DE2454457C2

DE2454457C2 - Brazed connection

Info

Publication number: DE2454457C2
Application number: DE19742454457
Authority: DE
Inventors: Karl 7920 Heidenheim Fetzer
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Filing date: 1974-11-16
Publication date: 1976-01-29

Description

35 werden dann die Bauteile ^ffdas nüssige Lot das Flußher treiben kan, und die Bautei.e ihre endgültige Position zueinander ge-Methode kann jedoch dann nicht ange- ; wenn es. wie z.B. bei dem genannt«, eine exakte Posit.on.erung der beiden 35 then the components will be able to drive the nutty solder, and the components will not be able to move to their final position in relation to each other. if it. as in the one mentioned, for example, an exact positioning of the two

der Schaufel am Schaut.!·looking at the shovel.! ·

20 Srch einen Preßsitz miteinander verbunden werden, wobei ein optimaler Lötspalt zwischen 0,05 und 02 mm nicht einsteflbar ist, in die Lötfläche e.nes der beiden CeSe feine Rillen einzuarbeiten, wodurch das Einfließendes Lotes erleichtert werden soll. D.e Rillen haben e ^n dreieckigen Querschnitt mit 0,2 mm Tiefe und 0 3 mm größter Breite (Bild 335). Im übrigen handelt es sich dort um ein Lötverfahren »mit Kupfer als Lo unter Verzicht auf jegliches Flußmittel«; der Lotvo gang findet unter Schutzgas im Fl.eßofen bei etwa SE'statt, so daß dieses bekannte Verfahren fur Rnuieile aus solchen Stählen, die durch Temperaturen von lerhalb 750°C einen Festigkeitsabfa.l erleiden. 20 Srch a press fit can be connected to each other, whereby an optimal soldering gap between 0.05 and 02 mm cannot be set, fine grooves are to be worked into the soldering surface e.nes of the two CeSe, whereby the flowing in of the solder should be facilitated. The grooves have a triangular cross-section with a depth of 0.2 mm and a maximum width of 0.3 mm (Fig. 335). Otherwise, it is a soldering process "with copper as Lo without using any flux"; The soldering process takes place under protective gas in the furnace at about SE ', so that this known process is used for grooves made of steels that suffer from a drop in strength due to temperatures of more than 750 ° C.

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Aus den VDl-Berichten, Bd. 9,1956, S. 79 bis 82, ist es bekannt, eine hartgelötete Verbindung zwischen zwei Bauteilen unter Verwendung eines Flußmittels bei Lottemperaturen zwischen 610 und 710°C herzustellen, wobei die Bauteile einen großflächigen Lötspalt bilden (einen Stoß- oder einen Überlappungsspalt) von festlegbarer Größe, nämlich zwischen 0,05 und 0,2 mm. Die beiden Bauteilen gemeinsame Lötspaltfläche wird stets von einer ebenfalls von beiden Bauteilen gebildeten Hohlkehle begrenzt. Es ist bekannt (Bild 9 der genannten Druckschrift), daß sich beim Lötvorgang das flüssige Lot entlang der Hohlkehle rascher ausbreitet als innerhalb des Lötspaltes. Die fertige Lötverbindung weist daher zumeist eine gut ausgebildete Lötnaht entlang der Hohlkehle auf, während das Innere des Lötspaltes oft nur zu einem geringen Teil von Lot und zum anderen Teil von restlichem Flußmittel erfüllt ist, das nicht mehr aus dem Lötspalt entweichen konnte. Nun ist aber die Festigkeit einer Lötverbindung entscheidend davon abhängig, welcher Anteil der Lotspaltfläche vom Lot erfüllt ist. Auf hohe Festigkeit einer Lötverbindung kommt es besonders an, z. B. bei einem hochbeanspruchten Schaufelrad einer Strömungsmaschine, deren Schaufeln durch Löten mit dem Schaufelradkörper verbunden sind.It is from the VDl reports, Vol. 9, 1956, pp. 79 to 82 known, a brazed connection between two components using a flux at soldering temperatures between 610 and 710 ° C, with the components forming a large soldering gap (a joint or an overlap gap) of definable size, namely between 0.05 and 0.2 mm. the The soldering gap area common to both components is always formed by a joint that is also formed by both components The fillet is limited. It is known (Fig. 9 of the cited publication) that the liquid Solder spreads faster along the fillet than within the soldering gap. The finished soldered connection therefore mostly has a well-formed soldered seam along the fillet, while the inside of the soldered gap often only a small part of solder and the other part of residual flux is filled, the could no longer escape from the soldering gap. But the strength of a soldered joint is crucial depends on what proportion of the solder gap area is fulfilled by the solder. For high strength of a soldered connection it is particularly important, e.g. B. in the case of a highly stressed impeller of a turbomachine, the blades of which are connected to the impeller body by soldering.

