EP1750883A1 - Verfahren und vorrichtung zum hartlöten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum hartlöten

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Publication number
EP1750883A1
EP1750883A1 EP05740502A EP05740502A EP1750883A1 EP 1750883 A1 EP1750883 A1 EP 1750883A1 EP 05740502 A EP05740502 A EP 05740502A EP 05740502 A EP05740502 A EP 05740502A EP 1750883 A1 EP1750883 A1 EP 1750883A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solder
container
joint
heat source
parts
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Withdrawn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
EP05740502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Urech
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.)
SOUTEC AG
Original Assignee
Elpatronic AG
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 Elpatronic AG filed Critical Elpatronic AG
Publication of EP1750883A1 publication Critical patent/EP1750883A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23K3/03—Soldering irons; Bits electrically heated
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    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting metallic parts to be joined by brazing, the parts to be heated being heated by at least one heat source and the joint between the parts to be filled with solder.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method.
  • the connection of metallic parts (joining parts) by brazing is known; the same or different metals can be connected in this way (eg steel / steel or aluminum / steel).
  • side parts and roof part of automobile bodies are connected to one another by soldering, the solder also filling the joint between the parts and forming a surface that can be primed and painted without reworking, so that no measures need to be taken to cover the joint, as is the case with a weld connection of the parts mentioned is the case.
  • WO 02/064300 shows soldering with a burner and with preheating the solder wire. It is also known in practice to heat the joining parts to be soldered with a laser and also to insert the solder wire into the laser beam, so that the laser beam melts the solder wire.
  • the coating of which outside the joint should remain as intact as possible evaporation temperature of the zinc at 1060 ° C
  • a melting point of the CuSi or copper / zinc solders used with a melting point of 980 - 1060 ° C is a perfect one or pore-free surface of the solidified solder only at a slow soldering rate of approx. 2 - 3 m / min achieved.
  • the solders that can be used are known to the person skilled in the art.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved brazing process with which a good surface quality of the solidified solder can be achieved at a high soldering speed. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the heating of the solder joint and the liquefaction of the solder can be completely separated from one another.
  • the heating of the parts to be joined can thus be controlled more precisely and, in particular, the risk of vaporization of their zinc coating by overheating can be avoided, since no energy for melting the solder is drawn from the energy beam heating the parts to be joined.
  • the temperature of the solder can also be adjusted more precisely in this way, so that the soldering can be carried out optimally in terms of temperature by the procedure according to the invention, which results in the good surface quality of the solidified solder.
  • the quantity of liquid solder that can be supplied from the supply can be adapted more easily to changing joint dimensions than when a solid solder wire is supplied, and the changing quantity of solder supplied does not influence the heating of the parts to be joined. It is preferred if the liquid solder is introduced in the direction of movement of the heating or the soldering process relative to the parts to be joined behind the zone of action of the heat source on the parts to be joined. This allows the soldering zone to be optimally prepared by the cleaning or deoxidation effect of the heat source in the joint area. Such an effect can be enhanced by introducing a gas or gas mixture into the heating area with or without the addition of powdered deoxidizing agents.
  • the controlled introduction of the liquid solder from the supply into the joint preferably takes place not only on the basis of fixed control parameters as a function of the feed rate but also on the basis of an inspection of the joint, in particular its dimensions, before filling, for example by means of optical inspection means , Accordingly, the amount of solder introduced can be adapted to the changes in the joint size along the joint in order to obtain a joint that is always filled uniformly along the joint but without any visible variation in the shape of the seam surface along the joint.
  • An inspection of the joint that has already been filled, for example also by optical inspection can also be used as a control variable.
  • a temperature measurement of the heated parts to be joined before and / or after the soldering can also be used as a control variable.
  • the discharge of solder from the container can be precisely controlled in a closed container by generating an overpressure or underpressure in the container.
  • a controllable element for example a stamp
  • This element can preferably be formed by the solder wire inserted into the melting vessel.
  • a force can also be exerted on a flexible container wall or a part thereof to generate overpressure or underpressure for the application or for stopping the application of the liquid solder.
