DE1515065A1 - Verfahren zur Herstellung einer Loetverbindung,die mechanisch bearbeitet werden kann - Google Patents

Description

17. FEB. 196 4

N. V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN,
EINDHOVEN / HOLLAND

"Verfahren zur Herstellung einer lötverbindung, die mechanisch bearbeitet

«erden kann".

Sie Erfindung betrifft die Her·tellung einer Lötverbindung zwisehen langgestreckten Gegenstanden, z.B. Metalldrahten und Stäben, Profilen u.dgl.(Welche Verbindung Mechanisch bearbeitet werden kann» ohne da·· in ihr Risse hervorgerufen werden.

Die Technik verlangt nach einen zuverlässigen Verfahren zu» Verbinden von Drähten, Stäben, Profilen u.dgl. aus Metall oder einer Metallegierung, wobei nach der Herstellung der Verbindung die Drahte u.dgl. einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden kennen, z.B. einer Reduktion des Durchmessers durch Hluiern oder durch Profilwalzen u.dgl.

Dieser Aufgabe liegt z.B. vor bei der Herstellung von Heizelementen, die aus eines oder mehreren Drähten mit hohes) Widerstand zusammenzubauen sind, welche Drähte von eines Metallmantel umgeben werden und gegeneinander und gegen den Mantel Mittels eine· zusammengepressten, pulverigen Metalloxyde isoliert sind. Sin solches Element wird dadurch hergestellt, dass ein verhältnismäsaig dicker Draht eine« Metalles oder einer Legierung mit einem für den Zweck geeigneten spezifischen Widerstand mit dem Isoliermaterial und dem Metallmantel umhüllt und der Durchmesser des Ganzen auf den gewünschten Wert durch Hämmern, Walzen und Ziehen reduziert wird. Die Anschlusspunkte des Heizelementes «ollen nioht zu hei·· werden, da sonst die Anschlüsse beschädigt werden kennen. Zu diesem Zweok wird gewKhnlioh die ursprüngliche Stärke dee Ende· des

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■•nt«a beibehalten. Ee sind auch andere Lösungen bekannt geworden· Keines dieser Verfahren liefert Jedoch auf einfache Weise eine befriedigende Lösung für die Schwierigkeiten.

Eine besonders gute Losung würde sich ergeben, wenn es gelinge, «it den Enden der Drähte «it hohem spezifischen Widerstand einen Draht alt geringes spezifischem Widerstand zu verbinden, das Ganze Hit Isoliermaterial und de» Metallmantel zu umgeben und darauf den Durchmesser zu verringern. Eine solche Bauart hStte den Vorteil, dass das Element über seine ganze Llnge den gleichen Durchmesser hat· Die Hontage wire bei verschiedenen Verwendungen dann einfacher· Beim Gebrauch wurden die Enden des Elementes nicht die Betriebstemperatur annehmen. Die Anschlüsse brauchten 'somit gegenüber dieser im aligemeinen hohen Temperatur nicht widerstandsfähig su sein.

Die Erfindung besweokt, Lötverbindungen »wischen massiven Leitern bei solchen Konstruktionen und ähnlichen Verfahren herzustellen.

Is wurde gefunden, dass dies dadurch bewerkstelligt werden kann, dass die Enden der aneinander su befestigenden Drähte, Stlbe und Profile in ein genau passendes Rohr aus einem Material geschoben werden, das gegenüber der Löttemperatur und dem geschmolzenen Lotmetall widerstandefähig ist, wobei in dem Rohr zwischen den Enden der langgestreckten Gegenstände, deren Grenzflächen zur Längsachse dieser Gegenstände senkreoht sind, eine Menge Lotmetall untergebracht ist, welche gerade hinreicht, um diese Grenzflächen zu benetzen, worauf das Ganze auf die zum Löten erforderliche Temperatur erhitzt wird, die Enden der Gegenstände naoh dem Schmelzen des Lotmetalles gegeneinander gedrückt werden, das Ganze abgekühlt und das Rohr entfernt wird·

