EP0441926A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von lötstäben mit einem kupferanteil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von lötstäben mit einem kupferanteil

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Publication number
EP0441926A1
EP0441926A1 EP90912600A EP90912600A EP0441926A1 EP 0441926 A1 EP0441926 A1 EP 0441926A1 EP 90912600 A EP90912600 A EP 90912600A EP 90912600 A EP90912600 A EP 90912600A EP 0441926 A1 EP0441926 A1 EP 0441926A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
die
temperature
diameter
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90912600A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Seitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INTERLOT GmbH
Original Assignee
INTERLOT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INTERLOT GmbH filed Critical INTERLOT GmbH
Publication of EP0441926A1 publication Critical patent/EP0441926A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a method for producing soldering rods with a pickle part of at least 60 percent by weight, preferably at least 80 percent by weight, and with at least one alloy component from the group consisting of phosphorus and silver, by shaping a corresponding copper alloy from a block into a wire in the case of thermos below the eutectical.
  • Copper alloys of the specified composition play a very special role as brazing alloys in soldering technology. Copper-phosphorus and copper-silver-phosphorus alloys are particularly preferred because of their low melting points and their light liquid.
  • Common copper alloys according to DIN 8513 are, for example, LCTJ-P6 (6% phosphorus, the rest copper) and LCU-P8 (8% phosphorus, the rest copper). Copper-silver alloys with a silver content of between 2 and 15 percent by weight are also common (rest of copper, possibly with traces of tin, zinc and lead).
  • Both the phosphorus-containing and the silver-containing solder alloys cause considerable problems in the manufacture of the soldering rods, which are produced by cutting wires. While the phosphorus-containing solder material becomes increasingly brittle as the phosphorus content increases, the silver-containing solder material is relatively ductile, but only flows slowly, so that the rate of deformation is limited. Both the brittleness and the slow rate of deformation represent obstacles to the economical production of the soldering rods, since these have to be deformed from a block of correspondingly large cross section by extrusion into wires of smaller cross section, the diameter or cross section of which is subsequently followed by rolling and / or drag must be reduced.
  • fully alloyed cylindrical blocks which are also referred to as "press bolts" are 300 mm long. a diameter of 83 mm and a weight of about 11.8 kg heated to temperatures between 550 and 600 ° C and simultaneously deformed by means of an extrusion press into several individual wires with the desired final dimension, whereby depending on the wire cross-section between about 10 and 20 Individual wires are generated simultaneously.
  • the wire bundles to be removed from the extrusion press are very difficult to handle and make large-scale use almost impossible. Material losses of more than 5% had to be accepted already during extrusion.
  • the strands of wire drawn off are more or less strongly connected to one another by material adhesion, so that they can only be further processed as wire bundles. They are cut to length by conventional shears or punching, for example 385 or 500 mm.
  • the individual rods produced by cutting through a whole wire bundle cannot be regarded as satisfactory in terms of the cutting quality. As a result, further material losses occur during cutting, which amount to approximately 10% of the material used.
  • the rods which have been cut to length and provided with a dark oxide skin must then be pickled in dilute sulfuric acid, then rinsed with water and, after rinsing, tumbled with wood shavings so that they again have a shiny metallic appearance.
  • This process is also extremely complex, since complicated procedures f. In particular with regard to environmental protection regulations the disposal of the sulfuric acid and sulfate solution must be applied.
  • REPLACEMENT LEAF exists that can not be heated to appropriate temperatures.
  • soldering materials with phosphorus proportions between 6 and 9% are known. Based on the knowledge that such soldering materials are difficult to deform when the phosphorus content is 6% and above, the inventor has proposed mixing copper with a copper alloy that contains about 15% phosphorus. The total phosphorus content is said to be above 2.5% and below 6%.
  • the alloy in question is cast into plates and rolled down in numerous passes with appropriate reheating to temperatures of 350 to 600 ° C. down to sheets of about 0.5 mm thickness. Cutting the thin sheets into strips creates a kind of "tinsel". The production of solder bars from practically endless solder wires is not disclosed. All the more, no essentially continuous process management is described.
  • solder foils are extremely energy-intensive because of the unfavorable ratio of surface to volume, and in particular the relatively high rolling temperatures are already in a range in which there is a noticeable oxidation of the surface.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a largely continuously feasible process for the manufacture of soldering rods of the composition described at the outset, which is economically feasible and leads to perfect quality soldering rods with a minimum of rejects, both with regard to the geometric shape (cut edges) as well as with regard to the surface quality (metallic blank).
  • the previously customary acid treatment of the intermediate products which is environmentally harmful and / or leads to disposal problems of the pickling solutions, is to be eliminated.
  • the cross section is chosen based on the requirements of the soldering process; There are solder wires or rods with a round and prismatic (square) cross section. With a round rod cross-section, diameters of 1.5 - 2.0 - 2.5 - 3.0 and 4.0 are common. In the case of a square cross section, edge lengths of the square in the same order of magnitude are common.
  • Characteristic a ensures that the individual wire can be processed without any problems, i.e. the problems known in the processing of wire bundles, such as cross-connections or crushing at the interfaces, do not occur.
  • Characteristic b) ensures that not only the material which has become harder due to the extrusion is softened, but rather the wire surface is also very largely protected against oxidation by the quenching medium (usually water), and not only because: the quenching process very quickly falls below the temperature required for oxidation, but mainly because the water vapor generated during quenching keeps the oxidizing atmosphere away from the wire.
  • the quenching medium usually water
  • the features c) and d) are again to be seen in their direct interaction, i.e.
  • the wire which is continuously heated to the inlet temperature of the reducing rolling mill, is then immediately and at the same speed fed to the reducing rolling mill, where it is also continuously rolled down to the desired cross-section in several (at least three) rolling steps with a degree of deformation per rolling step of maximum 25%.
  • Such a “reducing roller mill” is carried out in a particularly advantageous manner from so-called Kocks blocks, in which three individual rollers act on the rolling stock and are distributed at angles of 120 degrees around the axis of the rolling stock.
  • the individual blocks have such roll profiles that they alternately produce round and polygonal roll cross sections. Details of such rolling mills However, they are state of the art, so that there is no need to go into detail about them.
  • the wire is then divided into rods with the desired lengths by means of scissors or a punch and packaged without further post-treatment, in particular also without the annoying and environmentally harmful pickling.
  • the manufacturing process is extremely flexible with regard to the end products of different diameters and cross-sections, since the extruded wire can always have the same diameter. It is then only possible to insert the desired diameter and cross-section by switching on a single roll block. This significantly reduces the tool costs for the expensive dies of the extrusion press.
  • the committee is also drastically reduced, specifically from 25% for the method according to the prior art to less than 2% for the method according to the invention.
  • the wire at the end of process step d) can already be the end product.
  • the intermediate product obtained at the end of process step d) is stored temporarily and in one prior to further processing Furnace heated to a temperature between 100 and 280 ° C and withdrawn from the heated state and fed to at least one further rolling stage.
  • the wire to be rolled down by method step d should be heated to ⁇ in ⁇ T ⁇ temperature within the specified range as soon as possible before entering the reducing roller.
  • the last pair of contact rollers can also be arranged directly in front of the reducing roller mill, so that heat losses and oxidation can be reduced to minimal values.
  • a conductive heating process can also be controlled in a very elegant and precise manner, namely by measuring the actual temperature of the wire at the end of the conductive heating section at a constant distance between the electrical contact rollers, comparing it with a desired temperature and comparing any difference in a control device for controlling the electrical power supply is supplied.
  • REPLACEMENT LEAF therefore particularly easy to use, because the wire in each individual roll block is additionally warmed by the deformation work, so that it is sufficient for the wire in or between the rolling stages to reach a temperature within 200 to 280 ° C. within the range mentioned especially cool from 215 to 250 ° C. This is done either by appropriate cooling of the rolls, which are known to be in intimate thermal contact with the wire, or by cooling devices arranged between the rolling stages.
  • the continuous process control usually extends to the material quantity of a block with a length of 300 mm, a diameter of 83 mm and a weight of 11.7 kg.
  • An endless single wire with a diameter of 4.8 ⁇ 0.1 mm and a length of about 85 m can be produced therefrom.
