DE2323435A1 - Verfahren und einrichtung zur schweissung von duennen draehten - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Schweissung von dünnen Drähten.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schweissung von dünnen metallischen Drähten und eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
• Iiie Schweissung von dünnen Drähten weist besondere Probleme auf; tatsächlich erwartet man im allgemeinen, daß der Schweisspunkt keine Ubermäßigen Abmessungen gegenüber den geschweissten Drähten aufweist; dies ist sehr schwer bei der Schweissung mit Zusatzmaterial zu erreichen.
• Einem typischen Beispiel von Schweissung, welches die vorgenannten Probleme aufweist, begegnet man bei der Herstellung von Thermoelementen; es entspricht der Natur der Thermoelemente, daß sie auch verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgesetzt sind: eine Schweissung unter Anwendung von Zusatzmaterial mit niederem Schmelzpunkt als dem das Thermoelement bildenden Metallen wUrde offenbar den Temperaturbereich einschränken, dem das Thermoelement ausgesetzt werden kann: ausserdem ist eine gegenüber mechanischen Beanspruchungen besonders widerstandfähige Schweissung erstrebenswert..
• Eine Brennerschweissung erfordert große Sorgfalt, auch wenn sie befriedigende Ergebnisse zeitigen kann: tatsächlich können die Drähte mit kleinem Durchmesser Uberschnell schmelzen und verbrennen.
• Den auf diesem Gebiet erfahrenen Technikern ist es bekanntdaß die heutigen Methoden zur Schweissung von dünnen metallischen Drähten, z.B. mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm, eine außergewöhnliche Geschicklichkeit von seiten des Schweissers erfordern.
• Die Kosten der geschweissten Erzeugnisse bei begrenzter Stückzahl werden in erheblichem Masse durch Versuche zur Feststellung jener Kenngrößen wie Zeit, Temperatur, Höhe der Wärme-quelle und ähnliches beeinflußt, die für eine befriedigende Schweissung berUcksichtigt werden müssen.
• Jedoch auch bei Arbeiten in grdßerer Serie machen die Menge von Ausschuss sowie die beträchtliche zur AusfUhrung der Schw-eissung erforderliche Zeit den Schweissvorgang selbst kostspielig und aufwendig.
• Es ist der Zweck dieser Erfindung, diese Mängel zu vermeiden, indem ein Schweissverfahren von dUnnen metallischen Drähten geschaffen wird, welches die Bewerkstelligung dieses Vorganges mit einer außergewtshnlichen Schnelligkeit und Einfichheit gestattet; außerdem ist eine einzigartige Beständigkeit der Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses erzielt Die Einrichtung zur DurchfUhrung solchen Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist sehr handlich und einfach in seinen baulichen Bestandteilen.
• Das Verfahren nach der Erfindung gestattet es einem auch nicht hochspezialisierten Schweisser, befriedigende Ergebnisse zu erzielen: z.B. hat es sich gezeigt, daß die Herstellung von Thermoelementen in kürzester Zeit und mit niedrigster Frequenz von ausschussbedingten Erzeugnissen erfolgen kann.
• Nach der Erfindung ist das Schweissverfahren von dünnen metallischen Drähten dadurch gekennzeichnet, daß d.ie Drähte nebeneinander auf eine gewisse Länge angeordnet und mit einer elektrischen Energiequelle verbunden werden, daß diese Drähte mit der genannten Länge dem freien Spiegel eines FlUssigkeitsbades genähert werden, das mit der genannten Quelle leitend verbunden ist und unter einer vorbestimmten Differentialspannung zu der genannten Drahtlänge steht, daß diese Länge dem genannten freien Spiegel angenähert bleibt, um zwischen dieser Flüssigkeit und den genannten Drähten ein Funken hervorzurufen, das die Schmelzung der der Zone dieser genannten FlUssigkeit nächstliegenden Drähten verursacht, daß die Drähte von der Flflssigkeit entfernt werden, wenn der die benachbarten Drähte: interessierende Teil geschmolzen ist und daß der geschmolzene Teil sich abkühlt.
• Die Einrichtung nach der Erfindung, die das Schweissverfahren von dUnnen Drähten we vorstehend beschrieben verwirklicht, umfasst ein Bad mit freiem Spiegel einer elektrisch leitenden FlUssigkeit; eine elektrische Energiequelle, die mit diesem Bad verbunden ist und mit den genannten Drähten, um diese unter einer vorbestimmten Differentialspannung zu halten: wobei diese Drähte in einer dem freien Spiegel dieses Bades angenäherten Stellung bewegbar sind, um einem Funken zwischen diesen Drähten und der genannten Flllssigkeit stattzugeben.
• Nähere Kennzeichen des Verfahrens und der wie oben kurz beschriebenen Einrichtung gehen aus folgender Beschreibung einer beispielweisen Herstellung der Erfindung hervor, die es auch gestatten, die zu erzielenden Vorteile besser zu verstehen.
• In der anliegenden Zeichnung zeigen Fig.1 in schematischer Ansicht eine Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung und Fig.2 eine Einzelheit der Einrichtung in Betriebsstellung.