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Durch dieeee Verfahren lassen eich Lötrerbindungen herstellen, ' die ohne irgendwelche Schwierigkeit auf 1/20-stel des ursprünglichen Durchmessers verringert werden können. Es können viele Metalle und Legierungen auf diese Weise aiteinander verbunden werden. Die so erhaltene Verbindung ist vollkommen glatt, ohne Kerbe oder ander· QberflSchenfekler, und mechanische Bearbeitung ist durchführbar" ohne die Gefahr von Rissen.

Das Rohr, dessen Abmessungen und Form den Abmessungen und der Form der au verbindenden,Gegenstände entsprechend gewählt werden, kann z.B. aus Quart oder einem keramischen Material bestehen. Bas Material des Rohres muss dem geschmolzenen Lotmaterial und der Lb'ttemperatur Widerstand leisten können wenigstens wihrend der Dauer des Verfahrens. In vielen Fällen laset sich ein Quarzrohr vorteilhaft anwenden. Für das Verfahren ist es wesentlich, dass das Rohr keine Löcher in der Wand hat, damit die Lötstelle möglichst die gleiche Gestalt und den gleichen Durchmesser hat wie die miteinander zu verbindenden', langgestreckten Gegen* stände. Wach Beendigung kann das Rohr durch Brechung oder durch Abschieben entfernt werden.

Im Prinzip können alle Arten von Lotmetalle innerhalb des Rahmens der Erfindung verwendet werden. Das Lotmetall wird im festen Zustand z.B. in Form einer Kugel in das Rohr eingeführt* Wenn das Lotmetall geschmolzen ist, werden die Enden der langgestreckten Gegenstände aneinandergestaucht. Die besten Resultate werden erzielt, wenn die Menge des Lotmetalles gerade ausreicht, um die Querschnittoberfl&che der miteinander zu verbindenden Gegenstände zu benetzen. Gewünschtenfalle kann gemeinsam mit dem Lotmetall eine kleine Menge Flussmittel benutzt werden«

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Es ist auch möglich, und in gewiesen Fällen ist es vorteilhaft, während des Lotvorgangeβ ein inertes oder ein reduzierendes Gas durch das Rohr zu führen, z.B. Edelgas, Wasserstoff und in gewissen Fällen Stickstoff. Da der freie Raum im Rohr minimal ist, brauoht man nur eine kleine Menge Luft zu ersetzen. Da dabei keine oder nahezu keine Turbulenz auftritt, kostet dies wenig Zeit und die erforderliche Apparatur ist einfach.

Die miteinander zu verbindenden Gegenstände müssen eine Grenzfläche an den miteinander zu verbindenden Enden senkrecht zur Längsachse der Gegenstände haben.

. Die erfindungsgemäss miteinander verbundenen, langgestreckten Gegenstände lassen sich mechanisch z.B. durch Hämmern, Ziehen, Profilwalzen u.dgl. bearbeiten.

Die zum Lösen erforderliche Hitze kann durch Gasflammen, Hochfrequenzströme u.dgl. geliefert werden. Ein elektrischer Strom durch die langgestreckten Gegenstände ist weniger günstig, wenn Gegenstände aus verschiedenen Metallen miteinander verbunden werden.

Durch das erfindungsgemftsae Verfahren lassen sich z.B. Kupfer und Hickel an Mickelchromlegieru&gen, Kupfer *a rostfreiem Stahl, Manganin, Konstanten, u.dgl. mittels einer Silber-Kupferlegierung festlöten.

Die Erfindung wird näher erläutert an Hand beiliegender Zeichnung und eines Aueffihrungsbeispiels des Verfahrene zur Herstellung eines

Heizelementes.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Rohr mit massiven Drähten und Lotmetall vor Beginn dee Lotverfahrene.