  • the continuity of the process can be further increased in that when the block is extruded at the end of the pressing process, a block is left in the mold in front of the die and that a volume portion of the remainder of the press facing away from the die is present the insertion of a subsequent block is cut off, whereupon the subsequent block is cleaned by hot welding by means of the press ram with d ⁇ remaining in the press mold in the mold, the press ressment.
  • the separation of a defined press remainder can be achieved in a particularly advantageous and simple manner by the press remainder remaining in front of the die having a diameter gradation, the larger diameter being directed towards the press die and by the volume portion of the press press located in the larger diameter. r ⁇ st ⁇ s is separated before hot welding. The separation point is at the point of the diameter jump.
  • the contaminants lie in the outer area of the volume sensor with the larger diameter, and the cross section to be cut corresponds only to the smaller diameter of the volume portion remaining in the mold.
  • a distinction is made between pure and clean material.
  • the welding of the new block occurs automatically and without problems in the subsequent pressing process, the game repeating itself that the contaminants accumulate in the recently remaining pressing residue.
  • the discontinuity caused by the above process in the manufacture of the single wire is, however, due to this Part of the method is restricted since the individual wire is wound onto a reel.
  • the winding, intermediate storage and rewinding enable a continuous reduction process to be carried out over the entire wire length on the side of the reducing rolling mill. This also relatively reduces the so-called "start-up loss" which occurs each time a new wire section is inserted due to the fact that the front wire length which is not guided between the contact rollers is cold.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method according to claim 1.
  • this device is characterized according to the invention by the following devices:
  • a quenching device for the wire produced which is set up directly behind the extrusion press
  • a speed measuring device for measuring the wire speed b) a speed measuring device for measuring the wire speed
  • a winding device for the wire measuring device d) ⁇ in ⁇ unwinding device for a wire Contact rollers for the wire and f) a reducing roller mill directly downstream of the heating device with at least three roller stages.
  • FIG. 1 shows a process diagram for carrying out the process from preheating the block to winding up the extruded single wire
  • FIG. 2 shows a process diagram for the process control with the conductive heating of the wire and the reduction of the wire cross-section until the rolled wire is wound up
  • FIG. 3 shows the essential parts of an extrusion press for the production of the individual wire
  • FIG. 4 shows a section through the individual stage of the reducing mill (a so-called Kocks block), and
  • FIG. 5 shows a process diagram for carrying out the process in the event of a subsequent further reduction and profiling of the wire cut.
  • FIG. 1 shows a single block 1 which is fed into an oven 3 via an automatic loading device 2, which is designed as a so-called push oven and in which a series of blocks 1 is heated to the required extrusion temperature.
  • an automatic loading device 2 which is designed as a so-called push oven and in which a series of blocks 1 is heated to the required extrusion temperature.
  • a feed device 4 for feeding single blocks to an extrusion press 5.
  • This extrusion press has a die holder 6, which is partially covered by a housing 7, and a guide bushing 8, which is charged with the heated blocks 1.
  • the extrusion press at the end has a press cylinder 9 with a press piston 10 which is connected to a press ram 11. Further details of the extrusion press 5 are explained in more detail with reference to FIG. 3.
  • the extrusion press 5 produces a wire 12, which is fed immediately after leaving the extrusion press in the quenching device 13, through which the wire is passed under a row of quenching nozzles 14.
  • the wire 12 is passed through a speed measuring device 15, the electrical output signal of which is fed via a line 16 to a control arrangement 17, which controls the drive motor of a winding device 18, which is not shown in any more detail.
  • a first wire winding 19 is produced there, which is fed to an interim storage facility. If the wire 12 already has the final diameter, then the cutting device 18 comes into contact with the part of the winding device 18, as will be explained in more detail in connection with FIG. 5.
  • FIG. 2 shows the wire winding 19 on an unwinding device 19a after an intermediate storage.
  • the wire 12 is withdrawn from the wire winding 19 and first fed to a brushing station 20 for cleaning purposes, which has a suction device (not shown here).
  • a brushing station 20 for cleaning purposes, which has a suction device (not shown here).
  • the wire 12 is guided by rollers 21 which are driven at a constant speed and which constitute a straightening mill.
  • the brush station 20 is followed by a heating station 22, which is designed as a conductive heating system.
  • the heating station has a plurality of contact roller pairs 23, 24, 25 and 26 which are connected to the output terminals of its low-voltage transformer.
  • a circuit is formed between the contact roller pairs 23 and 24 and between the contact roller pairs 25 and 26 by a circuit in which a heating current flows through the wire 12.
  • the wire itself forms the heating resistor.
  • a rotary shear 27 is immediately downstream of the heating station 22. This serves to cut off the front end after the introduction of our new wire section, which end cannot be heated and consequently must not be fed to the downstream reducing roller 28.
  • the rotation step is also driven in accordance with the temperature control, ie the beginning of the new wire section is as long as possible Sections are drawn until the prescribed inlet temperature of the reducing roller is reached.
  • the reducing mill 28 consists of a total of 7 mill blocks 29 to 35, each of which is set in such a way that the wire cross section in each mill block is reduced by a maximum of 25% compared to the cross section in the preceding mill block.
  • the rolling guerrillas would alternately be round and triangular, a measure that is known per se and will therefore not be explained in more detail.
  • the number of the respective rolling mill blocks which are switched on depends on the desired cross section of the wire at the output of the reducing mill. It is therefore not always necessary to switch on the last rolling block as well.
  • the reducing roller 28 is followed by an output stage 36, which is used for the production of particularly small wire diameters. From this final stage 36, the wire 12 is fed to a further winding device 37. If the wire has already reached its final cross-section at this stage, the winding device 37 can also be replaced by a cutting device as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the essential parts of the extrusion 5, namely the die holder 6 with a die 38, the guide bush 8, into which a preheated block 1 is inserted (by dashed lines) Outlines shown) and the Preßst ⁇ mp ⁇ l 11, which is extended by an interchangeable press piece 39.
  • the die 38 is inserted into a coaxial die bore 40 with the diameter D ⁇ .
  • the diameter D M of the die opening which is not described in greater detail here, corresponds to the wire diameter.
  • the die holder On its outer circumference, the die holder is surrounded by an electrical heating resistor 41, which is surrounded on the outside by thermal insulation, which is not described in more detail. This makes it possible to heat the die holder and die to an isothermal temperature.
  • the die holder 6 has a conical surface 42 on the press-fitted side 11 on which a complementary conical surface 43 can be placed in the guide bushing 8, so that this guide bushing is exactly centered relative to the die hole 40.
  • the guide bush 8 has an inner diameter D_.
  • the diameter gradation is such that there is a first diameter difference between the inside diameter D B of the guide bush and the diameter D d of the die bore 40.
  • FIG. 4 shows a section through all axes of a rolling mill block, in the present case the rolling mill block 29 of the reducing roller mill 28.
  • the individual rollers 29a, 29b and 29c are distributed with their main planes equidistantly on the circumference of the wire 12.
  • a triangular profile is first produced - as shown - from the round, pre-heated wire cross-section.
  • the rollers have cylindrical work surfaces. All the rollers are driven via a countershaft 46, two of the rollers being driven via bevel gear pairs 47 and 48.
  • FIG. 5 shows an electrically heated preheating furnace 49, in which several wire coils 50 which have been produced in the winding device 37 are preheated.
  • the wire 12a emerging from the wire 12 is fed to a further reducing roller mill 51, to which four rolling mill blocks belong in the present case, but which are not specifically referred to in detail.
  • a rotary cutting device 52 By means of a rotary cutting device 52, the wire is broken down into individual rods 12c of predetermined length, which are fed via a take-off device 53 to a packaging station, not shown here.
  • the preheating furnace 49 and the further reducing roller mill 51 are an additional device which is used when particularly thin soldering rods are to be produced. If the end product of the arrangement according to FIG. 2 already has the desired cross-sectional dimensions, the rotary cutting device 52 and the take-off device 5 according to FIG. 5 take the place of the winding device 37 there.
  • blocks with a diameter of 83 mm, a length of 300 mm and a weight of 11.8 kg were soldered rods with a square cross section of 2.0 mm ⁇ 2.0 mm and a length of 385 mm.
  • the blocks had an average temperature of 600 ° C.
  • the matrix holder 6 was also heated to a temperature of 600 ° C.
