DE1031448B

DE1031448B - Verfahren zur Verschweissung eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumkoerper

Info

Publication number: DE1031448B
Application number: DES51863A
Authority: DE
Inventors: Franz Zabka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-01-09
Filing date: 1957-01-09
Publication date: 1958-06-04
Also published as: GB847155A

Description

Verfahren zur Verschweißung eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumkörper E's ist bekannt, das Ende eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumkörper stumpf zu verschweißen; die Schweißtemperatur wird hierbei durch einen elektrischen Strom, der zwischen dem Aluminiumkörper und dem Kupferdraht fließt, erzeugt. Die mechanische Festigkeit derartiger Schweißstellen ist häufig unzureichend. Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Mangel zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise ein elektrischer Stromfluß zwischen dem Aluminiumkörper und dem Kupferdraht erzeugt wird, d@aß aber definierte Sc'hweißst@ellen rund um den Kupferdraht nach Art des Projektion:sschweißverfahrens dadurch erzeugt werden, daß der Kupferdraht in eine passende Bohrung im Aluminiumkörper eingedrückt wird und der Kupferdraht entweder einen etwas größeren Durchmesser als die Bohrung hat oder einen angestauchten Bund aufweist.
Das vollständige erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zunächst in dem Aluminiumkörper eine Bohrung vorgesehen wird, daß weiterhin entweder der Durchmesser des Kupferdrahtes etwas größer ist als der Durchmesser der Bohrung oder daß der Kupferdraht einen angestauchten Bund aufweist, daß zwischen den Aluminiumkörper und den Kupferdraht eine elektrische Spannung gelegt wird, daß dann das mit dem Aluminiumkörper zu verschweißende Ende des Kupferdrahtes zentral in Richtung auf die Bohrung des Aluminiumkörpers geführt wird, so daß bei Berührung beider ein Strom zwischen dem Ende des Kupferdrahtes und dem von ihm berührten Rand der Bohrung zu fließen beginnt, der das Ende des Kupferdrahtes, den Rand der Bohrung und ihre Umgebung bis oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums, jedoch nur bis unterhalb des Schmelzpunktes ; des Kupfers erhitzt, daß dann das Ende des Kupferdrahtes in die Bohrung im Aluminiumkörper eingeführt wird und daß dann die elektrische Spannung abgeschaltet wird.
Die elektrische Spannung zwischen Aluminiumkörper und Kupferdraht ist zweckmäßig eine Wechselspannung, die mit handelsüblichen Schweißtransformatoren zu erzeugen ist, jedoch ist das Verfahren im Prinzip auch mit Gleichstrom durchführbar. Der Kupferdraht muß nicht von Hand in die Bohrung eingedrückt werden, sondern es kann hierzu eine federnde Einrichtung vorgesehen sein.
Durch den dickeren bzw. angestauchten Draht wird die an der Oberfläche des Aluminiumkörpers befindliche Oxvdschicht während des Schweißvorganges zerstört.
Um zu vermeiden, daß sich während des Schweißvorganges Aluminiumoxyde bilden, die die mechanische Festigkeit der aus Aluminiumbronze bestehenden Schweißlegierung beeinträchtigen würden, ist es vorteilhaft, den Schweißvorgang unter inertem oder schwach reduzierendem Schutzgas vorzunehmen. Um nach Möglichkeit gleichmäßige Schweißstellen zu erzielen, wird vorteilhaft sowohl der Aluminiumkörper als auch das Schutzgas durch zusätzliche Heizvorrichtungen erwärmt.
Die Schweißstelle kann im übrigen mit an sich bekannten Schmelzmitteln versehen sein, die mit dem Kupfer Legierungen bilden, die bei niedrigeren Temperaturen schmelzen als die bei der Schweißurig entstehende Aluminiumbronze.
Die Erfindung ist ausgeführt für den Fall der Verschweißung eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumkörper. Sie ist aber zunächst nur an den Sachverhalt gebunden, daß Aluminium bei einer niedrigeren Temperatur schmilzt als Kupfer, und - insofern die Voraussetzung einer wesentlichen Schmelzpunktdifferenz gegeben ist - auch bei der Verschweißung anderer Metalle anwendbar.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, schematisch angegeben.
