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Lötgerät Es ist bekannt, beim Löten auf die Lötstelle Schall- oder
Ultraschallschwingungen einwirken zu lassen. Dieses Verfahren ist besonders beim
Löten von Aluminium und anderen schwer lötbaren Metallen vorteilhaft. Die Schwingungen
können hierbei entweder unmittelbar in dem zu lötenden Werkstück erregt werden,
oder sie können dem Werkstück mittelbar über den Lötbolzen zugeführt werden. Es
ist beispielsweise bekannt, einen gewöhnlichen, z. B. elektrisch beheizten Lötkolben
zu verwenden und an diesen einen magnetostriktiven Schwingungserzeuger anzubauen;
der magnetostriktive Schwingkörper ist hierbei mit dem Lötbolzen des Lötkolbens
fest verbunden, so daß sich die Schwingungen des Schwingkörpers auf den Lötbolzen
und über diesen auf das Werkstück übertragen. Das Lötgerät nach der Erfindung ist
einem solchen Lötkolben ähnlich, unterscheidet sich aber von diesem durch seine
erfindungsgemäß fortentwickelte, den Arbeitsbedingungen besonders gerecht werdende
Gestaltung. Auch das Lötgerät nach der Erfindung ist mit einem zu Schall- oder Ultraschallschwingungen
erregten Lötbolzen versehen, dessen Schwingungen vorzugsweise elektrisch, insbesondere
magnetostriktiv, erzeugt werden, doch ist es erfindungsgemäß derart ausgebildet,
daß sich der Lötbolzen, die Mittel zu seiner Schwingungserregung und vorzugsweise
auch die Mittel zur Erzeugng der Lötbolzen wärme in einem gemeinsamen Gehäuse befinden,
aus dem das Arbeitsende des Lötbolzens herausragt und das vorzugsweise mit einem
Handgriff versehen ist. Besonders, vorteilhaft ist es, als Mittel zur Schwingungserregung
einen
Schwingungserzeuger mit einem elektrisch; insbesondere magnetostriktiv, erregtexr
Schwingkörper vorzusehen, dessen Schwingkörper mit dem Lötbolzen fest verbunden
und insbesondere koaxial zu diesem angeordnet ist oder vorzugsweise unmittelbar
selbst als Lötbolzen .dient. Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die Vörteile
des Lötgerätes nach der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert.
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Die Fig. z und 2 der Zeichnung zeigen ein Lötgerät nach der Erfindung
im geschnittenen A.ufriß und im Grundriß. Der stabförmige Lötbolzen i ist ein magnetostriktiver
Schwingkörper und besteht beispielsweise aus Nickel. Er ist von der zylindrischen
Erregerwicklung :2 umgeben, die von einem zylindrischen Tragkörper 3 und den beiden
Spulenstirnscheiben q. gehalten wird. Der Tragkörper 3 kann beispielsweise aus Kunststoff
bestehen; zur höheren Festigkeit des Gerätes kann er aber auch aus einem nichtmagnetischen
Metall hergestellt werden und zweckmäßig einen Längsschlitz erhalten, um in ihm
eine unerwünschte Wärmewirkung durch Induktionsströme zu verhüten. Auch die Stirnscheiben
q., sofern sie gleichfalls aus Metall bestehen, erhalten aus dem gleichen Grunde
zweckmäßig einen Schlitz in radialer Richtung. - Um eine Wärmeabstrahlung von dem
heißen Lötbolzen z auf die Erregerwicklung a weitgehend zu verhüten, ist zwischen
diesen beiden Teilen ein Wärmestrahlungsreflektor 5 vorgesehen, .der vorteilhaft
aus einem verspiegelten Glasrohr besteht. Auch :der Spiegelbelag kann zur Verhütung
der induktiven Wärmebildung einen Längsschlitz erhalten. Als Abstandhalter zwischen
dem Tragkörper 3 und dem Reflektor 5 ist, wie in der Zeichnung angedeutet, eine
Asbestschnur eingeklebt: Die Teile z bis 5 befinden sich in dem Gehäuse f, das im
vorliegenden Fälle aus zwei metallischen Halbkugelschalen besteht. Lediglich das
Arbeitsende des Lötbolzens ragt aus dem Gehäuse heraus. Zwischen den beiden Halbkugelschalen
ist ein geringer Luftspalt gelassen, um zu verhüten, daß sich in dem metallischenGehäuse
durchInduktionsströme unerwünschte Wärme bildet. Die Einbauteile des Gehäuses sind
in dieses lose eingesetzt und durch die Nasen 7 des Gehäuses gegen Verschiebung
und Verdrehung geschützt.