  • the die 38 had such a (round) die opening that the extruded wire ⁇ in ⁇ n Had a diameter of 4.8 ⁇ 0.1 mm.
  • the pressing speed was chosen such that the wire speed was 35 m / min.
  • the wire was quenched by spraying water in the water so that the wire temperature at the exit of the quenching device was approximately 200 ° C.
  • the wire was wound up in the winding device 18 at the speed already mentioned. 20 blocks were used one after the other, so that the total wire length was 1,700 m.
  • a volume portion of the pressing was discarded with a weight of about 0.8 kg, so that about 11.0 kg of each block were pressed into wire with a quality suitable for further processing.
  • the intermediate wire coil 19 was then fed to a device according to FIG. 2 and first brushed in the brush station 20.
  • the wire was then fed to the heating station 22 at a speed of 35 m / min, at the outlet of which it had an average temperature of about 200 ° C. This was also the inlet temperature for the reducing roller 28.
  • the originally round wire was first rolled down to prismatic cross sections.
  • the wire was given a round cross section of 3.5 mm.
  • round wire cross sections with diameters of 3.0 mm and 2.5 mm were produced, specifically at the exit of the rolling mill blocks 33 and 35.
  • the round sections were previously Wire cross-section rolled down again onto a prismatic (triangular) wire cross-section.
  • the wire temperature was reduced to approx.
  • the individual wires 12 of different diameters were then placed in the winding device 37.
  • the individual wire windings 50 from the winding device 37 were then fed to a device according to FIG. First, the rotary coils 50 were heated to a temperature of about 200 ° C., at which the wire could be pulled off with ease. Thereafter, round cross-sections with diameters of 3.5-3.0-2.5 and 2.0 mm were made from wires

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Description

" Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Lötεtäben mit einem Rupferanteil "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Lötstäben mit einem Rupferantεil von mindestens 60 Ge¬ wichtsprozent, vorzugsweise von mindestens 80 Gewichtspro¬ zent, und mit mindestens einer Legierungskomponente aus der Gruppe Phosphor und Silber, durch Verformen einer entsprechenden Kupferlegierung aus einem Block zu einem Draht bei Teπroeraturen unterhalb der Eutektikalen. Kupferlegierungen der angegebenen Zusammensetzung spielen als Hartlote in der Löttechnik eine ganz besondere Rolle. Kupfer-Phosphor- und Kupfer-Silber-Phosphor-Legierungen werden wegen ihrer niedrigen Schmelzpunkte und ihrer Leichtflüssigkeit besonders bevorzugt. Gebräuchliche Kupferlegierungen sind nach DIN 8513 beispielsweise LCTJ-P6 (6 % Phosphor, Rest Kupfer) und LCU-P8 (8 % Phosphor, Rest Kupfer). Ebenfalls gebräuchlich sind Kupfer-Silber-Legie¬ rungen mit einem Silberanteil zwischen 2 und 15 Gewichts¬ prozent (Rest Kupfer, gegebenenfalls mit Spuren von Zinn, Zink und Blei) .
Sowohl die phosphorhaltigen als auch die silberhaltigen Lötlegierungen verursachen bei der Herstellung der Löt¬ stäbe, die durch Ablängen von Drähten hergestellt werden, erhebliche Probleme. Während das phosphorhaltige Lötmate¬ rial mit steigendem Phosphorgehalt zunehmend spröder wird, ist das silberhaltige Lötmaterial zwar relativ duktil, aber nur langsam fließfähig, so daß die Verformungsgeschwindig¬ keit begrenzt ist. Sowohl die Sprödigkeit als auch die langsame Verformungsgeschwindigkeit stellen Hindernisse bei einer wirtschaftlichen Herstellung der Lötstäbe dar, denn diese müssen aus einem Block entsprechend großen Quer¬ schnitts durch Strangpressen zu Drähten geringeren Quer¬ schnitts verformt werden, deren Durchmesser bzw. Quer¬ schnitt nachfolgend noch Walzen und/oder Ziehen verringert werden muß.
Bei den derzeit angewandten Herstellungsverfahren werden fertig legierte zylindrische Blöcke, die auch als "Pre߬ bolzen" bezeichnet werden, mit einer Länge von 300 mm, einem Durchmesser von 83 mm und einem Gewicht von etwa 11,8 kg auf Temperaturen zwischen 550 und 600 °C erwärmt und mittels einer Strangpresse gleichzeitig zu mehreren Einzeldrähten mit der gewünschten End-Ab essung verformt, wobei je nach dem Drahtquerschnitt zwischen etwa 10 und 20 Einzeldrähte gleichzeitig erzeugt werden. Die von der Strangpresse abzuziehenden Drahtbündel sind jedoch sehr schwierig zu handhaben und machen einen großtechnischen Einsatz nahezu unmöglich. Bereits beim Strangpressen müsse Materialverluste von mehr als 5 % in Kauf genommen werden.
Weitere Materialverluste entstehen bei der Weiterverar¬ beitung. So sind die abgezogenen Drahtstränge mehr oder weniger stark durch Materialhaftung miteinander verbunden, so daß sie sich nur als Drahtbündel weiterverarbeiten lassen. Sie werden durch Scheren oder Stanzen auf handels¬ übliche Stablängen von beispielsweise 385 oder 500 mm abgelängt. Die durch den Schnitt durch ein ganzes Draht¬ bündel erzeugten Einzelstäbe können hinsichtlich der Schnittqualität keineswegs als zufriedenstellend angesehen werden. Infolgedessen entstehen beim Schneiden weitere Materialverluste, die etwa 10 % des eingesetzten Materials betragen.
Im Anschluß daran müssen die abgelängten und mit einer dunklen Oxidhaut versehenen Stäbe in verdünnter Schwefel¬ säure gebeizt, anschließend mit Wasser gespült und nach de Spülen mit Holzspänen getrommelt werden, damit sie wieder ein metallisch blankes Aussehen erhalten. Auch dieser Vorgang ist äußerst aufwendig, da insbesondere im Hinblic auf die Umweltschut∑besti mungen komplizierte Verfahren f die Entsorgung der Schwefelsäure- und Sulfatlösung ange¬ wandt werden müssen.
Obwohl die weiter oben beschriebenen Materialverlustε nur vorübergehend entstehen, da die Legierung durch Einschmel¬ zen wiedergewonnen werden kann, stellt dieses "Recycling" jedoch einen ganz enormen Kostenfaktor dar, der nicht ohne weiteres an den Endverbraucher weitergegeben werden kann. Letztendlich aber stellt auch das Wiedereinschmelzen wegen des erforderlichen Energiebedarfs eine Umweltbelastung dar, die es zu vermeiden gilt.
Nun hat man aber auch bereits den Weg beschritten, durch Strangpressen Drähte größeren Durchmessers herzustellen und diese nach olgend durch Walzen und/oder Ziehen im Quer¬ schnitt zu verringern und hierbei beispielsweise auch prismatische Querschnitte zu erzeugen wie beispielsweise quadratische Querschnitte. Diese Maßnahmen sind aber außerordentlich aufwendig, und zwar bei dem Phosphor-Kup¬ fer-Lot wegen der großen Sprödigkeit und beim Silber-Kup¬ fer-Lot wegen der langsamen Fließgeschwindigkeit.
So gibt beispielsweise das Buch von Dr. Ing. Kurt Dies "Kupfer und Kupferlegierungen in der Technik", Springer- Verlag, 1967, auf den Seiten 655 ff. an, daß sich das System Kupfer-Phosphor durch Warmwalzen, Warmpressen oder Schmieden verformen läßt, allerdings nur, solange diese Formgebungsarbeiten im reinen ~~L -Gebiet stattfinden. Nach dem Zustandsschaubild Kupfer-Phosphor auf Seite 656 endet die o -Phase allerdings bereits bei einem Phosphoranteil von etwa 2 Gewichtsprozent. Die Eutektikale des Systems Kupfer-Phosphor liegt bei 714 °C, und der Autor meint weiterhin, daß och- phosphorhaltige Legierungen ca 200 °C unter der Eutektikalen verarbeitet werden müssen. Bei einem Phos¬ phorgehalt von 8 % liege mithin die günstigste Preßtempe¬ ratur zwischen 500 und 530 °C. Hierbei leide das Verfahren allerdings an einem erheblichen Formänderungswiderstand.