Fig. 2 zeigt einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt nach der Erhitzung auf die Löttemperatur und nach dem Festdrücken der Drähte*

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Fig. 3 zeigt einen Schnitt geaäss Fig. 1 alt einer Vorrichtung zua Ueberfuhren von Schutzgas.

Bin aasaiver Kupferdraht 1 alt einea Durehaesser von 2 aa und einer flachen, zur Drahtaehae senkrechten Orenzfl&ohe wurde in ein Quarzrohr 5 eingeführt, dessen lichter Durohaesser den Draht 1 gerade aufnehaen kann· Dann wurde in das Bohr eine kleine Menge Hartlot'4 der nachfolgenden Zusammensetzung eingeführt. (Ag Cu 72-28, Sohaelzpunkt 100O⁰C.) Dann wurde in das andere Ende des Rohres ein massiver Draht 2 aus einer KiekeIchromlegierung (HiCr 80-20) mit einea Durohaesser von 2 am und einer flachen, zur Drahtachse senkrechten Grenzfläche eingeeteokt. Das Rohr 3 wurde dann z.B. mittels eines Gas-Sauerstoffbrennerβ 6 (Fig. 2) erhitzt, bis daa Lotaetall geschmolzen war. Während des Lötvorgangea ist es eapfehlenewert* die Grenzflächen der Drähte aöglichst gegeneinander zu «rücken, so dass das Lotaetall die ganze Oberfläche der Drahtquersohnitte 5 benetzt. Mach Abkühlung ergab sieh eine Lötverbindung, die ohne Bisse eine Verringerung des Drahtdurchaessers auf 0,5 bis 0,2 aa auf die vorstehend geschilderte Weise erlaubte·

Sin gleiches Resultat ergab sich bei einea ursprünglichen Draht alt einea Durchmesser von 4 ■»· .

entsprechende Resultate ergaben sieh welter bei der Verbindung anderer Metalle und/oder Legierungen z.B. eines Ilckeldrahtea an einea liekelehroadraht (IiCr 80-20).

Flg. 3 zeigt eine Vorrichtung zua Binfuhren ein·· inerten Gase· in das Rohr 3« Ea kann zu diesea Zweck ein T-Stück 7 aus quarzglas oder anderea, geeignet·· keramische· Material verwendet werden. 9er Draht 2 wird durch «inen Kork 8 oder Stöpsel geführt, der einen Sehenkel de·

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T-8tücka yeraohliesat und da· Rohr 3 »ird *uch durch «in·η Stopfen 9 geführt, der den anderen Schenkel veraohlieaat. Durch den dritten Schenkel 10 kann d.aa inerte Oaa sugeftthrt werden·

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Claims (2)

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1. Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen langgestreckten Gegenst&nden, z.B. Metalldrähten, -stäben, -profilen u.dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Knden der aiteinander zu verbindenden Gegen«tlnde in ein eng passendes Rohr aus eines Material geschoben «erden, das bei der anzuwendenden LStteaperatür und de« anzuwendenden Loteetall ia geschmolzenen Zustand genügend widerstandsfähig ist, wobei in dea Bohr zwischen den Enden der langgestreckten Gegenstände, deren Stirnflächen tür Längsachse der Gegenstände senkre ht stehen, eine Menge Lotmetall untergebracht ist, die gerade ausreicht, ua die Stirnflächen zu benetzen, und dass das Ganze auf die zua Löten erforderliche Temperatur erhitzt wird, die Enden der Gegenständen nach dea Schmelzen des Lotaetalles gegeneinander gedrückt werden, das Ganze abgekühlt und das Rohr entfernt wird. .

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei inertes oder reduzierendes Gas durch das Rohr geführt wird. -

}· Gegenstände,wie Drähte, Stäbe und Profile nach Ansprüchen 1 und 2, die nach Durchführung des Verfahrene gegebenenfalls einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden können.

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