DE2805345B2 - Elektrodenrollenanordnung an einer elektrischen Widerstandsschweißmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Elektrodenrollenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Elektrodenrollenanordnung ist aus dem DE-GM 73 37 001 bekannt Bei der bekannten Elektrodenrollenanordnung befindet sich zwischen dem Stator und dem Rotor ein nach außen dicht abgeschlossener Ringspalt der mit einer eutektischen Legierung von Gallium und Indium (Schmelzpunkt 15,5 C) oder Gallium, Indium und Zinn (Schmelzpunkt 14C) gefüllt ist, welche beim Betrieb der Elektrodenrollenanordnung flüssig ist und die zum Schweißen benötigte elektrische Energie vom Stator auf den Rotor überträgt.

Ein wesentliches Problem liegt bei diesen Elektrodenrollenanordnungen 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 Elektrodenrollenanordnung vor der Inbenutzungsnahme erst aufgeheizt werden muß, damit die Indium-Gallium-Legierung schmilzt und der Rotor wieder drehbar ist. Bei zunehmend höherem Schmelzpunkt wird schließlich ein Punkt erreicht, von dem an die Elektrodenrollenanordnung überhaupt nicht mehr verwendbar ist.

Um dem zu begegnen, sind bei der bekannten Elektrodenrollenanordnung 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 Elektrodenrollenanordnung unterliegt, nicht standhalten. Die Betriebsbedingungen sind im wesentlichen gekennzeichnet durch im Bereich zwischen Raumtemperatur und 200 C häufig wechselnde Temperaturen und den Angriff der Galliuir-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 Elektrodenrollenanordnung 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.

Bei einer aus der FR-PS 15 33146 bekannten Elektrodenrollenanordnung ist es bekannt den aus Kupfer bestehenden Stator und Rotor zum Schutz vor dem Angriff von flüssigem Gallium mit einer Schutzschicht aus Tantal oder Iridium zu überziehen. Dieser Weg ist zwar gangbar, jedoch außerordentlich aufwendig. Der Einsatz von Tantal ist unverhältnismäßig teuer und galvanische Beschichtungsverfahren sind nicht bekannt Bekannt sind die Schmelzflußelektrolyse und das Sprengplattieren als Beschichtungsverfahren, die beide sehr aufwendig sind.

Gegen die Verwendung von Iridium spricht daß es fast ebensoviel kostet wie Platin, was sich bei der hohen Dichte von 22,4 g/cm³ besonders schwerwiegend auswirkt Galvanische Verfahren zur Beschichtung sind zwar bekannt jedoch erzeugt man mit ihnen schwerlich Überzüge mit konstanter Dicke, was die Voraussetzung für einen sparsamen Einsatz des Iridiums wäre. Das alternativ mögliche Bedampfen mit Iridium ist wegen des niedrigen Dampfdrucks bzw. hohen Siedepunktes (4600 C) des Iridiums sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, den aus Kupfer bestehenden Stator und Rotor mit einem mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbaren und dem Angriff der Gallium-Indium-Legierung bei zwischen Raumtemperatur und 200C wechselnden Temperaturen widerstehenden Überzug zu versehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schutzschicht eine stromlos abgeschiedene Nickelschicht ist, die vorzugsweise 2—20μΐη dick ist. Die besten Ergebnisse werden mit einer 8— 16μιτι 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 19 48 687 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 Vernickelung derart gut bewähren würde, konnte — soweit wegen der verwickelten und noch weitgehend ungeklärten Vorgänge der Korrosion von Metallen in flüssigen Metallen überhaupt theoretische Vorhersagen möglich sind — angesichts des Versagens der bisher verwendeten Hartchrom-(Vanadium)Schichten nicht erwartet werden.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Elektrodenrollenanordnung im Schnitt. Der Rotor 1 ist unter Bildung eines Ringspaltes 3 drehbar auf dem Stator 2 angeordnet. Zwischen beiden befinden sich Lagerbuchsen 4 aus Kunststoff, welche den Ringspalt 3 auch nach außen abdichten. Im Bereich des Ringspaltes 3, der mit der Indium-Gallium-Legierung gefüllt ist, und der Lagerbuchsen 4 sind der Rotor 1 und der Stator 2 mit

einer dünnen, stromlos abgeschiedenen Nickelschicht überzogen. Die Gallium-lndium-Legierung kann durch eine verschließbare Bohrung im Rotor 1 in den Ringspait 3 eingefüllt werden. Die Stromzufuhr erfolgt über den Stator 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrodenrollenanordnung an einer elektrischen Widerstandsschweißmaschine mit einem Stator und einem Rotor, die durch eine in einem Ringspalt zwischen ihnen befindliche, niedrigschmelzende Legierung mit Gallium und Indium als Hauptbestandteil miteinander elektrisch leitend verbunden und im Bereich des Ringspalts mit einer metallischen Schutzschicht versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine stromlos abgeschiedene Nickelschicht ist

2. Elektrodenrollenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht 2—20 um, vorzugsweise 8—16 μπι dick ist