Nun ist aber mit dem Strangpreßvorgang gemäß den einlei¬ tenden Ausführungen die Herstellung von Lötstäben keines¬ wegs beendet. Auf Seite 659 des gleichen Buches findet sic der Hinweis, daß sich Legierungen des Systems Kupfer-Phos¬ phor mit einem Phosphorgehalt über 3 % nicht mehr auf dem üblichen Wege durch Ziehen Kaltverformen lassen.
Der Autor Dr. Dies gibt auf Seite 660 weiterhin an, daß eine gepreßte eutektische Kupfer-Phosphor-Legierung mit beispielsweise 8,5 % Phosphor bei Temperaturen oberhalb 200 °C gut verformbar sind, so daß die Legierung bei 300 bis 400 °C zu dünnen Bändern für Lötfolien warmgewalzt werden können.
Mit diesen Angaben allein ist jedoch weder die wirtschaft¬ liche Herstellung von Lötfolien, noch von Lötdrähten möglich. So ist es beispielsweise außerordentlich schwie¬ rig, das Ausgangsmaterial für die Lötfolien in einem Ofen auf entsprechende Temperaturen aufzuheizen und nachfolgend innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs auszuwalzen, da ein inniger Wärmekontakt des sehr gut wärmeleitfähigen Lötmaterials zur Umgebung und zu den Walzen des Walzwerks
ERSATZBLATT besteht, die nicht auf entsprechende Temperaturen aufgeheizt werden können.
Durch die US-A-1 954 168 sind Lötmaterialien mit Phosphor¬ anteilen zwischen 6 und 9 % bekannt. Ausgehend von der Erkenntnis, daß sich solche Lötmaterialien schwer verformen lassen, wenn der Phosphoranteil bei 6 % und darüber liegt, hat der Erfinder vorgeschlagen, Kupfer mit einer Kupferle- gierung zu mischen, die etwa 15 % Phosphor enthält. Der Gesamtgehalt an Phosphor soll jedoch über 2,5 % und unter 6 % liegen. Die betreffende Legierung wird zu Platten vergossen und in zahlreichen Stichen mit entsprechender Zwischenerhitzung auf Temperaturen von 350 bis 600 °C bis zu Blechen von etwa 0,5 mm Dicke heruntergewalzt. Durch das Zerschneiden der dünnen Bleche in Streifen entsteht eine Art "Lametta". Die Herstellung von Lötstäben aus praktisch endlosen Lötdrähten ist nicht offenbart. Erst recht ist keine im wesentlichen kontinuierliche Verfahrensführung beschrieben.
Darüberhinaus ist das bekannte Verfahren zur Herstellung von Lötfolien wegen des ungünstigen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen extrem energieaufwendig, und insbe¬ sondere die relativ hohen Walztemperaturen liegen bereits in einem Bereich, bei dem eine merkliche Oxidation der Oberfläche stattfindet.
Durch die Zeitschrift "Chemical Abstracts" , 1981, Band 94, Seite 269, Zitat 94:212902m ist es bekannt, Kupf r-Silber- Basis-Legierungen für Lötzwecke mit 15 % Silber und 5 % Phosphor aus einem Gußblock bei 500 °C zu 3 mm dicken Bändern herunterzuwalzen. Auch dieses Verfahren ist wegen der Oxidation mit dem Mangel behaftet, daß die Zwischen¬ produkte in Schwefelsäure gebeizt werden müssen, obwohl die Walztemperatur noch deutlich unterhalb von 540 °C liegt. Auch mit diesem bekannten Verfahren können keine Lötstäbe aus einem praktisch endlosen Lötdraht hergestellt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein weit¬ gehend kontinuierlich durchführbares Verfahren zum Her¬ stellen von Lötstäben der eingangs beschriebenen Zusammen¬ setzung anzugeben, das wirtschaftlich durchführbar ist und bei einem Minimum an Ausschuß zu Lötstäben einwandfreier Beschaffenheit führt, und zwar sowohl hinsichtlich der geometrischen Form (Schnittkanten) als auch hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit (metallisch blank). Insbe¬ sondere soll dabei die bisher übliche Säurebehandlung der Zwischenprodukte entfallen, die umweltbelastend ist und/oder zu Entsorgungsproblemen der Beizlösungen führt.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte:
a) Strangpressen des Blocks bei einer Blocktempera¬ tur von 540 bis 680 °C, aber in jedem Falle unterhalb der Eutektikalen, zu einem einzelnen Draht mit einem maximalen Durchmesser von 10 mm,
b) Abschrecken des aus der Strangpresse austretende Drahtes auf eine Temperatur unterhalb von 250 °C c) kontinuierliches Zuführen des Drahtes zu einer Heizzone und Aufheizen auf eine Temperatur zwischen 200 und 280 °C als Einlauftemperatur für ein unmittelbar nachfolgendes Reduzierwalzwerk, d) kontinuierliches Herunterwalzen des Drahtes in mindestens drei Walzstufen mit einem Verformungsgrad je Walzstufe von maximal 25 % auf den gewünschten Querschnitt und e) Ablängen des Drahtes in einzelne Lötstäbe.
Der Querschnitt wird aufgrund der Anforderungen des Löt¬ prozesses gewählt; Lötdrähte oder Lötstäbe gibt es mit rundem und prismatischem (quadratischem) Querschnitt. Bei rundem Stabquerschnitt sind Durchmesser von 1,5 - 2,0 - 2,5 - 3,0 und 4,0 üblich. Bei einem quadratischen Querschnitt sind Kantenlängen des Quadrats in der gleichen Größenord¬ nung üblich.
Durch das Merkmal a) wird erreicht, daß der einzelne Draht problemlos weiterverarbeitet werden kann, d.h. es treten nicht die bei der Verarbeitung von Drahtbündeln bekannten Probleme auf wie Querverbindungen oder Quetschungen an den Schnittstellen.
Durch das Merkmal b) wird erreicht, daß nicht nur das durch das Strangpressen härter gewordene Material wieder erweicht wird, vielmehr wird auch die Drahtoberfläche durch das Abschreckmedium (üblicherweise Wasser) sehr weitgehend gegen eine Oxidation geschützt, und zwar nicht nur deswe¬ gen, weil durch den Abschreckvorgang die für eine Oxidation erforderliche Temperatur sehr rasch unterschritten wird, sondern vor allem deswegen, weil durch den beim Abschrecken gebildeten Wasserdampf die oxidierende Atmosphäre von dem Draht ferngehalten wird.
Die Verfahrensschritte a) und b) sind daher unmittelbar miteinander verknüpft.
Ob nun im Anschluß an den Verfahrensschritt b) das Zwi¬ schenprodukt aufgewickelt und zwischengelagert oder unmit¬ telbar mittels der Verfahrensschritte c) und d) weiterver¬ arbeitet wird, hängt von den Auslegungsdaten derjenigen Vorrichtungen ab, in denen die Verfahrensschrittε c) und d) ausgeführt werden. Üblicherweise wird jedoch der abge¬ schreckte Draht aufgewickelt und zwischengelagert.
Die Merkmale c) und d) sind wiederum in ihrem unmittelbare Zusammenwirken zu sehen, d.h. der kontinuierlich auf die Einlauftemperatur des Reduziεrwalzwerks aufgeheizte Draht wird unmittelbar anschließend und mit gleichεr Geschwin¬ digkeit dem Reduzierwalzwerk zugeführt und darin ebεnso kontinuierlich in mehrerεn (mindestens drei) Walzstufεn mi einem Verformungsgrad je Walzstufe von maximal 25 % auf de gewünschten Querschnitt heruntergewalzt.
Ein solches "Reduzierwalzwerk" wird in besonders vorteil¬ hafter Weise aus sogenannten Kocks-Blöcken ausgeführt, bei denen auf das Walzgut drei Einzelwalzen einwirken, die unter Winkeln von 120 Grad um die Achse des Walzguts herum verteilt sind. Die einzelnen Blöcke haben dabei solche Walzenprofile, daß sie abwechselnd runde und polygonale Walzquerschnitte erzeugen. Einzelheiten solcher Walzwerke sind jedoch Stand der Technik, so daß sich ein näherεs Eingehen hierauf erübrigt.