Um hochfeste Lötverbindungen zu erreichen, ist es aus der genannten Druckschrift ferner bekannt, großflächige Lötspalte von innen heraus zu löten, d. h. im Inneren des Lötspaltes ein »Lotdepot« anzulegen; dieses Lotdepot besitzt die Form eines Draht- oder Blechahschnittes. dessen Dicke größer als diejenige des Löt-In order to achieve high-strength soldered connections, it is also known from the cited publication to use large-area Solder the soldering gap from the inside out, d. H. create a »solder depot« inside the soldering gap; this Solder deposit has the shape of a wire or sheet metal cut. whose thickness is greater than that of the soldering

U,e vor.iegc.uc -.·„ geht daher von einer mitU, e vor.iegc.uc -. · "Therefore goes with one

Flußmittel und bei Löttemperaturen von nur 610 b.s 7 0° C hergestellten Lötverbindung aus, wobei du: zu verbindenden Teile einen Lötspalt von festlegbarer Größe (0,05 bis 0,2 mm) bilden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Lötverbindung dahingehend zu verbessern, daß der Lötspalt mit Sicher-SSn. möglichst großen Teil von Lot erfüllt ist.Flux and at soldering temperatures of only 610 b.s 7 0 ° C made solder connection, where you: to connecting parts form a soldering gap of a definable size (0.05 to 0.2 mm). The invention is the The object is to improve such a soldered connection to the effect that the soldering gap with safety SSn. as much as possible is filled by solder.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Die Erfindung beruht auf der Erkenntn.s, da"} der Nachteil der bckänmen Lötverbindungen (VDl-Ber.chte), wonach der Lötspalt meistens nur zu einem ungenügenden Teil mit Lot erfüllt ist, daraus resultiert, daß der Te.l des Flußmittels, der nicht mehr aus dem Lötspalt entweichen konnte, zwangläufig dem Lot den Zutr.tt in den Lötspalt versperrt. Es ist zwar bei sogenannten Sacklochlötungen bekannt, einen »Notausgang« fur das Flußmittel anzubringen, sofern dies festigke.tsmaßig zulässig ist. Dies erfordert aber zusätzlichen Fertigungsaufwand für die Herstellung von hierzu geeigneten Kanälen. Außerdem besteht d.e Gefahr, daß e.n Teil des flüssigen Lotes durch den »Notausgang« entweicht und daß hierdurch in den Hohlkehlen kerne ausreichenden Lötnähte gebildet werden; diese Hohlkehlen-Lötnähte sind aber Voraussetzung für eine gute Biegewechselfestigkeit der Lötverbindung.This task is accomplished through the application of the characteristic Features of claim 1 solved. The invention is based on the knowledge that "} the disadvantage of bckänmen soldered connections (VDl-Ber.chte), after which the soldering gap mostly only to an insufficient extent is filled with solder, it follows that the part of the Flux that could no longer escape from the soldering gap inevitably flows into the solder Solder gap blocked. It is known for so-called blind hole soldering, an "emergency exit" for that To apply flux, provided that it is firm is permissible. However, this requires additional manufacturing effort for the production of this suitable Channels. There is also the danger that part of the liquid solder will escape through the "emergency exit" and that this cores sufficient solder seams are formed in the fillets; these fillet soldered seams but are a prerequisite for good fatigue strength of the soldered joint.