• In Fig.1 sind mit 10 in Serie geschaltete Batterien von Akkumulatoren bezeichnet, deren negativer Pol 11 mit einem Leiter 12 verbunden ist, der in ein Quecksilber 13 enthaltendes Becken 14 eintaucht; der positive Pol 15 ist an eine Leitung 16 angeschlossen, in welcher ein Widerstand 17 und ein Amperemeter 18 eingeschaltet sind und die an der Klemme 19 für die Drähte 20 und 21 endet, die miteinander an ihren äußeren Enden verschweisst werden sollen, an welchen sie fUr eine kurze Strekke miteinander verbunden sind. Es hat sich gezeigt, daß, wenn die freien Enden der Drähte 20 und 21 dem Quecksilberspiegel 13 genähert werden, ein elektrischer Bogen entsteht, der die gleichen Enden der Drähte durch Funken verschweisst.
• Um zu klären, wie die Schweissung erfolgt, ist in Fig.2 ein vergrößerter Teil der dem freien Spiegel der leitenden Fltlssigkeit angenäherten Drähte gezeigt.
• Es ist bekannt, daß der Funken eines elektrischen Bogens einen Wellenstoß auf das dazwischenliegende Dielektrikum hervorruft: das Funken zwischen dem freien Ende der Drähte 20 und 21 und der Flüssigkeit 13 bildet in letzterer eine Ausbuchtung 22, die in Fig.2 lediglich andeutungsweise gezeigt ist.
• Die Schmelzung der Drähte 20 und 21 führt zu einer kugelartigen Form, die an der Stelle 23 auch nur andeutungsweise gezeigt ist: dieser Tropfen 23 neigt dazu, größere Abmessungen anzunehmen, wenn das Drahtpaar in angenähertem Abstand zu der Flüssigkeitsoberfläche verbleibt: sobald jedoch das Ausmaß eine Grösse erreicht, daß beide Drähte mit Sicherheit erfasst sind, so können diese von der FlUssigkeit entfernt werden, die infolge sofortiger Erhärtung des Teiles 23 eine stabile Schwexsverbindung aufweisen. Die durch das Funken bewirkte Verformung der Flüssigkeitsoberfläche 13 kann zumindestens einer ir Gründe sein, die die leichte und überraschend schnelle nach dem beschriebenen Verfahren erzielte Schweissung ermöglicht: es hat sich tatsächlich gezeigt, daß sich der gez~undete Bogen mit grosser Leichtigkeit aufrechterhält, sicherlich mit größerer als der zwischen den Drähten und einer flachen, starren Oberfläche eines gut leitenden Materials; die Beständigkeit des Funkens, für den Fall, daß eine Flüssigkeit ab Elektrode benutzt wird, ist größer und gegen kleine Aenderungen des Abstandes zwischen den Drähten und der Flüssigkeit weniger empfindlich: die Verformung der Flüssigkeit kann tatsächlich eine bemerkenswerte Wirkung auf die Aufrechterhaltung eines verhältnismäßig konstanten Abstandes zwischen den Elektroden haben; eine gewisse Entfernung der Drähte wird tatsächlich durch eine geringere Tiefe der Ausbuchtung 22 ausgeglichen, und im entgegengesdzten Sinne verursacht eine leichte Annäherung eine Vertiefung dieser Ausbuchtung, die durch den Funkenstoß gegeben ist.
• Der Bogen kann leicht zur ZUndung gebracht werden, wenn die Quecksilberoberfläche mit den Enden der Drähte nahezu in Berührung gebracht wird.
• Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß die Schweis-Sung zuverlässig mit ziemlich schwachen Spannungen erzielt werden kann, z.B. zwischen 10 und 50 V und es ist öffensichtlich, daß der Schweisser auf diese Weise gegen Gefahren von elektrischen Schlägen durch zufällige Berührung mit unter Strom stehenden Teilen geschützt ist.
• Wenn die Stromquelle beispielsweise aus Gleichstrom besteht, ist es vorteilhaft, die Flüssigkeit mit dem negativen Pol zu verbinden, damit der Transport der Teilchen über den Bogen auf die Drähte zu erfolgt statt auf die Flüssigkeit, die dadurch verunreinigt werden würde.
• Die Schweissarbeit erfordert eine bescheidene Erfahrung zu ihrer Vollendung: es genügt, über den Widerstand den Ausgangswert des Stromes zu regeln, der zum Schmelzen der Drähte zutreffend ist, ohne diese zu verbrennetlß welches auch immer ihr Durchmesser und das aus ihnen bestehende Material ist; es ist auch einfach, die Zeit für die Bogendauer zu regeln, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine längere als erforderliche Zeit eine größere Schmelzung des Material verursacht, ohne die Unversehrtheit der Drähte zu beeinträchtigen.
• Die Einrichtung und das Verfahren nach der Erfindung haben sich insbesondere für die Ausbildung von Thermoelementen als geeignet erwiesen, in denen jeder der Drähte 20 und 21 aus geeigneten metallischen Material bestehen kann.
• Die Thermoelemente erhält man unter großer Beständigkeit von Abmessungen und Form, mit einer sehr beschränkten Verdickung 23 und in einer kleinsten Zahl von fehlerhaften Stücken, die als Ausschuß zu betrachten sind.
• Es ist klar, daß die beschriebene Ausführung ein einfaches Beispiel darstellt und Gegenstand aller solcher Abarten sein kann, die sich der jeweiligen Anwendung anpassen.
• Die Spannungsquelle, die als Batterie von Akkumulatoren gezeigt ist, kann eim jeweils vorteilhafte sein; auch das Flüssigkeitsbecken, sowie die Befestigungsklemme der Drähte werden auch die gewünschte Form und Anordnung haben können.
• Diese und andere Abarten können vom Techniker dieses Gebietes angewendet werden, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung zu fallen.