Am Ende des Herstellprozεsses wird der Draht alsdann mittels einer Schere oder Stanze in Stäbe mit den ge- wünschtεn Längεn unterteilt und ohne weiterε Nachbεhand- lung, insbesondere auch ohne das lästige und umweltbe¬ lastende Beizen verpackt.
Das Herstellvεrfahrεn ist dabεi im Hinblick auf Endproduktε untεrsc iedlicher Durchmesser und Querschnittε außeror¬ dentlich flexibel, da der stranggεprεßte Draht stets den gleichen Durchmesser haben kann. Es ist dann lediglich durch das Zuschalten einzεlnεr Walzwεrksblöckε möglich, diε gewünschten Durchmesser und Quεrschnittε einzustεllen. Die Werkzeugkosten für die teuren Matrizen der Strangpresse reduzieren sich dadurch erheblich. Auch der Ausschuß wird drastisch reduziεrt, und zwar von bεispielhaft 25 % bei dem Verfahrεn nach dεm Stand der Technik auf untεr 2 % beim erfindungsgεmäßεn Verfahren.
Dadurch werden Umweltbelastung und Recycling-Kosten ganz drastisch vermindert.
Der Draht am Ende des Verfahrensschritts d) kann dabei berεits das Endprodukt sεin. Es ist jεdoch gemäß einεr Weiterbildung der Erfindung möglich, ein solchεs Produkt in mindεstens einεr wεitεrεn Walzstufe auf einεn klεinεrεn Endquεrschnitt herunterzuwalzεn. Zu diesem Zweck wird das am Ende des Verfahrensschritts d) erhaltenε Zwischεnprodukt zwischengelagert und vor der Weitervεrarbεitung in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 100 und 280 °C erwärmt und aus dem erwärmten Zustand heraus abgezogen und der mindestεns εinen weiteren Walzstufe zugeführt.
Wie bereits gesagt, soll der durch den Verfahrensschritt d herunterzuwalzende Draht möglichst unmittelbar vor dem Einlaufen in das Reduzierwalzwεrk auf εinε Tε peratur innerhalb des angegebenen Bεreichs aufgeheizt werden. Dies geschieht in ganz besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß man das Aufheizen auf konduktivem Wege durch kontinu- iεrlichεs Hindurchlεitεn des Drahtes durch im Abstand angεordnεte εlektrische Kontaktrollenpaare durchführt. Dadurch ist nicht nur ein äußerst intensivεs Aufhεizεn des Drahtes innerhalb εinεr sεhr kurzεn Wegstrecke möglich, sondern das letzte Kontaktrollenpaar kann auch unmittelbar vor dem Rεduzierwalzwerk angεordnεt werden, so daß Wärme¬ verluste und eine Oxidation auf minimale Werte gesenkt werden können. Ein konduktiver Erwärmungsprozeß läßt sich auch auf sehr elegante und präzise Weisε regeln, nämlich dadurch, daß bei konstantem Abstand der elektrischen Kontaktrollen die Isttemperatur des Drahtes am Ende der konduktiven Heizstreckε gemessεn, mit εiner Solltεmpεratur verglichen und eine etwaigε Diffεrenz einer Regeleinrich¬ tung zur Regelung der elektrischεn Leistungszufuhr zuge¬ führt wird.
Nun ist es natürlich zweckmäßig, die am Einlauf des Redu¬ zierwalzwerks vorhandene Drahttempεratur auch vor dεm Einlauf in jεdεn Walzwerksblock innerhalb des genanntεn Bεreichs zu halten. Dies ist bei dem εrfindungsgεmäßen Verfahren mit seiner kontinuierlichen Verfahrensführung
ERSATZBLATT deswegεn bεsondεrs εinfach zu bεwεrkstεlligεn, wεil sich der Draht in jedεm einzelnen Walzenblock durch die Verfor- mungsarbεit zusätzlich εrwärmt, so daß es genügt, dεn Draht in oder zwischen den Walzstufen auf eine Temperatur innεr- halb dεs genannten Berεichs von 200 bis 280 °C, insbeson- dεrε von 215 bis 250 °C abzukühlen. Dies geschieht entweder durch eine entsprechendε Kühlung der Walzen, die bekannt¬ lich in einεm innigen Wärmekontakt mit dem Draht stehεn, odεr durch zwischεn den Walzstufen angeordnete Kühlein¬ richtungen.
Die kontinuierliche Verfahrεnsführung erstreckt sich dabei üblicherweise auf die Materialmenge eines Blocks mit einεr Länge von 300 mm, einεm Durchmεssεr von 83 mm und einem Gewicht von 11,7 kg. Daraus läßt sich ein endloser Einzel¬ draht mit einεm Durchmesser von 4,8 ± 0,1 mm und einer Länge von etwa 85 m herstεllen.
Die Kontinuität der Verfahrensführung läßt sich jedoch gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung noch dadurch weiter steigern, daß beim Strangpressen des Blocks am Ende dεs Preßvorgangs einεs Blocks in der Preßform vor dεr Matrize ein Prεßrεst stehengelassen wird, und daß ein der Matrize abgekehrter Volumensanteil des Preßrestes vor dem Einführen eines nachfolgenden Blockes abgetrεnnt wird, worauf der nachfolgende Block durch einε Hεißverschweißung mittels des Preßstεmpεls mit dε in der Preßform verblie- bεnεn Volumεnsantεil dεs Prεßrεstεs vεreinigt wird.
Erfahrungsgemäß sammeln sich nämlich im Preßrest während des Preßvorgangs Vεrunreinigungen an, und zwar bevorzugt in den äußerεn Randzonεn bzw. in dem dem Preßstempel zuge¬ kehrten Teil des Preßrests. Die Erfahrung hat gezeigt, daß man beim praktisch vollständigen Auspressen des Preßrests Drähte erhält, die auf der äußεrεn Oberfläche eine schup- pεnförmigε Struktur habεn, sprödbrüchig sind und sich praktisch nicht mεhr auswalzεn lassen. Dadurch, daß man den betreffεndεn Teil des Preßrestεs abtrεnnt und vεrwirft, bleibt die Rεinhεit dεs Löt atεrials sεhr weitgehεnd auch bεi einer kontinuierlichεn Vεrfahrensführung erhalten.
Die Abtrennung einεs definierten Preßrestes läßt sich in besonders vorteilhaftεr und einfacher Weise dadurch er- reichen, daß der vor der Matrize stehεn gebliebenε Preßrest einε Durchmesserabstufung aufwεist, wobei der größerε Durchmεsser dem Preßstεmpel zugekεhrt ist, und daß der im größerεn Durchmesser befindliche Volumensanteil des Preß- rεstεs vor dεr Hεißverschweißung abgetrennt wird. Die Trennstelle liegt dabei an der Stelle des Durchmesser¬ sprungs. Dadurch liegεn diε Vεrunreinigungen im äußerεn Bεrεich dεs Volumεnsantεils mit dem größeren Durchmesser, und der durchzutrennende Querschnitt entspricht nur dem kleinεren Durchmesser des in der Preßform verblεibεnden Volumensanteils. Hierdurch wird sicher zwischen reinεm und vεrunrεinigtεm Material unterschiεden. Das Anschweißεn des neuεn Blocks gεschiεht bεi dεm nachfolgenden Preßvorgang automatisch und problemlos, wobei sich das Spiel wieder¬ holt, daß sich die Verunreinigungεn in dεm neuerdings stehen bleibenden Preßrest ansammeln.
Die durch den vorstehenden Vorgang bedingte Diskontinuität bei der Herstεllung dεs Einzeldrahtes ist jεdoch auf diese Teil des Verfahrεns bεschränkt, da der Einzeldraht auf einε Haspεl aufgεwickεlt wird. Durch das Aufspulεn, Zwischenla¬ gern und Wiederabspulen läßt sich jedenfalls auf der Seite des Reduzierwalzwerks über die gesamtε Drahtlänge ein kontinuierlichεr Reduzierprozεß durchführen. Dadurch werden auch die sogenannten "Anfahrverlustε" relativ vεrringert, die bei jeden Einführen εinεs neuen Drahtabschnitts dadurch entstehen, daß die nicht zwischen dεn Kontaktrollεn ge¬ führte vordere Drahtlänge kalt ist.