Der Erf^;nder beschreitet demgegenüber einen anderen Weg indem er durch eine ausreichende Bemessung der erfindungsgemäß vorgesehenen Rillen dafür sorgt daß sich diese nicht völlig mit Lot füllen, sondern daß dort das Lot zusätzliche Hohlkehlen-Lötnähte bildet und daß sich der verbleibende Rest der Rillen mit Flußmittel füllen kann. Es kommt also wesentlich darauf an,The Erf ^; In contrast, nder takes a different approach by ensuring that the grooves provided according to the invention are adequately dimensioned to ensure that they are not completely filled with solder, but that the solder forms additional fillet soldered seams there and that the remainder of the grooves can be filled with flux. So it is essential

daß die SeitAwände der Rillen wenigstens angenähert senkrecht zur Letfläche angeordnet sind. Hierdurch und durch die im Anspruch 1 angegebenen Mindestabmessungen unterscheiden sich die Rillen grundsätzlich von den Rillen der bekannten Lötverbindung gemäß dem Buch von L ü d e r. Dort unterliegen nämlich die Rillen infolge ihrer sehr kleinen Querschniusabmessungen der Kapillarwirkung und sind somit stets völlig mit Lot ausgefüllt. Sie sind dadurch nicht in der Lage, Hohlkehlen-Lötnähte zu bilden und etwa vorhandenem Flußmittel, das nicht mehr nach außen entweichen kann. Platz zu bieten.that the side walls of the grooves are arranged at least approximately perpendicular to the let surface. Through this and by the minimum dimensions specified in claim 1, the grooves differ fundamentally of the grooves of the known solder joint according to the book by Lü d e r. There they are subject to Grooves due to their very small cross-sectional dimensions the capillary action and are therefore always completely filled with solder. As a result, you will not be able to weld fillet seams to form and any flux present that can no longer escape to the outside. To offer space.

Im Ergebnis bietet somit die Erfindung den Vorteil, daß der Füllungsgrad des Lötspaltes mit Lot beträchtlich erhöht wird oder daß jedenfalls mit größerer Sicherheit ein hoher Füllungsgrad erreicht wird, und zwar ohne besonderes Zutun der ausführenden Person; d. h„ die Lötverbindung kann auch serienmäßig in weitgehend selbsttätig arbeitenden Lötvorrichtungen hergestellt werden. Einerseits durch den höheren Füllungsgrad im Lötspalt und andererseits durch die zusätzlich gebildeten Hohlkehlen-Lötnähte wird eine beträchtliche Steigerung der Festigkeit der Lötverbindung, insbesondere der Biegewechselfestigkeit, erreicht. As a result, the invention thus offers the advantage that the degree of filling of the soldering gap with solder is considerable is increased or that in any case a high degree of filling is achieved with greater certainty, and without any special action on the part of the person carrying out the work; d. h “The soldered connection can also be made as standard in largely automatic soldering devices are produced. On the one hand due to the higher degree of filling in the soldering gap and, on the other hand, through the additionally formed fillet soldered seams, a considerable Increase in the strength of the soldered connection, in particular the flexural fatigue strength, achieved.

Das günstige Ergebnis wird offensichtlich auch dadurch erzielt, daß sich das flüssige Lot entlang der inneren (von den Rillen gebildeten) Hohlkehlen genau so rasch ausbreitet wie entlang der äußeren Hohlkehlen, und daß somit zumindest ein Teil des Flußmitttis rascher aus dem Lötspalt verdrängt wird als beim Nicht-Vorhandensein von Rillen, oder bei der Verwendung von Rillen mit der aus dem Buch von L ü d e r bekannten Querschnittsform und -größe. Mit anderen Worten: Durch die Erfindung wird dafür gesorgt, daß bis zur vollständigen Ausbreitung von flüssigem Lot entlang der äußeren Hohlkehle, solange also ein Ausgang für entweichendes Flußmittel offensteht, eine größere Teilmenge des Flußmittels aus dem Lötspalt verdrängt wird.The favorable result is obviously achieved in that the liquid solder along the inner coves (formed by the grooves) spreads out just as quickly as along the outer coves, and that thus at least a part of the flux center is displaced more quickly from the soldering gap than in the absence of it of grooves, or when using grooves with the one known from the book by Lü d e r Cross-sectional shape and size. In other words, the invention ensures that up to complete spread of liquid solder along the outer fillet, so as long as an exit for escaping flux is open, displaced a larger portion of the flux from the soldering gap will.