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Die Kugelform des Gehäuses hat den Vorteil geringster Oberfläche:
Hierdurch wird auch diejenige Wärme, die das Gehäuse durch Strahlung von der Lötstelle,
z. B. einem Zinnbad, her durch Strahlung aufnimmt, möglichst klein gehalten.
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Die Erregerwicklung :2 ist vorteilhaft so bemessen, daß die von ihr
in dem Lötbolzen z hervorgerufenen Induktionsströme nicht nur zur Schwingungserregung
des magnetostriktiven Lötbolzens dienen, sondern den Lötbolzen gleichzeitig so erwärmen,
daß er " mindestens die Schmelztemperatur des Lötmetalls erreicht. Eine zusätzliche
Erwärmung des Lötbolzens zum Schmelzen des Lötzinns ist bei einer solchen Ausbildung
eines Schall- bzw. 'Ulfraschallötg-erätes 'flicht erforderlich. Wird eine zusätzliche
Wärme trotzdem gewünscht oder benötigt, z. B. zum häufigen Verlöten großer- Werkstücke,
so kann ein einfaches elektrisches Heizelement vorgesehen werden, das innerhalb
oder auch außerhalb des Gehäuses an dem Lötbolzen angebracht wird.
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Besondere Maßnahmen sind zum Wärmeschutz der Erregerwicklung erforderlich.
Es ist beispielsweise möglich, die Wicklung mit einer gegen höhere Temperaturen
unempfindlichen Isolation zu versehen, z. B. durch Einbetten in Keramik oder Einbacken
in Kunstharze; dies ist jedoch im vorliegenden Falle mit Schwierigkeiten verbunden,
da die Wicklung wegen der in ihr fließenden Hochfrequenzströme zweckmäßig aus vieladriger
Hochfrequenzlitze hergestellt werden muß. Einfacher ist es daher, die im Gerät entstehende
Wärme weitgehend von der Wicklung fernzuhalten und sie im übrigen möglichst schnell
ins Freie abzuleiten. Als ein solches Mittel zurr Schutz der Wicklung ist oben bereits
der Reflekter 5 genannt. Zur Wärmeableitung ins Freie kann einerseits das Gehäuse
des Gerätes günstig ausgebildet und können andererseits besondere Wärmeableitmittel
vorgesehen werden: -Die in den eingebauten Teilen des Gehäuses sich entwickelnde
Wärme geht zum Feil durch Wärmestrahlung auf das Gehäuse über und wird von dem Gehäuse
an die umgebende Luft weitergegeben. Bei einer Kugelform des Gehäuses, wie also
im vorliegenden Fälle, ist es hinsichtlich einer weitgehenden Ableitung der Strahlungswärme
ins Freie praktisch- bedeutungslos, welche Oberflächenbeschaffenheit die Innenseite
des Gehäuses hat, da in einem Kugelraum jegliche Strahlung letzten Endes von dem
Kugelgehäuse aufgefangen wird. Bei einer anderen Raumform des Gehäuses ist es jedoch
vorteilhaft, die Gehäuseinnenseite mit einer die Wärmestrahlung gut absorbierenden
Oberfläche zu versehen, insbesondere also schwarz zu halten. Aus den gleichen Überlegungen
heraus ist es vorteilhaft; auch die Außenseite des Gehäuses schwarz zu halten, da
ein schwarzer Körper die Wärme am besten an die Umgebung abstrahlt. Als schwarzerÜberzug
ist beispielsweise eine schwarze Eloxierung vorteilhaft. Auf einen solchen Überzug
der Außenseite kann jedoch gegebenenfalls im Interesse eines gefälligeren Aussehens
des Gerätes verzichtet werden, sofern andere Mittel zur hinreichenden Wärmeableitung
vorgesehen sind; beispielsweise kann das Gehäuse außen verspiegelt werden, damit
es möglichst wenig Strahlungswärme von der Lötstelle her auffängt. Als ein solches
zusätzliches Wärmeableitungsmittel ist bei dem Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung
ein rohrförmiger Wärmeäbleitungskörper 8 vorgesehen, der vorzugsweise aus Metall,
z. B. Aluminiuni, besteht und sich teils innerhalb und teils außerhalb des Gehäuses
befindet. Er ist an dem Tragkörper 3 befestigt, beispielsweise angekittet oder angeklebt.