Die Erfindung betrifft auch einε Vorrichtung zur Durchfüh¬ rung des Verfahrεns nach Anspruch 1.
Zur Lösung im wesentlichen der gleichen Aufgabe ist diese Vorrichtung erfindungsgεraäß gekennzeichnet durch folgendε Einrichtungen:
a) eine unmittelbar hinter der Strangpresse aufgestellte Abschreckvorrichtung für den erzeugten Draht, b) einε Gεschwindigkεitsmeßvorrichtung für diε Mεssung der Drahtgeschwindigkeit, c) εinε von dεr Gεschwindigkeitsmeßvorrichtung gεrεgεltε Aufwickεlvorrichtung für dεn Draht, d) εinε Abwickεlvorrichtung für dεn Draht, e) einε konduktivε Heizeinrichtung mit Kontaktrollen für den Draht und f) ein der Heizεinrichtung unmittelbar nachgeschaltetes Reduzierwalzwerk mit mindestεns drεi Walzstufεn.
Wεitere vortεilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen¬ standes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Ein Ausführungsbεispiεl des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutεrt.
Es zεigεn:
Figur 1 ein Verfahrensschema über die Verfahrensführung von der Vorwärmung des Blocks bis zum Aufwickeln dεs stranggεprεßten Einzeldrahtεs,
Figur 2 ein Verfahrensschεma übεr diε Vεrfahrεnsführung mit der konduktivε Bεheizung des Drahtes und dεr Reduzierung des DrahtquerSchnitts bis zum Auf¬ wickeln des gewalzten Drahtes,
Figur 3 die wesentlichen Teilε einer Strangpresse für di Herstellung des Einzeldrahtes,
Figur 4 einεn Schnitt durch εinε εinzelne Stufε dεs Reduziεrwalzwerks (einen sogenannten Kocks- Block) , und
Figur 5 ein Verfahrensschema für die Verfahrensführung bei einer sich gegebenεnfalls anschließenden weiteren Reduzierung und Profilierung dεs Draht- guεrSchnitts.
In Figur 1 ist ein einzelner Block 1 dargestellt, der über eine automatische Bεschickungsvorrichtung 2 εinεm Ofen 3 zugeführt wird, der als sogenanntεr Stoßofεn ausgeführt is und in dem eine Reihe von Blöcken 1 auf die εrforderliche Strangpreß-Tεmperatur aufgeheizt wird. Am Ausgang des Ofεns 3 bεfindet sich eine Zuführeinrichtung 4 für die Zufuhr einzεlnεr Blöckε zu εiner Strangpresse 5. Diesε Strangpresse besitzt einen Matrizenhalter 6, der teilweise von einεm Gehäuse 7 verdeckt ist und eine Führungsbuchse 8, die mit den εinzεlnεn erwärmten Blöcken 1 beschickt wird.
Weiterhin besitzt die Strangpressε am εntgεgεngesetztεn Endε εinen Preßzylinder 9 mit einεm Preßkolben 10, der mit einεm Preßstempεl 11 verbunden ist. Weiterε Einzεlhεitεn der Strangpresse 5 werden anhand der Figur 3 noch näher erläutert.
Die Strangpresse 5 erzεugt εinen Draht 12, der unmittelbar nach dem Austritt aus der Strangprεssε εinεr Abschreckvσr- richtung 13 zugεführt wird, durch diε der Draht unter einer Reihε von Abschrεckbrausεn 14 hindurchgεführt wird.
Nachfolgεnd wird dεr Draht 12 durch eine Geschwindigkeits- mεßvorrichtung 15 hindurchgεführt, dεrεn εlektrisches Ausgangssignal über einε Lεitung 16 εinεr Regelanordnung 17 zugeführt wird, die den nicht näher gεzeigten Antriebsmotor einer AufWickelvorrichtung 18 regεlt. Dort wird εin εrster Drahtwickel 19 erzεugt, der einem Zwischenlagεr zugεführt wird. Hat dεr εrzεugte Draht 12 bereits den endgültigen Durchmesser, so tritt an die Steilε dεr Aufwickεlvorrich- tung 18 εinε Ablängvorrichtung, wiε siε im Zusammεnhang mit Figur 5 noch nähεr εrläutεrt wird.
Figur 2 zeigt den Drahtwickel 19 auf εiner Abwickelvor¬ richtung 19a nach einεr Zwischεnlagerung. Der Draht 12 wird vom Drahtwickel 19 abgezogen und zunächst zu Reinigungszwecken einer Bürstεnstation 20 zugeführt, die einε hier nicht gezeigte Absaugvorrichtung aufweist. Während des Bürstens wird der Draht 12 durch mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Rollen 21 geführt, die ein Richtwalzwerk darstellen.
An die Bürstenstation 20 schließt sich eine Heizstation 22 an, die als konduktive Erwärmungsanlagε ausgeführt ist. Die Heizstation besitzt mehrεrε Kontaktrollεnpaarε 23, 24, 25 und 26, diε an die Ausgangsklemmεn εinεs Niederspannungs- transformators angeschlossen sind. Durch einε εntsprεchεnde Schaltung wird zwischen den Kontaktrollenpaarεn 23 und 24 sowie zwischen dεn Kontaktrollεnpaarεn 25 und 26 jεwεils εine Strecke gebildet, in der der Draht 12 vom Heizstrom durchflössen wird. Hierbεi bildet der Draht selbst den Heizwiderstand. Durch einen hier nicht gezeigtεn Tεmpεra- tursεnsor kann in Verbindung mit einer gleichfalls nicht gezeigtεn Regelanordnung die Heizlεistung so geregelt werden, daß der Draht 12 am Ausgang der Heizstation 22 stets die gleiche Temperatur aufweist.
Dεr Heizstation 22 ist eine Rotationsscherε 27 unmittεlbar nachgeschaltet. Diese dient dazu, nach dem Einführen εinεs nεuεn Drahtabschnitts das vordεre Ende abzutrennen, das nicht aufgehεizt wεrdεn kann und infolgεdessen dεm nachge¬ schalteten Reduziεrwalzwεrk 28 nicht zugεführt wεrden darf. Zu diesεm Zwεck wird auch diε Rotationsschεrε zwεckmäßig tεmperaturgesteuεrt angεtriεbεn, d.h. dεr Anfang dεs nεu zugεführtεn Drahtabschnitts wird solangε in kurzε Teilabschnitte zεrlεgt, bis diε vorgeschriebenε Einlauf- temperatur des Reduziεrwalzwεrks εrreicht ist.
Das Reduziεrwalzwerk 28 bεsteht aus insgesamt 7 Walzwerks- blöckεn 29 bis 35, diε jεwεils so eingestεllt sind, daß dεr Drahtguεrschnitt in jedem Walzwerksblock um maximal 25 % gegεnübεr dεm Quεrschnitt in dem vorausgegangenen Walz¬ werksblock reduziert wird. Um hierbεi εinε optimale Quer- schnittsvεrändεrung zu εrziεlεn, wεrden die Walzguer- schnittε abwεchsεlnd rund und drεikantig gewählt, einε Maßnahmε, diε an sich bekannt ist und daher nicht näher erläutεrt wird.
Diε Zahl dεr jεwεils zugεschaltεten Walzwεrksblocke richtet sich nach dem angestrεbtεn Quεrschnitt dεs Drahtεs am Ausgang dεs Reduziεrwalzwerks. Es ist also nicht in jedem Falle εrforderlich, auch die letztεn Walzwεrksblöckε zuzuschalten. Dem Reduzierwalzwεrk 28 ist εinε Endstufε 36 nachgeschaltet, die für diε Hεrstεllung besonders kleiner Drahtdurchmesser dient. Von diesεr Endstufε 36 wird dεr Draht 12 einer weiteren AufWickelvorrichtung 37 zugeführt. Falls der Draht in diesem Stadium berεits sεinεn Endquεr- schnitt erreicht hat, kann die AufWickelvorrichtung 37 auch durch eine Ablängvorrichtung ersetzt werden, wie sie in Figur 5 dargestellt ist.
In Figur 3 sind die wesεntlichεn Tεilε dεr Strangprεssε 5 dargεstεllt, nämlich der Matrizεnhalter 6 mit einεr εingε- sεtztεn Matrize 38, die Führungsbuchse 8, in die ein vorgεwärmtεr Block 1 εingεlεgt ist (durch gestrichelte Umrißlinien dargestellt) und der Preßstεmpεl 11, dεr durch εin auswechselbarεs Prεßstück 39 vεrlängert ist.
