DE720629C

DE720629C - Verfahren und Vorrichtung zum Verloeten von Gegenstaenden aus Aluminium untereinander oder mit Gegenstaenden aus anderen Metallen

Info

Publication number: DE720629C
Application number: DES132275D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Dr Heinz Barwich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-05-28
Filing date: 1938-05-28
Publication date: 1942-05-11
Also published as: DE735861C

Description

Verfahren -und Vorrichtung zum Verlöten von Gegenständen aus Aluminium untereinander oder mit Gegenständen aus anderen Metallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten von Teilen aus Aluminium untereinander oder mit Teilen aus anderen Metallen. Aluminium läßt sich bekanntlich nicht in der gleichen Weise löten wie andere Metalle. Zur Verlötung von Aluminiumteilen untereinander oder finit anderen Metallteilen sind vielmehr besondere Lote und Flußmittel erforderlich. Weichlote kann man auf Aluminiumteilen gelegentlich auch durch Einreiben zum Haften bringen, Hartlote erfordern jedoch durchweg ein Flußmittel.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Löten von Aluminium zu schaffen, das es erlaubt, die üblichen Weich- oder Hartlote zu verwenden und die Lötverbindungen in einfachster Weise herzustellen. Erfindungsgemäß werden die zu verlötenden Teile wenigstens an der Lötstelle während des Aufbringens des Lotes oder .während des- Lötvorganges in mechanische Schwingugen hoher Frequenz, beispielsweise einer solchen von Io ooo bis 2o ooo Schwingungen in der Sekunde, versetzt. Der reine Lötvorgang unterscheidet sich sonst bei dem Verfahren nach der Erfindung in keiner Weise von dem bei einer einfachen Lötung üblichen Vorgange, wie er etwa bei der Verlötung von Kupferteilen mittels Zinn zur Anwendung kommt. Irgendwelche Flußmittel sind bei dem Verfahren nach der Erfindung sowohl bei der Weichlötung als auch bei der Hartlötung nicht erforderlich.
Beim Verlöten von Blechbüchsen ist es bekannt, die Blechbüchsen zu erwärmen und in dem Augenblick, in welchem das Lot flüssig wird, durch einen Hammerschlag in leicht zitternde Bewegung zu versetzen. Mit dem Verfahren nach der Erfindung hat jedoch dieses bekannte Verfahren nichts zu tun. Das bekannte Verfahren hat offensichtlich lediglich den Zweck, das bereits vorher auf das Blech der Büchse aufgebrachte und zum Zwecke des Verschließens der Büchse ' geschmolzene Lotmetall besser zu verteilen, um eine fugenlose Verbindung zu erreichen. Bei dem `'erfahren nach der Erfindung dagegen liegt eine ganz andere Aufgabe vor Die Schwierigkeit der Aluminiumlötung besteht bekanntlich darin, daß die auf :dem leich oxydierbaren Aluminium stets vorhandten Oxydschicht durch die zum Zwecke des Lötens vorgenommene Erhitzung noch verstärkt wird, so daß das Lot, welches dann auf die Oberfläche des Körpers aufgetragen wird, nicht haften kann. Wenn nun erfindungsgemäß lediglich durch hochfrequente mechanische Schwingbewegungen des zu lötenden Körpers ein einwandfreies Haften des Lotes an den Aluminiumteilen erreicht wind, so kann man sich diese Wirkung folgendermaßen erklären. Durch die Anwendung der hochfrequenten mechanischen Schwingbewegungen wird die feine Oxydhaut von der Oberfläche des Körpers losgesprengt, und zwar in Form feiner Einzelteilchen, welche mit dem auf die Oberfläche aufgebrachten flüssigen Lot eine Emulsion bilden. Das Oxyd verteilt sich also äußerst fein in dem Lot, welches in fast reinem Zustande mit der reinen Aluminiumoberfläche in Berührung kommt und an dieser fest anhaftet. Auf diese Weise gelingt es also, die störenden Wirkungen der bei Aluminium. äußerst rasch erfolgenden Oberflächenoxydation zu beseitigen und in einfacher Weise feste Aluminiumlötverbindungen herzustellen. Die Anwendung mechanischer Schwingbewegungen hoher Frequenz, insbesondere von Ultraschallfrequenz, ist zur Behandlung von Metallen bereits bekannt. So ist sie beispielsweise zur Werkstoffprüfung sowie zur Entgasung metallischer Schmelzen bekannt. Doch auch mit diesem Verfahren hat das Verfahren nach der Eifindung nichts zu tun, da es sich bei dem Verfahren nach der Erfindung um eine völlig andere Aufgabe und um ganz andere zu überwindende Schwierigkeiten handelt.
