DE2805345A1

DE2805345A1 - Elektrodenrolle zum einbau in widerstandsschweissmaschinen

Info

Publication number: DE2805345A1
Application number: DE19782805345
Authority: DE
Inventors: Armin S Dipl Ing Dr Janitzki; Karl E Dipl Phys Dr Saeger
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Solutions GmbH
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1979-08-23
Also published as: DE2805345B2; DE2857121B1; DE2857121C3

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Elektrodenrolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Elektrodenrolle ist aus dem DE-GM 73 57 001 bekannt. Bei der bekannten Elektrodenrolle befindet sich zwischen dem Stator und dem Rotor ein nach außen dicht abgeschlossener Ringspalt, der mit einer eutektischen Legierung von Gallium und Indium (Schmelepunkt 15,# C) oder Gallium, Indium und Zinn (Schmelzpunkt 14 C) gefüllt ist, welche beim Betrieb der Elektrodenrolle flüssig ist und die zum Schweißen benötigte elektrische Eadergie vom Stator auf den Rotor überträgt.
Ein wesentliches Problem liegt bei diesen Elektroden darin, daß der Rotor und der Stator aus Kupfer bestehen, weil Kupfer die nötige hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Kupfer ist jedoch in der Gallium-Indium-Legierung löslich. Die Folge davon ist, daß mit zunehmender Anreicherung-von Kupfer in der Indium-Gallium-Legierung deren Schmelzpunkt rasch ansteigt und zumindest oberhalb der gewöhnlichen Raumtemperatur liegt, so daß die Elektrodenrolle vor der Inbenutzungsnahme erst aufgeheizt werden muß, damit die Indium-#allium-Legierung schmilzt und der Rotor wieder drehbar ist. Bei zunehmend höherem Schmelzpunkt wird schließlich ein Punkt erreicht, von dem an die Elektrodenrolle überhaupt nicht mehr verwendbar ist.
Um dem zu begegnen, sind bei der bekannten Elektrodenrolle im Bereich des Ringspaltes sowohl der Rotor als auch der Stator mit einer Hartchrom- oder Hartchrom-Vanadiumschutzschicht versehen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß diese Schutzschichten die in sie gestellten Erwartungen nicht erfüllen und den Betriebsbedingungen, denen die Elektrodenrolle unterliegt, nicht standhalten. Die Betriebsbedingungen sind im wesentlichen gekennzeichnet durch im Bereich zwischen Raumtemperatur und 200 C häufig wechselnde Temperaturen und den Angriff der #allium-Indium-Legierung bei diesen Temperaturen. Anscheinend bilden sich unter diesen Bedingungen in der Hartchrom-(Vanadium-) Schicht Risse, durch die hindurch das Kupfer dann herausgelöst wird. Chrom hat den weiteren Nachteil, daß es von der Gallium-Indium-Legierung schlecht benetzt wird, was wohl von der oberflächlichen Passivierung durch Anlagerung von Sauerstoff herrührt. Die schlechte Benetzbarkeit bewirkt einen relativ hohen Kontaktübergangswiderstand, weshalb sich die Elektrodenrolle im Betrieb verstärkt erwärmt. Die verstärkte Erwärmung wiederum bewirkt eine beschleunigte Auflösung des Kupfers, welches durch die Risse in der Hartchromschicht hindurch von der flüssigen Gallium-Indium-Legierung angegriffen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den aus Kupfer bestehenden Stator und Rotor durch einen verbesserten ueberzug und ggfs. Zusätze zur Gallium-Indium-Legierung vor dem Angriff der Gallium-Indium-Legierung bei zwischen Raumtemperatur und 200 C wechselnden Temperaturen besser zu schützen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine wenigstens im Bereich des Ringspaltes zwischen Rotor und Stator auf diesen stromlos abgeschiedene Nickelschicht, die vorzugsweise 2 - 20 dick ist. Die besten Ergebnisse werden mit einer 8 - 16 dicken Nickelschicht erzielt.
Die Nickelschicht schützt das darunterliegende Kupfer zuverlässig vor dem Angriff der Gallium-Indium-Legierung und läßt sich durch diese auch einwandfrei benetzen.
Aus der US-PS 1 948 687 ist es im Zusammenhang mit elektrischen Schaltern, bei denen der elektrische Kontakt durch flüssiges Gallium oder eine flüssige Galliumlegierung hergestellt wird, bereits bekannt, daß Nickel als Werkstoff für in Gallium eintauchende Schaltelektroden in Betracht kommt, weil Nickel sich in Gallium praktisch nicht löst. Elektrodenrollen zum Schweißen aus Massiv-Nickel sind jedoch wegen der nur ein Viertel der Leitfähigkeit des Kupfers betragenden elektrischen Leitfähigkeit des Nickels nicht gut geeignet. Daß sich die nunmehr erfindungsgemäß vorgeschlagene stromlose Vemiclcelung derart gut bewähren wurde, konnte - soweit wegen der verwickelten und noch weitgehend ungeklärten Vorgänge der Korrosion ton Metallen in flüssigen Metallen überhaupt theoretische Vorhersagen möglich sind - angesichts des Versagens der bisher verwendeten Eartchros- (Vanadium-) Schichten nicht erwartet werden.
Es hat sich gezeigt, daß das Korrosionsverhalten weiter verbessert werden kann durch einen Zusatz von Zink zur flüssigen tontaktlegierung, die vorzugsweise neben den Eauptkoiponenten Galliui und Iadiui noch Zinn und Zink enthält. Besonders bewährt hat sich der Einsatz einer Vierstofflegierung aus 58 -64 Gew.-% Gallium 22 - 28 Geww Indium, 10 - 15 Get.-% Zinn und 0X2 - 2 Gew.-# Zink. Diese Legierung scheint auch noch bessere Benetzungseigenscbsften zu haben.
Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch eine Elektrodenrolle im Schnitt. Der Rotor 1 ist unter Bildung eines Ringspaltes 3 drehbar auf dem Stator 2 angeordnet. Zwischen beiden befinden sich Lagerbuchsen 4 aus Eunststoff, welche den Ringspalt 3 auch nach außen abdichten. Im Bereich des Ringspaltes 3, der mit der Indium-#aliium-Legierung gefüllt ist, und der Lagerbuchsen 4 sind der Rotor 1 und der Stator 2 mit einer dünnen, stromlos -abgeschiedenen #Nickelsschicht überzogen. Die Gallium-Indium-Legierung kann durch eine verschließbare Bohrung im Rotor 1 in den Ringspalt 3 eingefüllt werden. Die Stromzufuhr erfolgt über den Stator 2.
Leerseite

Claims

Elektrodenrolle zum Einbau in Widerstandsschweißmaschinen Äzis#rüche: Elektrodenrolle zum Einbau in Widerstandsschweißmaschinen mit einem innenliegenden/*#tator und einem auf diesem gelagerten Rotor, die durch eine niedrigschmelzende, vorzugsweise eutektische Legierung mit Gallium und Indium als Rauptbestandteil miteinander elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) und der Stator (2) wenigstens im Bereich des Ringspaltes (3) zwischen beiden mit einer stromlos abgeschiedenen Wickelschicht versehen ist.
2. Elektrodenrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelschicht 2 - 20 /um, vorzugsweise 8 - 16 dick ist.
* oder außenliegenden 3. Elektrodenrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mit Gallium und Indium als Hauptbestandteil auch Zinn und Zink enthält.
4. Elektrodenrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 58 - 64 Gew.-% Gallium, 22 - 28 Gew.-% Indium, 10 - 15 Gew.-6/o Zinn und 0,2 -2 Gew.-% Zink besteht.