DE2003858B2 - Hartlötverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Verbinden zweier Werkstücke mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten durch Hartlöten.

Bekanntlich kennzeichnet der Begriff Hartlöten das Löten mit einem Lötmetall wie Silberlot oder )'■ Messinglot, das bei Raumtemperatur härter ist und eine höhere Schmelztemperatur hat als das gebräuchliche Lötzinn. Beim Zusammenlöten zweier Werkstücke werden diese auf eine Temperatur erwärrr.S, die etwa gleich der Schmelztemperatur des Lots oder zumindest <" nicht niedriger als dieses ist. So müssen bei Verwendung einer bestimmten Sorte von Silberlot die zusammenzulötenden Werkstücke auf etwa 800⁰C erwärmt werden. Wenn solche Werkstücke nun wesentlich verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, treten durch ti das Zusammenziehen während der dem Löten folgenden Abkühlung Spannungen in der Lötverbindung oder Naht und daher auch in den Werkstücken auf. Beispielsweise wird sich beim Hartlöten eines Werkstückes aus einem harten Metallkarbid mit einem Werkstück aus Stahl mittels Silberlot beim folgenden Abkühlen das Stahlteil stärker zusammenziehen als das erstere, wodurch der aus den beiden Werkstücken zusammengesetzte Körper sich dergestalt biegt, daß der Biegeradius auf der Stahlseite der Verbindung liegt. Wenn diese Biegung stark genug ist, kann entweder die Lötnaht reißen, oder das aus dem harten Metallkarbid bestehende Teil ausbrechen oder abfallen. Aus diesem Grunde kann das Hartlöten in solchen Fällen nur für Verbindungen von nicht zu großer Ausdehnung *>o angewendet werden.

Weiterhin wurde bisher das Hartlöten von gehärtetem Stahl für nicht möglich gehalten, da der Stahl durch die Erhitzung während des Lötens die Härte wieder verlor.

Die Erfindung beseitigt diese Mangel weitestgehend dadurch, daß das den größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende Werkstück während des Löivorgangs gesteuert gekühlt wird, so daß die Zusammenziehung durch die Abkühlung nach Beendigung des Lötvorganges bei beiden Teilen des zusammengesetzten Werkstücks zumindest angenähert gleich groß ist, wodurch Spannungen in der Lötnaht zwischen den beiden Teilen vermieden werden. Somit schafft das erfindungsgemäße Verfahren eine Lötnaht, die im Hinblick auf sogenannte Makrospannungen praktisch neutral ist, während sogenannte Mikrospannungen (also Spannungen in der Lötnaht selber), von der Dicke der Lötverbindung und der Ausdehnung der während des Lötvorganges erhitzten Zone abhängig ist.

Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 und 2 eine Darstellung der Leitverbindung eines Stabes aus hartem Metallkarbid mit einer Stahlschiene und

F i g. 3 die Lötverbindung eines Ringes aus hartem Metallkarbid mit einem aus Stahl bestehenden Walzenkörper.

In der in r·' i g. 1 dargestellten Anordnung soll der aus hartem Metallkarbid bestehende Stab 1 mit der Stahlschiene 2 verlötet werden. Diese Stahlschiene, die einen höheren Wärnieausdehnungskoeffizienten aufweist, wird durch zwei aus Kupfer bestehende Spannbacken 3 gekühlt. Die Kühlung wird derart gesteuert, daß Teile der Stahlschiene 2 (der Kühlteil) auf einer bestimmten Temperatur in Abhängigkeit von der Temperatur des aus hartem Metallkarbid bestehenden Stabes 1 gehalten werden. Die Spannbacken 3 können durch eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, welches durch die Spannbacken geleitet und auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, gekühlt werden. Erfolgt der Lötvorgang, und damit auch die Erhitzung, von einem Ende der Verbindung fortschreitend nach dem anderen Ende hin, so treten durch die unterbrochene Kühlung der Stahlschiene während des Lötvorganges nur örtlich Unterschiede in der Wärmeausdehnung auf. Dabei ist zu beachten, daß die Kühlung die Temperatur der Stahlschiene nicht zu stark absenkt, da sich sonst der Stab aus hartem Metallkarbid so verhält, als habe er den größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Teile.

F i g. 3 zeigt, im Schni tt, das Verlöten eines aus hartem Metallkarbid bestehenden Ringes 4 mit dem aus gehärtetem Stahl bestehenden Walzenkörper 5 einer Draht-Walzanlage. Dabei soll eine Lötnaht 8 entlang' der Kanten der Berührungsflächen zwischen dem Ring und der Walze gelegt werden, während im mittleren Bereich der Verbindung der Walzenkörper mit dem Ring wie bei 9 in Fig. 3 dargestellt, in direkter Berührung steht, so daß der Walzendruck direkt von dem Ring auf den Walzenkörper übertragen werden kann. Während des Lötens wird der Walzenkörper mittels des kreisförmigen, aus Kupfer bestehenden Kühlkörpers 6 gekühlt, wobei Kühlwasser durch dessen Leitungen 7 geleitet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hartlot-Verbindung zweier Werkstücke mit verschiedenen Wärmeausdeh- "> nungskoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit dem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten während des Lötens gesteuert gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- i" zeichnet, daß das Werkstück mit dem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten durch wasserdurchströmte Spannbacken gesteuert gekühlt wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, beim Hartlöten eines harten '"> Metallkarbides auf gehärteten Stahl mittels Silberlot.

4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf Hartlötungen, bei denen ein Kupferlot verwendet wird. ■'"

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf Hartlötungen, bei denen ein Messinglot verwendet wird.