Die mechanischen Schwingungen können den zu verlötenden Körpern auf verschiedene Weise erteilt werden. Besonders vorteilhaft ist .es, irgendeinen Körper, z. B. ein Rohr, in Schwingungen zu versetzen und den Körper `nährend des Lötvorganges oder während des Aufbringens des Lotes auf seine Oberfläche gegen diesen Körper zu stützen, so daß die Schwingungen des Hilfskörpers dem zu verlötenden Körper mitgeteilt werden. Ein Beispiel, wie dies praktisch durchgeführt werden kann, ist in Fig. i dargestellt.
In dieser bedeutet i ein Nickelrohr, an dessen unterem Ende ein unten geschlossenes kupfernes Ansatzrohr a hart angelötet ist. Nahe dein oberen Ende des Nickelrohres "z ist eine Magnetspule 3 angeordnet, welche von hochfrequenten Strömen gespeist wird, die einem Hochfrequenzsender 15 entnommen werden. Durch die Wirkung der Magnet-%sPnle 3 gerät das Rohr i mit seinem Ansatz a ',in, hochfrequente mechanische Schwingungen. 'Der obere Teil des Nickelrohres wird zwecks Abführung der durch die magnetischen Verluste erzeugten Wärme gekühlt. Zu diesem Zweck ist unter Zwischenlage einer Gummidichtung .a. über das Rohr i, etwa bis zur Mitte seiner Länge, ein Glaskörper 5 geschoben und in das Rohr i hinein ein dünneres Glasrohr 6 gesteckt. Das Innere des Rohres i ist durch ein Nickelblech ; nach unten abgeschlossen. Das Kühlwasser tritt durch die obere Öffnung des Rohres G in das Nickelrohr i, kehrt an dem Blech 7 um und strömt durch den Hohlraum des Glasgefäßes und den Ansatzstutzen 8 zur Kühlwasseranlage (gegebenenfalls Rückkühlanlage) zurück. Soll nun auf das Aluminiumblech 9 zum Zwecke der Verbindung mit einem anderen Aluminiumteil oder einem Körper aus einem anderen Metall auf einem Teil seiner Oberfläche ein Zinnbelag io aufgebracht werden, so ist der Vorgang bei der Herstellung des Belages folgender: Das Aluminiumblech wird zunächst von unten her, z. B. mittels eines Bunsenbrenners i i, erhitzt, sodann unter weiterer Erhitzung gegen das abgerundete Ende des kupfernen Rohransatzes -a gepreßt. welcher in der beschriebenen Weise in mechanische Schwingungen versetzt wird. Gleichzeitig wird Lot auf die Oberfläche der .@,luminiumplatte 9 aufgebracht und bei fortwährender Erhitzung mit Hilfe des Rohransatzes 2 über den Teil der Oberfläche, der mit dem Lot bedeckt werden soll, verstrichen. Dies wird so lange fortgesetzt, bis ein ersichtlichgleichmäßiger Überzug entstanden ist.
Die Lötung kann dann z. B. mit Hilfe eines gebräuchlichen Lötkolbens erfolgen. Man preßt dabei die zu verlötenden Teile so an das in Schwingungen befindliche Rohr -z an, daß die Schwingungen verläßlich auf die zu verlötenden Teile übertragen werden. Die Lötstelle wird wie sonst mit dem Lötkolben behandelt: wesentlich bleibt dabei stets. daß die Teile an der Lötstelle mechanische Schwingungen erfahren. Dabei kann man etwa von der Seite her mit dem Lötkolben an die Lötstelle herangehen. Man kann aber ebenso gut auch die ganze Anordnung in umgekehrter Richtung aufstellen, so daß der Rohransatz a nach oben weist. die zu verbindenden Teile auflegen und die Lötung mit Hilfe des Kolbens von oben her vornehmen.
Ebenso ist es auch möglich, das Lot zwisehen die beiden zu verbindenden Teile einzulegen, die beiden Teile gegen den schwingenden Rohransatz zu pressen und zu erhitzen. Auf diese Weise lassen sich sehr haltbare Verbindungen erzielen.
Das beschriebene Verfahren eignet sich auch sehr gut zum Überziehen von Drähten oder Drahtbündeln mit Zinn, beispielsweise bei der Herstellung von Kabelendverschlüssen. Bei dem dazu zur Anwendung kommenden Verfahren werden, wie Fig.2 zeigt, die Drähte 12 in einen mit flüssigem Zinn 13 gefüllten Behälter 14. eingetaucht und dieser Behälter in der beschriebenen Weise in Schwingungen versetzt. Die Schwingbewegungen übertragen sich dann von dem Behälter auf das flüssige Lot und von diesem auf die zu überziehenden Drähte. Um eine noch bessere Übertragung der Schwingbewegungen vom Behälter auf die Drähte zia erzielen, ist es zweckmäßig, die Drähte beim Eintauchen an irgendeine Stelle des schwingenden Behälters, beispielsweise an den Boden, anzudrücken.
