DE970273C - Loetverbindung elektrischer Kupferleiter miteinander bei Verwendung eines im Lichtbogen abgeschmolzenen Phosphorkupferstabes als Loetmittel - Google Patents

Description

• Lötverbindung elektrischer Kupferleiter miteinander bei Verwendung eines im Lichtbogen abgeschmolzenen Phosphorkupferstabes als Lötmittel Bei elektrischen Geräten tritt vielfach die Aufgabe auf, elektrische Leitungsteile metallisch und elektrisch gut miteinander zu verbinden. Das ist insbesondere vielfach erforderlich hei solchen Geräten, die mit beweglichen Kontakten arbeiten, also vorzugsweise bei elektrischen Schaltern. Wenn es sich um die Stromführung von einem feststehenden Kontakt zu einem beweglichen Kontakt handelt, verwendet man als Leitung vielfach gebündelte Kupferlitzen. Die Verbindung solcher Kupferlitzen mit den Anschlußstücken bringt die Gefahr mit sich; daß durch Erwärmung des Litzenbündels Oxydation der einzelnen Kupferleitungen eintritt, so daß bei der im Betrieb erfolgenden Bewegung der Kupferleitung Bruchgefahr besteht.
• Die Erfindung betrifft eine Lötverbindung elektrischer Kupferleiter miteinander, bei dem es in einwandfreier Weise gelingt, eine gute metallische und elektrische Verbindung der Leitungsteile herzustellen, wobei auch in unmittelbarer Nähe der Verbindungsstelle die geforderten Werkstoffeigenschaften der zu verbindenden Teile, z. B. bei hartblankem Kupfer, voll erhalten bleiben.
• Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, das Verbinden elektrischer Leiter miteinander mit Hilfe eines im Lichtbogen abgeschmolzenen Kupferstabes vorzunehmen, dem zur Verhinderung der Oxydbildung Phosphor zugesetzt wurde. Im Gegensatz zum Lichtbogenschweißen von Stahlteilen, wo wegen der hohen Schmelztemperatur der Lichtbogen nur dort Schmelzfluß erzeugt wird, wo er unmittelbar auftritt, und daher im Bereich des Lichtbogens eine nur mehr teigige Schweißraupe auf eng begrenztem Raum erzeugt wird, würde bei einem solchen Verfahren wegen der geringeren Schmelztemperatur der beteiligten Werkstoffe ein regelrechtes Schmelzbad auch im erweiterten Bereich des Lichtbogens entstehen, wobei der Phosphor im Kupferschmelzstab durch sein Reduziervermögen Oxydbildungen verhindert und eine einwandfreie Legierung der beteiligten Werkstoffe zustande kommt. Durch das entstehende Schmelzbad bleiben alle . Bedingungen, Voraussetzungen und Wirkungen einer normalen Hartlötverbindung erhalten. Der Lichtbogen ist hierbei die äußerst kurzfristig wirkende Wärmequelle und dosiert durch das Abschmelzen des Schmelzstabes gleichzeitig die Lotmenge. Bisher ist es aber noch nicht gelungen, ein solches Verfahren mit Erfolg durchzuführen.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß für den Ansatz des Lichtbogens an den zu verbindenden Teilen diese besonders ausgestaltet sein müssen. Die Erfindung besteht daher darin, daß bei einer Lötverbindung elektrischer Kupferleiter miteinander bei Verwendung eines im Lichtbogen abgeschmolzenen Phosphorkupferstabes als Lötmittel in einem regulären Schmelzfuß zumindest einer der zu verbindenden Kupferleiter an seinen im Bereich des. Lichtbogens liegenden Flächen Erhöhungen und Vertiefungen. als Angriffspunkte für den Lichtbogen aufweist.
• Bei dieser Verbindung handelt es sich im Gegensatz zu den bekannten Verbindungen nicht um eine Schweißverbindung, bei der die zu verbindenden Kupferleiter zum Schmelzen gebracht werden, sondern um eine ausgesprochene Lötverbindung, bei der die Leiter ohne eigenes Schmelzen bei entsprechend niedriger Arbeitstemperatur durch ein an sich bekanntes Lötmittel, das im elektrischen Lichtbogen schmilzt, miteinander verbunden werden.