Fig.2 zeigt eine Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumstift und einem Kupferdraht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist (rechte Hälfte: dickerer Kupferdraht; linke Hälfte: Kupferdraht mit angestauchtem Bund).
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Schweißtransformator, der primärseitig an eine Netzspannungsquelle zu schalten ist. Sekundärseitig ist er an zwei Elektroden 3 und 4 geschaltet, die gleichzeitig als Haltebacken für einen Aluminiumstift 5 und einen Kupferdraht 1 dienen. In dem Aluminiumstift 5 ist eine Bohrung vorgesehen.
Das Ende 8 des Kupferdrahtes 6 wird mittels einer Feder 9, die gegenüber einer festen Unterlage 10 abgestützt ist, zentral in Richtung auf die Bohrung 7 im Aluminiumstift 5 geführt. Der Schweißvorgang spielt sich dann ab, wie es eingangs beschrieben wurde.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumstift 20 und einem Kupferdraht 21 dargestellt. Die rechte Bildhälfte zeigt die Schweißstelle eines dickeren Kupferdrahtes, die linke Bildhälfte die eines Kupferdrahtes mit angestauchtem Bund. Vorzugsweise am Rand der Bohrung 22 hat sich das Aluminium mit dem Kupfer zu einer Aluminiumbronze 23 vereinigt, die fest an dem Aluminium und an dem Kupferdraht 21 haftet. Ersichtlich ist der Durchmesser des Kupferdrahtes im Bereich des Randes der Bohrung schmaler als in der Tiefe der Bohrung (in der linken Bildhälfte sind noch Restteile des Bundes 24 sichtbar) ; der Aluminiumbronzeteil 23 klammert daher den Kupferdraht in der Bohrung fest. Dies trägt wesentlich zu der besonderen mechanischen Festigkeit der erfindungsgemäßen Schweißverbindung bei.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich inssondere zur Herstellung der elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen Aluminiumstiften bei elektrischen Bauelementen, insbesondere in Kleinstelektrolytkondensatoren (Durchmesser von 5 mm und kleiner) und Elektrodenzuleitungsdrähten aus Kupfer bewährt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verschweißung eines Kupferdrahtes mit einem Aluminiumkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aluminiumkörper eine Bohrung vorgesehen wird, daß weiterhin entweder der Durchmesser des Kupferdrahtes etwas größer ist als der Durchmesser der Bohrung oder daß der Kupferdraht einen angestauchten Bund aufweist, daß zwischen den Aluminiumkörper und den Kupferdraht eine elektrische Spannung gelegt wird, daß das mit dem Aluminiumkörper zu verschweißende Ende des Kupferdrahtes zentral in Richtung auf die Bohrung des Aluminiumkörpers gefiihrt wird, so daß bei der Berührung beider ein Strom zwischen dem Ende des Kupferdrahtes und dem von ihm berührten Rand der Bohrung zu fließen beginnt, der das Ende des Kupferdrahtes, den Rand der Bohrung und ihre Umgebung bis oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums, jedoch nur bis unterhalb des Schmelzpunktes des Kupfers erhitzt, daß dann das Ende des Kupferdrahtes in die Bohrung im Aluminiumkörper eingeführt wird und daß dann die elektrische Spannung abgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Wechselspannung zwischen Aluminiumkörper und Kupferdraht gelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferdraht mittels einer an sich bekannten federnden Einrichtung in die Bohrung des Aluminiumkörpers eingedrückt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang in an sich bekannter Weise unter inertem oder schwach reduzierendem Schutzgas vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas in an sich bekannter Weise durch eine zusätzliche Heizvorrichtung erwärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumkörper in an sich bekannter Weise vorgewärmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle in an sich bekannter Weise mit Flußmitteln versehen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 345; deutsche Patentanmeldung p 32767 VIII d/21 h; britische Patentschrift Nr. 661202; Zeitschrift-»Aluminium«, 1953, S. 164/165; Zeitschrift »ETZ«, 1942, S. 587 bis 591; Buch »Resistance Welding« von S t a n 1 e y , 1950, S. 215, Abb. 35.