Es ist natürlich auch möglich, die Drähte selbst in mechanische Schwingungen zu versetzen, indem man sie etwa in ein Rohr oder eine sonstige metallische Halterung einspannt, welche Schwingungen ausführt.
Soll mit der Aluminiumplatte 9 z. B. eine andere Aluminiumplatte verlötet werden, kann man diese in gleicher Weise behandeln, die überzogenen Flächenteile aufeinanderlegen und unter neuerlicher Erhitzung miteinander verbinden.
Die obigen Ausführungen zeigen, daß man mit dem Verfahren nach der Erfindung mit wenig Handgriffen die verschiedensten Aluminiumlötverbindungen herstellen und dabei auch in verschiedener Weise vorgehen kann.
Je näch der Stärke der zu verbindenden Teile kann die günstigste Wirkung mit verschiedenen Frequenzen der mechanischen Schwingungen erreicht werden. Bei Massenfertigung, für welche sich das Verfahren sehr gut eignet, kann man z. B. für eine Reihe von Werkstücken die günstigste Frequenz einstellen und sodann die Lötung der einzelnen Stücke der Reihe nach vornehmen. Die günstigsten Frequenzen liegen, wie zahlreiche Versuche ergeben haben, im allgemeinen außerhalb der Hörfrequenzen, was einen Vorteil bedeutet, da die Lötvorrichtung dann völlig lautlos arbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Verlöten von Gegenständen aus Aluminium untereinander oder mit Gegenständen aus anderen Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verlötenden Körper während des Aufbringens des Lotes oder während des Lötvorganges wenigstens an der Lötstelle in mechanische Schwingungen hoher Frequenz, beispielsweise io ooo bis 20 000 Schwingungen in der Sekunde, versetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile beim Löten gegen einen Hilfskörper (2) gepreßt werden, der seinerseits in mechanische Schwingungen versetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile durch Anpressen an einen schwingenden Hilfskörper (2) in mechanische Schwingungen versetzt werden und die Lötung in üblicher Weise mittels eines Lötkolbens vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstelle durch eine Gasflamme (ii) oder in anderer bekannter Weise erhitzt wird und das Verstreichen des Lotes mit Hilfe des schwingenden Hilfskörpers (2) vorgenommen wird.
5. Verfahren zum überziehen- von Aluminiumdrähten oder Bündeln solcher Drähte nach Anspruch i durch Eintauchen in flüssiges Lot, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (12) oder das ,das flüssige Lot (13) enthaltende Gefäß (1¢) in mechanische Schwingungen versetzt werden. -
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskörper die Form eines Rohres (i) besitzt, welches an einem Ende durch eine vorzugsweise abgerundete Kappe (2) verschlossen ist, gegen die die zu verlötenden Teile gepreßt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rührförmige Hilfskörper aus einem Nickelrohr (i) besteht, welches durch eine mit hochfrequentem Strom gespeiste Magnetspule (3) in mechanische Schwingungen versetzt wird und an seinem unteren i Ende durch eine mit ihm vorzugsweise durch Hartlötung verbundene Kupferkappe (2) abgeschlossen ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der i Teil des Rohres (i), welcher sich unter dem Einfluß des magnetischen Wechselfeldes erhitzt, künstlich gekühlt: wird. g. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Rohres (i) durch ein flüssiges, vorzugsweise umlaufendes Kühlmittel erfolgt. Io. Vorrichtung nach Anspruch ä und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelrohr (i) durch eine Querwand (7) in zwei Teile geteilt und durch das offene Ende des Rohres bis in die Nähe der Querwand ein zur Zuführung des flüssigen Kühlmittels dienendes Rohr (6) eingeführt ist, welches von einem gegebenenfalls einen Teil des Metallrohres mit umhüllenden, zur Rückführung des Kühlmittels dienenden Mantel (,,) umschlossen ist.