Der Körper 8 umgibt den hinteren Teil des Lötbolzens, nimmt dessen Wärme als
Strahlung
auf und leitet sie ins Freie ab. Zur weiteren Erhöhung der Wärmeabgabe sind an dem
Körper 8 noch Kühlfahnen 9 angebracht, die ebenfalls aus Metall, z. B. Aluminium,
bestehen können.
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Zur Halterung des Lötbolzens i ist eine Stütze io vorgesehen. Diese
ist mit ihrem einen Ende an der Mitte des Lötbolzens befestigt, in der sich beim
Schwingen des Bolzens ein Schwingungsknoten bildet; es werden also praktisch keine
Schwingungen von dem Lötbolzen auf die Stütze übertragen, zumal wenn die Berührungsfläche
zwischen Lötbolzen und Stütze möglichst klein ist, ,vie es mit punktförmigem Anschweißen
der Stütze am Lötbolzen erreicht werden kann.
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Das andere Ende der Stütze ist aus dem Gehäuse herausgeführt und an
dem Wärmeableitungskörper 8 befestigt. Die Stütze könnte statt dessen beispielsweise
auch am Tragkörper der Erregerwicklung befestigt sein, doch hat die Befestiung an
dem Körper 8 den Vorteil, daß die von, der Stütze durch Strahlung aufgefangene Wärme
möglichst schnell ins Freie abgeleitet wird. Die Stütze io hat zu ihrer Versteifung
zweckmäßig eine Längsrippe oder einen U-förmigen Querschnitt.
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Vorteilhaft ist es, den Lötbolzen auswechselbar vorzusehen. Bei dem
Ausführungsbeispiel in der Zeichnung brauchen hierzu lediglich die beiden Schrauben
gelöst zu werden, mit denen die Stütze To an dem Körper 8 angeschraubt ist; Lötbolzen
und Stütze sind dann als Ganzes herausnehmbar. Eine andere klöglichl:eit, den Lötljolzen
bzw. einen Schwingstab, der zugleich als Lötbolzen dient oder einen solchen trägt,
leicht auswechselbar zu machen, besteht darin, daß dieser, zweckmäßig samt seiner
Halterung, mittels eines Schraub-, Steck- oder Bajonettverschlusses an dem Gerät
befestigt wird. Beispielsweise kann hierzu bei dem in derZeichnung dargestellten
Beispiel derWärmeableitungskörPer 8 mittels eines Bajonettverschlusses mit dem Tragkörper
3 der Erregerwicklung verbunden werden, so daß er samt dem Schwingstab bzw. dem
Lötbolzen durch eine einfache Drehung von dem Gerät gelöst werden kann. Dies ist
besonders vorteilhaft für ein betriebsmäßig schnelles Auswechseln des Lötbolzens,
insbesondere, um ihn gegen einen anderen von unterschiedlicher Form austauschen
zu können. Es ist aber auch möglich, den Lötbolzen bzw. Schwingkörper so an dem
Gerät leicht lösbar anzubringen, daß er allein für sich, also ohne den Wärmeaustauschkörper
S, auswechselbar ist; bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
des Gerätes nach der Erfindung wird hierbei der Lötbolzen zweckmäßig nach links
herausgezogen.
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Schließlich ist an dem Gehäuse des Lötgerätes noch ein Handgriff i
i angebracht, der vorteilhaft, wie aus der Zeichnung ersichtlich, schräg nach hinten
gerichtet ist. In dem Handgriff sind gleichzeitig die Stromzuführungsleitungen 12
verlegt, so daß sie einerseits gegen Abknicken am Gerät geschützt sind und andererseits
beim Arbeiten nicht störend im Wege sind. Der Handgriff hat einen sich an das Gehäuse
anschmiegenden Flansch, an den die beiden Halbkugelschalen des Gehäuses angeschraubt
sind. Diese Befestigung des Gehäuses am Handgriff ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
das einzige Mittel zur Verbindung der beiden Halbkugelschalen miteinander. Bei einem
gelegentlichen Öffnen des Gerätes brauchen also lediglich die das Gehäuse mit dem
Handgriff verbindenden Schrauben gelöst zu werden, worauf das Gehäuse zerfällt und
alle Einbauteile lose zugängig sind.