Die Matrize 38 ist in eine koaxiale Matrizenbohrung 40 mit dem Durchmesser D~ eingesetzt. Der Durchmεsser DM der hier nicht näher bezeichnεtεn Matrizεnöffnung εntspricht dem Drahtdurchmesser.
Auf seinem Außenumfang ist der Matrizenhalter von einem elektrischεn Hεizwidεrstand 41 umgεbεn, der nach außen hin von einer nicht näher bezeichnεtεn Wärmedämmung umgeben ist. Dadurch ist es möglich, Matrizenhaitεr und Matrize auf eine isotherme Tempεratur aufzuhεizεn. Auf dεr dem Pre߬ stεmpεl 11 zugεkεhrtεn Sεitε besitzt der Matrizεnhalter 6 eine Kegelfläche 42, auf die einε komplεmεntärε Kegelfläche 43 in der Führungsbuchse 8 aufsetzbar ist, so daß diεse Führungsbuchsε gegenüber der Matrizenbohrung 40 exakt zentriεrt wird.
Diε Führungsbuchsε 8 besitzt einen Innendurchmesser D_. Die Durchmesserabstufung ist dabei so getroffεn, daß zwischεn dem Innendurchmesser DB der Führungsbuchse und dem Durch- mεssεr D„ dεr Matrizenbohrung 40 eine erste Durchmesser¬ differenz besteht. Zwischen dem Durchmesser D„ der Matri¬ zenbohrung und dem Durchmesser DM der Matrizεnöffnung besteht eine zweite Durchmesserdiffεrεnz. Sobald mittels des Preßstempels 11 der größte Teil des Blocks 1 in Form des Drahtεs 12 durch die Matrizenöffnung ausgetrεtεn ist, verbleibt in der Preßform ein Preßrest 44 mit abgestuftεn Durchmεssεrn. Dεr klεinere Durchmεssεr εntspricht dεm Durchmesser D„ der Matrizenbohrung 40, währεnd der größerε Durchmesser dem Innendurchmessεr DB der Führungsbuchse εntspricht. Dadurch wεrden zwei vonεinander abgrenzbare Volumensantεile gebildet. In dem der Matrize abgεkehrten Volumεnsantεil (mit dεm größεrεn Durchmεsser) bεfindεn sich diε Vεrunreinigungen des Blocks 1. Infolgedessen wird diesεr Volumensanteil mittels einεs Stanzmessers 45 von dem anderεn Volumεnsanteil abgetrennt, der in der Matrizenboh¬ rung verbleibt. Der abgeschertε Volumensanteil wird ver- worfεn und εinem Recycling-Verfahren zugeführt.
Wird nunmεhr die Führungsbuchse 8 wieder an den Matrizen¬ haitεr 6 angesεtzt, so kann εin nεuεr Block 1 mittels des Preßstεmpεls 11 gegen den verbliebεnεn Volumεnsanteil des Preßrestes 44 verschobεn werden, mit dem er während des Pressens eine Heißvεrschwεißung εingεht. Das Strangprεß- verfahren wird auf diese Weise quasi-kontinuierlich ge- staltεt, ohnε daß sich Vεrunrεinigungεn bis zum Endε der Mehrfach-Chargierung ansammεln könnεn.
Figur 4 zεigt einen Schnitt durch alle Achsen eines Walz¬ werksblocks, im vorliegenden Falle des Walzwerksblocks 29 des Reduzierwalzwεrks 28. Die einzεlnen Walzen 29a, 29b und 29c sind mit ihren Hauptebenεn äquidistant auf den Umfang des Drahtes 12 vertεilt. In diesem Walzwerksblock wird aus dem rundεn, vorgεhεiztεn Drahtquerschnitt zunächst - wie dargestellt - ein Dreiεcksprofil erzeugt. Infolgedεssεn haben die Walzen zylindrische Arbeitsflächen. Der Antrieb sämtlicher Walzεn erfolgt über ein Vorgelege 46, wobei zwei der Walzen noch über Kegεlradpaarε 47 und 48 angεtriεben werdεn. In Figur 5 ist ein elektrisch behεizter Vorwärmofen 49 dargestellt, in dem mεhrεre Drahtwickel 50 vorgewärmt werden, die in der AufWickelvorrichtung 37 hergεstellt worden sind. Von diesem Vorwärmofen wird dεr aus dem Draht 12 hervorgegangene Draht 12a einem weiterεn Rεduzierwalz- wεrk 51 zugεführt, zu dεm im vorliegenden Falle vier Walzwerksblöckε gεhörεn, diε jedoch im einzelnεn nicht näher bezεichnεt sind. Durch εine Rotationsschneidvorrich¬ tung 52 wird der Draht in einzelne Stäbe 12c vorgegεbεner Länge zerlegt, die über einε Abzugsvorrichtung 53 einer hier nicht gezeigten Verpackungsstation zugeführt werden. Wie bereits gesagt, sind der Vorwärmofen 49 und das weitεr Rεduziεrwalzwerk 51 einε Zusatzεinrichtung, diε dann zum Einsatz kommt, wenn besonders dünne Lötstäbe erzeugt werde sollen. Sofern berεits das Endprodukt der Anordnung nach Figur 2 die gewünschten Querschnittsabmessungen besitzt, tretεn dort an diε Stelle der Aufwickelvσrrichtung 37 diε Rotationsschneidvorrichtung 52 und die Abzugsvorrichtung 5 nach Figur 5.
Beispiel;
In einer Anlage mit den Einzelheitεn nach den Figuren 1 bi 5 wurden aus Blöcken mit einem Durchmesser von 83 mm, eine Länge von 300 mm und einem Gewicht von 11,8 kg Lötstäbe mi einem quadratischen Querschnitt von 2,0 mm x 2,0 mm und einer Länge von 385 mm hεrgestellt. Am Ausgang des Ofens 3 hatten die Blöcke eine mittlerε Temperatur von 600 °C. Auc der Matrizenhalter 6 war auf eine Temperatur von 600 °C aufgeheizt. Die Matrize 38 besaß eine solche (runde) Matrizenöffnung, daß der stranggepreßtε Draht εinεn Durchmesser von 4,8 ± 0,1 mm besaß. Die Preßgeschwindigkeit wurde dabei derart gewählt, daß die Drahtgeschwindigkeit 35 m/min betrug.
In der Abschreckvorrichtung 13 wurde der Draht durch Wassεrbrausεn in dεr Wεisε abgeschreckt, daß die Drahtte - pεratur am Ausgang der Abschreckvorrichtung bεi εtwa 200 °C lag. Der Draht wurde in dεr Aufwickεlvorrichtung 18 mit dεr bereits genannten Geschwindigkεit aufgεwickelt. Es wurden nacheinandεr 20 Blöcke zum Einsatz gebracht, so daß sich εinε gesamte Drahtlänge von 1.700 m ergab. Bei jedem einzelnen Preßvorgang wurde ein Volumensanteil des Preß- rεstεs mit εinem Gewicht von etwa 0,8 kg verworfεn, so daß von jedem Block etwa 11,0 kg zu Draht mit einer für die Weiterverarbεitung gεeigneten Qualität gepreßt wurden.
Der zwischengelagerte Drahtwickel 19 wurde alsdann einer Vorrichtung nach Figur 2 zugeführt und zunächst in dεr Bürstenstation 20 gebürstet. Alsdann wurde der Draht mit einer Geschwindigkeit von 35 m/min der Heizstation 22 zugeführt, an derεn Ausgang er eine mittlere Temperatur von etwa 200 °C besaß. Dies war auch die Einlauftempεratur für das Reduzierwalzwεrk 28. In dεn εrsten beiden Walzwerks¬ blöcken 29 und 30 wurde der ursprünglich runde Draht zunächst auf prismatische Querschnitte heruntergεwalzt. Im dritten Walzwerksblock 31 erhielt der Draht einεn runden Querschnitt von 3,5 mm. In weitεrεn Versuchen wurden rundε Drahtquerschnitte mit Durchmessεrn von 3,0 mm und 2,5 mm εrzeugt, und zwar am Ausgang der Walzwerksblöckε 33 und 35. In dεn Walzwεrksblöckεn 32 und 34 wurdε dεr zuvor rundε Drahtquerschnitt wiedεr auf εinen prismatischεn (drεiek- kigen) Drahtquerschnitt heruntergewalzt.