Im Anspruch 2 sind Querschnittsabmessungen für die Rillen angegeben, die sich bei Versuchen als besonders günstig erwiesen haben. Durch die Ausbildung der Lötfläche des einen Bauteiles gemäß Anspruch 3 wird das genaue Positionieren der Bauteile zueinander erleichtert. Man wird hierbei zweckmäßig das eine Bauteil vor dem eigentlichen Lötvorgang auf das andere Bauteil aufsetzen, gegebenenfalls unter Einsatz einer die genaue Lage des einen Bauteils bestimmenden Hilfseinrichtung. Durch das Vorsehen der »am anderen Bauteil anliegenden Flächenteile« erübrigt sich einerseits eine Halteeinrichtung zum Einstellen der geforderten Lötspaltweite. Andererseits kann auch auf ein gegenseitiges Anpressen der beiden Bauteile verzichtet werden, so daß flüssiges Lot auch in den Teil des Lötspaltes eindringen kann, in dem die beiden Bauteile aneinander anliegen.In claim 2, cross-sectional dimensions for the grooves are given, which prove to be special in tests have proven favorable. The formation of the soldering surface of a component according to claim 3 is the precise positioning of the components to each other facilitated. One component is expediently presented here place the actual soldering process on the other component, if necessary using the exact one Position of the auxiliary device determining a component. By providing the »on the other component adjacent surface parts «on the one hand, a holding device for setting the required soldering gap width is unnecessary. On the other hand, it is also possible to dispense with pressing the two components against each other, so that liquid solder can penetrate into the part of the soldering gap in which the two components come together issue.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigtAn exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. In it shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Turbinenschaufelrad eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers,F i g. 1 shows a longitudinal section through a turbine blade wheel of a hydrodynamic torque converter,

F i g. 2 eine Ansicht auf die Stirnflächen zweier Schaufeln des Schaufelrades in Richtung der Pfeile H-II der Fi g. 1,F i g. 2 shows a view of the end faces of two blades of the impeller in the direction of the arrows H-II the Fi g. 1,

F i g. 3 einen stark vergrößerten Querschnitt durch die Lötverbindung zwischen einer Schaufel und dem Schaufelkörper nach Linie HI-IlI der F i g. 2,F i g. 3 shows a greatly enlarged cross section through the soldered connection between a blade and the Blade body according to line HI-III of FIG. 2,

Fig.4 eine Ansicht auf eine der Schaufeln in Richtung des Pfeiles IV der F i g. 2 im Zustand vor dem Lötvorgang.4 shows a view of one of the blades in the direction of of arrow IV of FIG. 2 in the state before the soldering process.

Das in der Zeichnung dargestellte Turbinenschaufelrad umfaßt einen Schaufelradkörper tO mit einer Nabe 11, mehrere aus gezogenem Profilmaterial hergestellte Schaufeln 12 und eine Deckscheibe 13. Die Schaufeln 12 sind durch Hartlöten unter Verwendung eines Flußmittels bei einer Löttemperatur zwischen 610 und 71O⁰C m<t dem Radkörper 10 einerseits und der Deckscheibe 13 andererseits verbunden.The turbine blade wheel shown in the drawing comprises a blade wheel body t0 with a hub 11, several blades 12 made of drawn profile material and a cover plate 13. The blades 12 are brazed using a flux at a brazing temperature between 610 and 710 ⁰ C m <t dem Wheel body 10 on the one hand and the cover plate 13 on the other hand connected.