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Beim Gebrauch wird das Lötgerät an dem schrägen Handgriff so gehalten,
daß der Lötbolzen unter einem Winkel von etwa 450 auf der zu verlötenden bzw. zu
verzinnenden Fläche aufgesetzt werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß das Gehäuse
nicht die Sicht der Lötstelle versperrt. Damit der Lötbolzen jedoch trotz dieser
Schrägstellung seiner Achse flächenförmig auf dem Werkstück aufliegt, ist das Arbeitsende
des Lötbolzens, wie aus der Zeichnung ersichtlich, abgeschrägt.
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Doch auch das andere Ende des Lötbolzens ist zweckmäßigerweise abgeschrägt,
und zwar so, daß die beiden Schrägflächen zueinander parallel sind. Hierdurch wird
erreicht, daß der Lötbolzen an allen Stellen seines Querschnittes gleiche Länge
hat und über den ganzen Querschnitt gleichmäßig schwingt. Außerdem bleibt sein in
der Längsmitte vorgesehener Halterungspunkt genau in der Ebene seines Schwingungsknotens.
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Das Arbeitsende des Lötbolzens kann aber auch kegelförmig oder keilförmig
sein, wobei die beiden Keilflächen gegebenenfalls unterschiedliche Neigungswinkel
zur Längsmittelebene des Lötbolzens haben können, oder er kann auch eine beliebige
andere, einem bevorzugten Verwendungszweck angepaßte Form erhalten. Auch in allen
diesen Fällen ist es zweckmäßig, dem anderen Bolzenende eine symmetrisch entsprechende
Form, beispielsweise also kegel- oder keilförmige Vertiefungen, zu geben, so daß
der Bolzen wiederum in allen Punkten seines Querschnittes gleiche Länge hat.
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Die Stütze io ist bei dem Ausführungsbeispiel so geformt, daß sie
im wesentlichen ausschließlich längs der hinteren Hälfte des Lötbolzens entlangläuft,
also den Raum längs der vorderen Hälfte des Lötbolzens frei läßt. Diese Ausbildung
der Stütze ergibt einen zusätzlichen Vorteil des Gerätes nach der Erfindung. Sie
ermöglicht es, das Lötgerät außer zum Löten wahlweise auch noch für einen anderen
Zweck zu verwenden, nämlich als Schwinggerät zum Beschallen kleiner Gut-, mengen
in einem Reagenzglas. Hierzu ist es lediglich erforderlich, das Lötgerät etwa so
zu halten oder an einem Traggestell anzubringen, daß das Arbeitsende des Lötbolzens
abwärts gerichtet ist, um alsdann den Lötbolzen in das Reagenzglas einzutauchen.
Das Reagenzglas kann hierbei durch die entsprechend weite Gehäuseöffnung, aus der
der Lötbolzen herausragt, bis in das Innere des Gehäuses, und zwar bis etwa in die
Mitte des Gehäuses, eingeschoben werden, so daß der nunmehr lediglich als Schwingkörper
dienende Lötbolzen
weit in das Reagenzglas und das darin befindliche
Gut hineinragt.
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Eine weitere Möglichkeit, das Lötgerät wahlweise auch als Schwinggerät
zum Beschallen kleiner Gutmengen in Reagenzgläsern zu verwenden, besteht darin,
daß der Lötbolzen aus dem Lötgerät entfernt wird, was durch Lösen der die Stütze
io haltenden Schrauben einfach möglich ist, und daß das Reagenzglas ganz in die
Erregerspule des Gerätes hineingeschoben wird. An Stelle des als Schwingstab dienenden
Lötbolzens wird dann in das Reagenzglas ein geeigneter magnetostriktiver Körper,
vorzugsweise in Stabform, lose eingelegt. Dieser Körper kann beispielsweise aus
einem Nikkelblechstreifen bestehen, der zu einer geschlitzten Röhre züsainmengerollt
ist.
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Die zur Erregung des magnetostriktiven Schwingers erforderliche elektrische
Hochfrequenzenergie kann einem an sich beliebigen Hochfrequenzgenerator entnommen
werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Schwingfrequenz des Generators
mit der mechanischen Eigenschwingungszahl des Lötbolzens wenigstens annähernd übereinstimmt,
der Schwinger also in Resonanz arbeitet. Da das Lötgerät eine vergleichsweise nur
geringe Hochfrequenzleistung benötigt, ist es vorteilhaft, für das Lötgerät einen
eigenen Hochfrequenzgenerator zu verwenden, der in einem kleinen kastenförmigen
Gehäuse untergebracht werden kann. Ein solcher Generator kann gleichsam unmittelbar
in die Stromzuführungsleitung des Lötgerätes eingereiht werden, indem er einerseits
mit einer gewöhnlichen Leitung an ein beliebiges, zweckmäßig geerdetes Wechselstromnetz
von z. B. 22o Volt und 5o Hz angeschlossen und andererseits mit einer zweiten, für
Hochfrequenzenergie geeigneten Leitung mit dem Lötgerät verbunden wird. Der Generator,
zweckmäßig samt seinem Gehäuse, kann mit Befestigungsösen od. dgl. zum Aufhängen
an der Wand und/oder mit einem Traggriff ortsbeweglich ausgebildet werden.