Durch Kühlung der Walzen wurde die Drahttemperatur auf ca.
200 βC gehaltεn.
Die einzεlnεn Drähte 12 unterschiedlichen Durchmessers wurden alsdann in dεr AufWickelvorrichtung 37 abgelegt.
Die einzelnen Drahtwickel 50 aus der AufWickelvorrichtung 37 wurden alsdann einεr Vorrichtung nach Figur 5 zugeführt. Zunächst wurden die Drehwickel 50 auf eine Temperatur von etwa 200 °C aufgehεizt, bεi der der Draht mühelos abgezoge werden konnte. Danach wurden aus Drähten runden Quer¬ schnitts mit Durchmessern von 3,5 - 3,0 - 2,5 und 2,0 mm i
2 Reduzierwalzwerk 51 Vierkantdrähtε von jeweils 3 x 3 mm ,
2,5 x 2,5 mm 2, 2 x 2 mm2 und 1,5 x 1,5 mm2 Querschnitt erzeugt. Diese wurden schließlich in der Rotationsschneid¬ vorrichtung 52 in Stablängen von 385 mm zerlegt.
Es zeigtε sich in allen Fällen, daß das Vεrfahrεn völlig störungsfrei lief,und zu gera εn, mεtallisch blanken Lötstäben mit einwandfreien Schnittflächen führte.
Die Versuche wurden mit Lotlegierungen gemäß der nachstε- hεndεn Tabelle durchgeführt. In allen Fällen ergabεn sich εinwandfrεiε Ergεbnissε hinsichtlich dεr gεfordεrten Spezifikationεn.

Claims

Patentansprüche;
1. Verfahren zum Hεrstellen von Lötstäben mit einεm Kupferanteil von mindestens 60 Gewichtsprozεnt, vorzugsweise von mindestens 80 Gewichtsprozent, und mit minestεns εiner Legierungskomponεntε aus dεr Gruppε Phosphor und Silbεr, durch Verformen einer entsprεchεnden Kupferlegierung aus einεm Block zu einem Draht bei Temperaturen unterhalb der Eutektikalen, gekennzeichnet durch folgεndε Vεrfah- rensschritte:
a) Strangprεssen des Blocks bεi einer Blocktempεra tur von 540 bis 680 °C, abεr in jεdεm Falle unterhalb der Eutektikalεn zu εine einzelnen Draht mit einem maximalen Durchmesser von 10 mm b) Abschreckεn des aus der Strangpresse austretend Drahtes auf einε Temperatur unterhalb von 250 ° c) kontinuierlichεs Zuführεn des Drahtes zu einεr Hεizzonε und Aufhεizen auf einε Tεmpεratur zwischεn 200 und 280 °C als Einlauftemperatur f ein unmittelbar nachfolgendes Reduzierwalzwerk, d) kontinuierliches Herunterwalzεn dεs Drahtεs in mindεstεns drei Walzstufen mit einem Verfor¬ mungsgrad je Walzstufe von maximal 25 % auf den gewünschtεn Quεrschnitt, und e) Ablängen des Drahtes in einzelnε Lötstäbε.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d das Strangpressen des Blocks bεi einer Blocktempεrat von 580 bis 620 °C durchgεführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken des aus der Strangpresse austretendεn Drahtes auf eine Temperatur unterhalb von 200 °C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in der Heizzone auf einε Tεmpεratur zwischεn 215 und 250 °C aufgeheizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein runder Querschnitt am Ende des Verfahrensschritts d) in mindestεns εiner weitεren Walzstufe auf den Endguerschnitt heruntergewalzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt am Ende des Verfahrensschritts d) in einεm Ofen auf eine Tempεratur zwischεn 100 und 280 °C erwärmt und aus dem erwärmten Zustand heraus abgεzogen und der mindestens einen weitεrεn Walzstufε zugeführt und nachfolgend zu einzεlnem Lötstäben abgelängt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßgeschwindigkeit, bezogen auf die Austrittsge¬ schwindigkeit des Drahtes unterhalb 50m/min, vorzugs¬ weise unterhalb 40 m/min gewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Draht-Durchmesser beim Strangpressen zu
6 mm gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da der Draht zwischen dem Abschrecken und dem Zuführen zur Heizzone aufgewickelt, zwischengelagert und wiede abgewickelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da das Aufheizen durch Stromdurchleitung mittels konti- nuiεrlichεm Durchlεitεn dεs Drahtes durch im Abstand angeordnete elektrische Kontaktrollen ausgeführt wird
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da der Draht in oder zwischen den Walzstufen auf eine Tempεratur zwischεn 200 °C und 280 °C abgekühlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in oder zwischen den Walzstufen auf ein Temperatur zwischen 215 °C und 250 °C abgεkühlt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da beim Strangpressen des Blocks am Ende des Preßvorgang einεs Blocks in der Preßform vor der Matrize εin Prεßrest stehen gelassen wird, und daß ein der Matriz abgekehrter Volumensantεil des Preßrεstεs vor dεm Einführen eines nachfolgenden Blocks abgetrennt wird, worauf der nachfolgende Block durch einε Hεißverschweißung mittels des Preßstεmpεls mit dem in der Prεßform vεrblεibεndεn Volumensanteil des Preßrestes vereinigt wird.
14. Verfahrεn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vor der Matrize stehεngεbliεbene Prεßrεst εin Durchmesserabstufung aufweist, wobei der größere Durchmesser dem Preßstempel zugekehrt ist, und daß der im größeren Durchmesser befindliche Volumensanteil des Preßrestes vor der Heißvεrschwεißung abgetrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhaltεr mit dεr Matrize in der Preßform im wesεntlichεn durch εinε Hεizeinrichtung isotherm auf annähernd der Blocktemperatur gehalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstantem Abstand der elektrischen Kontaktrollen diε Isttemperatur des Drahtes am Ende der konduktiven Heizstreckε gemessen, mit einer Solltemperatur ver¬ glichen und eine etwaige Differenz einεr Regelein¬ richtung zur Regelung der εlektrischen Leistungszufuhr zugeführt wird.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vorwärmofen für die Blöcke und mit einεr nachgeschalteten Strangpressε, gekennzeich¬ net durch folgendε Einrichtungεn a) εine unmittelbar hinter der Strangpresse (5) aufgestellten Abschreckvorrichtung (13) für den erzeugten Draht (12) , b) eine Geschwindigkεitsmeßvorrichtung (15) für die Messung der Drahtgeschwindigkεit, c) εinε von der Geschwindigkεitsmεßvorrichtung (15) gεrεgεltε AufWickelvorrichtung (18) für den Draht, d) eine Abwickelvorrichtung (19a) für den Draht, e) einε konduktive Heizeinrichtung (22) mit Kon¬ taktrollen (23, 24, 25, 26) für den Draht, und f) ein der Heizeinrichtung (22) unmittelbar nachge¬ schaltetes Reduzierwalzwεrk (28) mit mindεstens drei Walzstufen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine dem Rεduzierwalzwεrk (28) nachgeschaltete weiter AufWickelvorrichtung (27) für den Draht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Vorwärmofen (49) für den Draht (12) und ein weiteres, dem Vorwärmofen (49) nachgeschaltetes Reduzierwalzwεrk (51) für diε Erzεugung des Endquer¬ schnitts des Drahts (12, 12a).
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Prεßform der Strangpresse (5) einεn Matrizen- haltεr (6) aufweist, der mit εinεr Heizeinrichtung (41) versεhen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innendurchmesser (D„) einεr zur Prεßform gehörenden Führungsbuchse (8) und dem Durchmesser ( H) einεr die Matrize (38) aufnehmendεn Matrizenbohrung (40) des Matrizenhalters (6) eine erstε Durchmεsserdifferenz (D_ - D„) vorhanden ist un daß zwischen dem Durchmesser (D„) der Matrizenboh¬ rung (40) und dem Durchmesser (DM) der Matrizenöffnun eine zweite Durchmesserdifferenz (D„ H - D„) vorhanden ist.
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