur die Lötspaltstärke beeinflußt (DE-AS 2744460).

In der DE-AS 3011252 wird ein Verfahren zum Vorbereiten des Lötens von mehrlagigen Böden für Kochgeschirr beschrieben. Das Hartlotband wird mit einer Vielzahl von Vertiefungen versehen, die mit Flußmittel gefüllt sind.

Nachteilig ist der Einsatz von Flammen, was zur Zerstörung der Oberfläche eines zum Beispiel thermochemisch behandelten Werkstücken führen kann.

Ein Verfahren zur Lebensdauererhöhung partiell verschleißbeanspruchter Werkstücke beinhaltet die DD-PS 226298. Die verschleißbeanspruchte Fläche wird aus geeignetem Werkstoff gefertigt und thermochemisch behandelt. Die Fügeflächen werden mit geeignetem Lotwerkstoff, vorzugsweise Cu, allseitig oder ausschließlich auf den späteren Fügeflächen überzogen und mit einer Füge-Hochgescruvindigkeitswärmebehandlung fest verbunden.

Nachteil dieser Technologie ist, daß die Wahl glatter Lötflächen beim Widerstandslöten und die Verwendung von Cu-Lot ohne oxidlösende Flußmittel, insbesondere bei Cr-haltigen Stählen, Probleme hinsichtlich der Festigkeit der Lötverbindungen zur Folge hat.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, partiell verschleißbeanspruchte Bauteile durch Verbinden mit beschichteten Werkstoffen zu stabilisieren und damit die Verschleißfestigkeit zu erhöhen sowie gleichzeitig eine ökonomisch effektivere Regenerierbarkeit solcher Bauteils zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Widerstandslöten von beschichteten Werkstoffen, insbesondere von Segmenten beschichteter legierter Werkstoffe, zu entwickeln, mit dem flächenhafte Lötverbindungen hoher Festigkeit hergestellt werden können.

Die Aufgabe wird gelöst, indem unter Verwendung von Lot- und Flußmittel bei Erwärmungsgeschwindigkeiten > 50K · s"¹ eine Lötverbindung hergestellt wird, indem erfindungsgemäß die vorhandene Beschichtung auf der vorgesehenen Lötfläche des Segmentes entfernt wird und in diese Fläche und/oder in die verschleißbeanspruchte Fläche des Bauteiles parallele oder sich kreuzende Rillen eingearbeitet worden, in welchen die Lot- und Flußmittel deponiert werden, und der Lötvorgang mit

ErwSrmungsgeschwindigkeiten von 1000 bis 10000K β"¹ und Abkühlgeschwindigkeiten von 40 bis 200K · β"¹ sowie einer Haltezeit t„ von 50 bis 200 Perioden erfolgt, wobei die Lötteilanordnung so gewählt wird, daß sich stets Rillen und Kontaktabschnitte der Fügepartner gegenüberstehen. Dabei kann In vorteilhafter Weise ein Flußmittel nur geringer Leitfähigkeit verwendet werden, beispielsweise einer Leitfähigkeit sC,03mA. Der aufzulötende beschichtete Werkstoff kann ein thermochomlsch, chemisch, galvanisch oder thermisch oberflächenbehandelter Werkstoff sein, aber auch nach einem chemical vapour despositing - oder physical vapour despositing - Verfahren aufgebrachte Schicht besitzen, wobei zusätzliche Legierungsbestandteile im aufzulötenden Werkstoff enthalten sein können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit auch schwer verbindbare Materialien auf einfache jidoch effektive Weise gefügt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Stromdurchgang über definiert hohe Kontaktabschnitte erfolgen kann, und dabei eine gleichmäßige über die Fläche verteilte Lotaufschmelzung mit keiner oder nur geringer Lotausquotschung auftritt, sowie eine bessere Festigkeit der Lötverbindung gegenüber glatten Lötflächen erreicht wird. Außerdem kann eine Beizbehandlung der Teile vor dem Löten entfallen, und es wird eine nachteilige Beeinflussung des aufzulötenden beschichteten Teiles verhindert.

Ausfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Lötteilvorbereitung eines thermochemisch behandelten Stahles, der mit Cr, Al, Mo legiert ist (32CrAIMo4). Fig. 2: Anordnung der Bauteile beim Widerstandslötprozeß

Nach Fig. 1 weist die 32CrAIMo4-Stahlplatte, A = 300mm²,8 = 3mm, eine 0,02mm dicke Verbindungsschicht 1 und eine bis in 0,08mm Tiefe reichende Diffusionsschicht 2 auf.

Zum Widerstandslöten wird auf der vorgesehenen Lötfläche 4 die Verbindungsschicht 1 entfernt und die Diffusionsschicht 2 sowie Grundwerkstoff3 auf eine Tiefe von 0,6mm abgearbeitet. Anschließend wird die abgearbeitete Lötfläche 4 mit 0,2 bis 0,5mm tiefen Rillen versehen, die die Lot- und Flußmitteldeponie mit Kontaktabschnitten 5 bilden. Nach Fig. 2 sind die Lötteile 8,10 so in der nicht dargestellten Widerstandsschweißmaschine angeord'-.öi, 'laß die thermochemisch behandalte 32CrAiMo4-Platte 10 mit der Verbindungsschicht 1 an der Elektrodenplatte β der Widerstandsschwrirfmaschine liegt. Die unbehandelte StZu-Platte 8,A = 900 mrr², s = 2 mm, mit eingearbeiteter Lot· und Flußmitteldeponicy.'lrd zwischen der Lötseite der thermochemisch behandelten 32 CrAIMo4-Platte 10 und der Elektrodenplatte 6 angeordnet. Die Lotfolie 7 aus LAg40Cd20 wird zwischen den beiden Fügaflächen angeordnet und das Flußmittel 9 Brasolin Spezial als streichfähige Paste in der dafür vorgesehenen Deponie der Fügeflächen gelagert. Die Rillen auf der Fügefläche der StZu-Platte 8 befinden sich gegenüber den jeweiligen Stromkontaktflächen der 32 CrAIMo 4-Platte 10. Bei einen Druck der Elektroden β von 23 N/mm² werden an den Kontaktabschnitten der Bauteile 10,8 definierte Strumübergänge geschaffen. Bei einem Strom von I = 13 kA und einer Strorr>flußzeit von t„ = 50 Perioden wird die in den Lotdeponien befindliche schlecht leitende Flußmittelpaste 9 wirksam und gewährleistet eine über die ganze Fügefläche verteilte gleichmäßige Lotaufschmelzung. Die Rillen der Lotdeponien werden vollr.tändig mit Lot 7 ausgefüllt. Die Lötverbindung erreicht eine Schar-Druck-Biegefestigkeit von F = 5kN.

Das gewählte Temperatur-Zeitregime von 1600 K/s Aufheizgeschwindigkeit und 45 K/s Abkühlgeschwindigkeit sowie die auf den Fügeflächen befindliche Lot- und Flußmitteldeponie ermöglichen eine gleichmäßige Erwärmung der Fügepartner 8,10, wobei die thermochemisch erzeugte Schicht nicht nachteilig beeinflußt '''^;rd.

Claims

1. Verfahren zum Widerständslöten von beschichteten Werkstoffen, insbesondere von Segmenten beschichteter legierter Werkstoffe, die mit der verschleißbeanspruchten Fläche eines Bauteiles unter Verwendung von Lot- und Flußmitteln bei Erwärmungsgeschwindigkeiten >50K · s~¹ verbunden werden, gekennzeichnet dadurch, daß die vorhandene Beschichtung auf der vorgesehenen Lötfläche des Segmentes entfernt wird und in diese Fläche und/oder in die verschleißbeanspruchte Fläche des Bauteiles parallele oder sich kreuzende Rillen eingearbeitet werden, in welchen die Lot- und Flußmittel deponiert werden, und der Lötvorgang mit Erwärmungsgeschwindigkeiten von 1000 bis 10000K · s~¹ und Abkühlgeschwindigkeiten von 40 bis 200 K -s~¹ sowie einer Haltezeit t,₂ von 50 bis 200 Perioden erfolgt, wobei die Lötteilanordnung so gewählt wird, daß sich stets Rillen und Kontaktabschnitte der Fügepartner gegenüberstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Flußmittel geringer Leitfähigkeit < 0,03 mA verwendet wird.