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Für die praktische Anwendung des Lötgerätes nach der Erfindung gibt
es verschiedene Möglichkeiten. Wird das Lötgerät ähnlich einem normalen Lötkolben
verwendet, so wird auch in diesemFalle zunächst etwas Lötzinn an dem Arbeitsende
des Lötbolzens angebracht. Die in dem Lötbolzen induktiv entstehende Wärme reicht
bei entsprechender Bemessung der Erregerwicklung aus, um den Tropfen Lötzinn am
Arbeitsende des Lötbolzens flüssig zu. halten. Dünnere Drähte, die miteinander verlötet
werden sollen, können dann, wie bei einem normalen Lötkolben, mit dem Lötzinntropfen
an dem Lötbolzen in Berührung gebracht werden. Befindet sich auf den zu verlötenden
bzw. zu verzinnenden Flächen des Werkstückes eine Oxyd-oder Schmutzhaut, so wird
diese durch die Schwingungen sofort zertrümmert, so daß das Lötzinn das nunmehr
blanke Metall unmittelbar berührt und sich innig mit ihm verbindet. Beim Verlöten
größerer Stücke, beispielsweise elektrischer Klemmen, Schaltkontakte oder sonstiger
elektrischer Bauteile oder beispielsweise Dachrinnen, müssen die zum Zweck der Verlötung
zu verzinnenden Teile zunächst in beliebiger anderer Weise bis auf die Schmelztemperatur
des Lötzinns erwärmt werden. Fährt man dann- mit dem schwingenden Lötbolzen samt
dem daran befindlichenZinn über das erhitzte Metall, so ist die bestrichene Fläche
sofort innig verzinnt. Das Lötzinn kann aber auch folienförmig auf die Fläche aufgelegt
werden, worauf man dann die Lötzinnmasse nur noch mit dem Lötbolzen zu beschallen
braucht; auch in diesem Falle genügt es, die zu verzinnende Fläche mit dem Lötbolzen
strichweise abzufahren. Das Vorwärmen der zu verzinnenden Teile kann in vielen Fällen,
beispielsweise bei Dachrinnen, besonders einfach derart geschehen, daß die Metallteile
in heißen Sand gesteckt werden, der sich in einem beheizbaren Behälter von passender
Bauform befindet.
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Es gibt aber noch eine andere Möglichkeit zur praktischen Anwendung
des Lötgerätes nach der Erfindung, indem ein oder mehrere Geräte derart an einem
Traggestell befestigt werden, daß die Arbeitsenden ihrer Lötbolzen in einMetallschmelzbad,
z. B. ein Zinnschmelzbäd, eintauchen und dieses beschallen. Werkstücke, die z. B.
zum Zweck der Verlötung verzinnt werden sollen, brauchen dann lediglich kurzzeitig
in das beschallte Schmelzbad eingetaucht werden. Je näher die Werkstücke dem Lötbolzen
in der Schmelze sind, um so wirksamer ist die Beschallung. Dieses Anwendungsverfahren
empfiehlt sich besonders zum Überziehen kleinerer Teile, z.. B. Drähten, Klemmen
u. dgl., ist aber auch in großem -Maßstabe vorteilhaft.
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Auch unabhängig von einem solchen Schmelzbad kann es bei vielen Arbeiten
vorteilhaft sein, das Lötgerät an einem Traggestell anzubringen und die zu behandelnden
Werkstücke an das Lötgerät heranzuführen.
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Das Lötgerät nach derErfindung beschränkt sich nicht auf den Betrieb
mit hohen Schallfrequenzen, wie sie bei magnetostriktiven Schwingern vorliegen,
oder gar Ultraschallfrequenzen, sondern es kann auch mit einem Schwinger von wesentlich
niedrigerer Betriebsfrequenz ausgerüstet werden. Beispielsweise haben sich elektromagnetische
Schwinger mit einer Arbeitsfrequenz im Bereich von etwa 25 bis 25o Hz gut bewährt.