In F i g. 3 ist ein Lötspalt zwischen einer der Schaufeln 12 und dem Radkörper 10 mit 20 bezeichnet; seine Spaltweite s beträgt 0,05 bis 0,1 mm. Diese Spaltweite wird dadurch genau eingehalten, daß in jeder Schaufelstirnseite an jedem Schaufelende eine Erhebung 21, 22 von der Höhe der Spaltweite vorgesehen ist (F i g. 4). Diese Erhebungen bilden somit direkt am Radkörper 10 bzw. an der Deckscheibe 13 anliegende Flächenteile der Lötfläche der Schaufel 12, während der übrige Teil 23 der Lötfläche sich in einem Abstand der genannten Spaltweite s vom Radkörper bzw. der Deckscheibe befindet. Dieser Abstand ist in Fig.4 übertrieben groß dargestellt.In Fig. 3, a soldering gap between one of the blades 12 and the wheel body 10 is designated by 20; his Gap width s is 0.05 to 0.1 mm. This gap width is precisely adhered to in that in each blade face an elevation 21, 22 at the height of the gap width is provided at each blade end (FIG. 4). These elevations thus form surface parts directly on the wheel body 10 or on the cover disk 13 the soldering surface of the blade 12, while the remaining part 23 of the soldering surface is at a distance from said Gap width s from the wheel center or the cover disc is located. This distance is exaggerated in Figure 4 shown.

Die Lötflächen jeder Schaufel weisen einige längsgerichtete Rillen 25 auf, deren Seitenwände 26 senkrecht zur Lötfläche stehen. Die Tiefe a dieser Rillen beträgt 0,5 bis 0,7 mm und die Breite bO,8 bis 1,0 mm.The soldering surfaces of each blade have some longitudinal grooves 25, the side walls 26 of which are perpendicular to the soldering surface. The depth a of these grooves is 0.5 to 0.7 mm and the width b0.8 to 1.0 mm.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, bildet das gestrichelt schraffierte Lot die üblichen äußeren Hohlkehlen-Lotnähte 30 und gemäß der Erfindung zusätzlich in jeder Rille 25 zwei innere Hohlkehlen-Lotnähte 31, die je nach der Rillenbreite b in der Mitte der Rille mehr oder weniger ineinanderlaufen. Soweit die Rillen 25 nicht vom Lot ausgefüllt sind, kann sich darin mehr oder weniger das im Lötspalt verbleibende Flußmittel 32 ansammeln. As shown in FIG. 3, the dashed hatched solder forms the usual outer fillet solder seams 30 and, according to the invention, two inner fillet solder seams 31 in each groove 25 which, depending on the groove width b, more or less merge into one another in the middle of the groove. If the grooves 25 are not filled by the solder, the flux 32 remaining in the soldering gap can collect therein more or less.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

is split.

Patent claims:

! Hard-soldered connection made using a carbon black agent at soldering temperatures of 610 to / ΐυ u between two components, which form a large-area soldering gap between them of a definable gap width (S = 0.05 to 02 mm) also fills the fillets formed by the two components, thereby ge ^ """ ^1. ^" net. that the soldering surface forming the soldering gap (20) of at least one component (12) has grooves (25) with side surfaces (26) which are at least approximately perpendicular to the soldering surface, the minimum depth (a) of the grooves (25) being 0.4 mm and the minimum width (DJ is 0.6 mm.

2. Solder connection according to claim 1, characterized in that the depth (a) of the grooves (25) is 0.5 to 0.7 mm and the width (b) is 0H to 1.0 mm.

3 solder connection according to claim 1 or α, characterized in that the soldering surface of the one Component (12) is divided into directly on the other Component (10, 13) adjacent surface parts (21, 22) and

in those surface parts (23) which are located from the other component at a distance (s) from the size of the specified soldering gap width.

4 Blade wheel for a turbo machine, the individual blades of which are made of drawn profile material or are made by precision casting, characterized in that the connection between the Blades (12) and the wheel body (10, 13) according to one of claims 1 to 3 is formed.