• Falls -es sich dabei um die Verbindung von Litzenleitern u. dgl. handelt, so kann für die Zwecke der Erfindung unmittelbar die Querschnittsfläche des Litzenbündels Verwendung finden. Bei Anwendung des Verfahrens auf die Verbindung von massiven Leitern untereinander muß durch entsprechende Formgebung der dem Lichtbogen zugewandten Fläche dafür gesorgt werden, daß diese Erhöhungen erhält, an denen der Lichtbogen angreifen kann.
• Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung wird dafür gesorgt, daß der Lichtbogen eine eindeutig definierte Angriffsfläche erhält. Die kurzzeitige, fast stoßartige Erwärmung der Lötstelle ergibt auf diese Weise ein eng begrenztes Feld der Erwärmung, so daß die auch in unmittelbarer Nähe der Lötstelle geforderten Werkstoffeigenschaften der zu verbindenden Teile erhalten bleiben. Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann ein aus Kupfer und Phosphor gegossener Stab von etwa 3 bis 6 mm Durchmesser, der beispielsweise ä bis 12 % Phosphor enthält, verwendet werden.
• Man kann das Verfahren nach der Erfindung für verschiedene Anwendungsgebiete in Betracht ziehen. Wenn man die Erfindung anwenden will zur Verbindung von flexiblen Leitern untereinander, wird man gemäß der weiteren Erfindung so vorgehen, daß das Litzen.bündel an der Verbindungsstelle zunächst mechanisch verdichtet wird und daß dann das Verlöten durch Abschmelzen des Phosphorkupferstabes im Lichtbogen erfolgt. In den Fig. i,a, und 11) sind diese Verfahrensschritte für das Verbinden von flexiblen Leitern untereinander dargestellt. Fig. i a zeigt das Ende des Litzenbündels, welches mechanisch verdichtet ist. In Fig. i b ist die gemäß der Erfindung ausgeführte Lötstelle am Ende dieses Litzenbündels dargestellt. Im Gegensatz zu glatten Flächen an Kupferteilen, auf denen der Lichtbogen infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers schwer angreift und daher ein Schmelzfluß nur schwer erreicht werden kann, kommen bei dieser Anwendungsform der Erfindung die umgebogenen Windungen des Litzenbündels und die .hierdurch entstehenden Erhöhungen und Vertiefungen der Oberfläche der Eigenart des Lichtbogens entgegen, an hervorstehenden Stellen primär anzugreifen. Die schnelle Erwärmung und der entstehende Schtnelzfluß ergeben hierbei ein ausreichendes. Eindringen des Lotes. in die Zwischenräume, wobei die Werkstoffeigenschaften bis in die unmittelbare Nähe der Lötstelle erhalten bleiben.
• Man kann die Erfindung auch dazu benutzen., um flexible Leiter mit einem massiven Leiterstück zu verbinden. In diesem Falle kann beispielsweise das Verfahren nach der Erfindung so durchgeführt werden, daß in einem Schmelzfluß die einzelnen Litzen des Litzenbündels unter sich und mit dem massiven Leiter verbunden werden. Hierbei kann vorzugsweise so verfahren werden, daß der beispielsweise von außen anzubringende massive Leiter vor dem Lötvorgang vorgewärmt wird, während das Litzenbündel kalt bleibt. Fig. 2 zeigt in zwei Bildern die wesentlichen Schritte für die Herstellung einer derartigen Verbindung. Fig. 2 a zeigt ein am Ende verdichtetes Litzenbündel i, dessen Ende in die innere Bohrung eines ringförmigen massiven Leiters :2 eingesetzt ist. In Fig. 2b ist die fertige Verbindungsstelle dargestellt, wobei mit 3 die den festen Zusammenhalt bewirkende erstarrte Kupfermasse bezeichnet ist. Die hohe Temperatur des Lichtbogens und. die sich daraus ergebende hohe Abschmelzgeschwindigkeit des Phosphorkupferstabes ergeben in kurzer Zeit die gewünschte Verbindung. Die kurzfristige Erwärmung des Litzenbündels und das anschließende Abkühlen erhalten in der Nähe der Verbindungsstelle die Eigenschaften der hartblanken Litzen. Die Verbindung zwischen flexiblen Leitern und einem massiven Leiter kann aber auch in der Weise durchgeführt werden, daß zunächst in einem besonderen Arbeitsgang die am Ende mechanisch verdichteten Leiter des Litzenbündels durch Abschmelzen des Phosphorkupferstabes im Lichtbogen miteinander verlötet werden und, daß im Anschluß daran dieses Ende des Litzenbündels mit den massiven Leitern unter Hochfrequenzerwärmung verbunden wird, wobei die Lötverbindung