Claims (13)

PATENTANSPRUCHE

1) Verfahren zur Schweissung von metallischen dünnen Drähten, insbesondere zur Bildung von Thermoelementen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Drähte, die auf einem Stück ihrer Länge benachbart angeordnet und mit genanntem Stück dem freien Spiegel eines elektrisch leitenden Flüssigkeitsbades genähert sind, wobei die genannten Drähte und das genannte Bad mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind, um unter einer vorbestimmten Differentialspannung gehalten zu werden, und dieses Stück dem genannten freien Spiegel derart weit angenähert gehalten wird, daß zwischen der genannten Flüssigkeit und den genannten Drähten ein Funken stattfindet, welches die der genannten Flüssigkeit nächstliegende Zone der gleichen Drähte schmilzt, und daß die Drähte von der Flüssigkeit entfernt werden, wenn der die benachbarten Drähte interessierende Teil geschmolzen ist, und daß sich zum Schluß der geschmolzene Teil abkühlt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte leitende Flüssigkeit aus Quecksilber besteht.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Energiequelle als Gleichstrom vorgesehen ist.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Quelle mit dem positiven Kabelschuh an die genannten Drähte angeschlossen ist und mit dem negativen Kabelschuh an der genannten leitenden Flüssigkeit.

5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte leitende Flüssigkeit mit einer Flüssigkeit von geringerem spezifischen Gewicht als Dielektrikum beschichtet ist.

6) Einrichtung zur Schweissung von metallischen dünnen Drähten, insbesondere zur Bildung von Thermoelementen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem elektrisch leitenden Flüssigkeitsbad mit freiem Spiegel, einer mit genanntem Bad und genannten Drähten verbundenen elektrischen Energiequelle besteht und diese Drähte unter einer vorbestimmten Differentialspannung gehalten sind, wobei die genannteg Drähte in einer dem freien Spiegel des genannten Bades genäherten Stellung beweglich sind, so daß zwischen den gleichen Drähten und der genannten Flüssigkeit ein Funken stattfindet.

7) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte leitende Flüssigkeit aus Quecksilber besteht.

8) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zu schweisenden Drähte von einer mit Handgriff versehenen Klemme getragen werden, um genannte Drähte in der Nähe des genannten Bades anordnen zu können.

9) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Energiequelle als Gleichstron vorgesehen ist.

10) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Energiequelle aus einer Batterie von Akkumulatoren besteht.

II) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Energiequelle mit dem positiven Kabelschuh an den Drähten und mit dem negativen Kabelschuh an genannter leitenden Flüssigkeit angeschlossen ist.

12) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte leitende Flüssigkeit mit einer dielektrischen Flüssigkeit mit geringerem spezifischen Gewicht beschichtet ist.

13) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Quelle mit den genannten Drähten und dem genannten Bad über Regelungsmittel für den abgegebenen Strom verbunden ist.