des vorangegangenen Arbeitsganges nicht beeinträchtigt wird. Fig. 3 zeigt die wesenttichen Schritte dieses Verfahrens. Mit i ist wieder das mechanisch verdichtete Ende des Litzenbündels bezeichnet, 4. ist die Kupfermasse, die die Enden des Bündels miteinander verbindet. Mit 5 ist ein hülsenförmiger massiver Leiter bezeichnet, der mit dem Litzenbündel fest verbunden werden soll. Nachdem die Einzelteile in der in Fig. 3.a dargestellten Weise mechanisch zusammengesteckt sind, wird gemäß Fig.3b von außen eine Heizwindung 6 für die Hochfrequenzerwärmung angelegt. Die Verbindung mittels Hochfrequenzerwärmung wird erst möglich durch die vorangegangene Verbindung der Litzen unter sich gemäß dem in Fig. i dargestellten Verfahren, da die Hochfrequenzerwärmung von außen her fortschreitend nach innen erfolgt und ein gleichzeitiges Verbinden beider Leiter ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren wegen der Übererwärmung der Außenzonen nicht möglich wäre. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren wird von außen her nur die beide Leiter miteinander verbindende Lötstelle erwärmt, während die Lötverbindung der Litzen unter sich in keiner Weise beeinträchtigt wird.
• Man kann das Verfahren nach der Erfindung auch dazu benutzeny um massive Leiter untereinander zu verbinden. Für diese Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist in Fig. q. schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. q.azeigt einen Kupferstab 7, der mit einem ringförmigen massiven Leiter 8 verbunden werden soll. Fig. q.b zeigt die fertige Lötstelle. Durch entsprechende Formgebung sind hierbei die an der Lötung beteiligten Flächen der Eigenart des Lichtbogens anzupassen. So ist der Innenleiter 7 an seiner Oberfläche z. B. durch Riffelung 9 in einzelne unterbrochene Flächenteile zerlegt, so daß der Lichtbogen an den vorspringenden Flächen oder Spitzen der Oberfläche angreifen kann. Bei dem äußeren Leiter verlaufen ausführungsgemäß die inneren Flächen des Durchbruchs unter einem Winkel, so daß der Lichtbogen nicht durch scharfe Kanten in der Nähe der Lötstelle abgelenkt werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Lötverbindung elektrischer Kupferleiter miteinander bei Verwendung eines im Lichtbogen abgeschmolzenen Phosphorkupferstabes als Lötmittel in einem regulären Schmelzfluß, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der zu verbindenden Kupferleiter an seinen im Bereich des Lichtbogens liegenden Flächen Erhöhungen und Vertiefungen als Angriffspunkte für den Lichtbogen aufweist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung nach Anspruch i bei flexiblen Kupferleitern untereinander, dadurch gekennzeichnet, daß das Litzenbündel an der Verbindungsstelle zunächst mechanisch verdichtet wird und daß dann. das Verlöten durch Abschmelzen des Phosphorkupferstabes im Lichtbogen erfolgt.
3. 3. Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung nach Anspruch i bei einem flexiblen mit einem massiven Kupferleiter, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schmelzfluß die einzelnen Litzen des Litzenbündels unter sich und mit dem massiven Leiter verbunden werden. .
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Leiter vor dem Lötvorgang vorgewärmt wird, während das Litzenbündel kalt bleibt.
5. 5. Verfahren zum Verbinden von flexiblen mit massiven Kupferleitern nach den Ansprüchen 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst in einem besonderen Arbeitsgang gemäß Anspruch?- untereinander verbundenen flexiblen Kupferleiter, z. B. Kupferlitzen, anschließend mit dem massiven Kupferleiter unter Hochfrequenzerwärmung verbunden werden, wobei die Lötverbindung des vorangegangenen Arbeitsganges nicht beeinträchtigt wird.
6. 6. Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung nach Anspruch i zwischen zwei massiven Kupferleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Lichtbogens liegenden Flächen z. B. durch Riffelung oder Abschrägung vorbereitet werden, so daß der Lichtbogen die für seine Eigenart notwendigen Angriffsverhältnisse vorfindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 28.4 840, 402 61q.