  • an open container it can be tilted more or less and moved back in order to control the quantity of the application or its start and stop.
  • FIG 1 shows schematically a first device for performing the method
  • Figure 2 is a view of the parts to be joined in the longitudinal direction of the joint
  • FIG. 3 schematically shows a further device for carrying out the method
  • FIGS. 4-6 show several types of joining parts in which the invention can preferably be used.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device with which the method according to the invention can be carried out.
  • the figure shows a highly schematic view of the device.
  • joining parts 1, 2, as are shown, for example, in FIG. 2 are connected to one another by brazing, the solder more or less filling the joint 5 between the joining parts 1, 2 and, after the solidification of the solder, a surface that is as free of pores as possible should form, which can be primed and painted without or with very little post-processing.
  • the joint 5 should be filled as evenly as possible so that the solder can form a uniform, visible joint filling, for example between body components, for example between a roof part formed by the first joining part 1 and a side part of an automobile body formed by the second joining part 2.
  • any metal parts to be joined (as mentioned at the beginning, can also be made of different metals). hend) are connected according to the invention.
  • the parts to be joined can additionally be connected by further connecting means, for example by stitching with welding points below the joint 5.
  • FIG. 1 the part to be joined 2 is now shown schematically with the horizontal line, that with the further part not visible in FIG 1 ( Figure 2) forms the joint to be filled.
  • the joining parts 1, 2 are heated by means of a first heat source in the area of the joint in such a way that they are ready for soldering. The heating can take place starting at the lower limit of the brazing area of approx.
  • the heat source 3 can be, for example, a laser beam, which is indicated in the drawing only by edge beams 3.
  • the focus of the laser beam 3 is usually below the joint 5 in order to achieve the best possible and uniform heating of the joining parts 1, 2 in the joint area or in the area of the solder to be introduced.
  • a plurality of beams can also be used, as is indicated, for example, by beam paths 4 in FIG. 2.
  • any other heat sources can of course be considered, which can heat the joining parts 1, 2 in the joint area to the required soldering temperature.
  • the heat source, for example the laser beam 3 is moved along the joint 5, so that areas of the joint successively heated and then filled with solder.
  • the movement of the heat source and the other parts of the device that move relative to the joint can take place by moving the device over the fixed joining parts 1, 2 or by moving the joining parts 1, 2 along the fixed device.
  • This is indicated in FIG. 1 by the fact that an arrow A is shown in the laser beam, which represents the direction of movement, and a box 27 is shown which symbolically represents all the means of movement necessary for the relative movement of the device and the joining parts 1, 2.
  • the design of such movement means is known to the person skilled in the art and need not be explained in more detail here. All known types of movement means can be used.
  • These movement means can be controlled by the control device 20 of the device, which is indicated by a corresponding dash-dotted control line to the box 27.
  • the control device 20 can, however, also communicate with a separate control device for the movement means in order to receive information about the movement and to in turn deliver information about the soldering to the movement means.
  • a supply of liquid solder 7 is now provided in a container 6, which solder is introduced in liquid form into the heated joint to be filled between the joining parts 1, 2.
  • this is indicated by the container 6, in which the liquid solder 7 is represented by hatching.
  • the liquid solder 7 is introduced from the container as directly as possible to the area of action of the heat source on the joining parts 1, 2 by pouring or injecting the liquid solder into the joint. The distance shown in FIG.
  • the solder 7 is filled into the joint where the parts to be joined have the temperature required for the soldering.
  • a temperature measuring means 28 can be provided, which outputs at least one temperature measured value of the heated joining parts to the control device 20 of the device. It may also be the case that the distance of the container 6 or its pouring end from the laser beam 3 is adjustable and, in particular, can also be varied by the controller 20 during the operation of the device.
  • the solder 7 is kept liquid in the container 6.
  • the container 6 can have heating means, which are shown schematically in the figure at 9 and which can also be controlled by the controller 20.
  • the heating means can be designed in such a way that they already hold liquid supplied to the container 6 in liquid form, or they can be designed in such a way that they melt the solder supplied in solid form in the container 6 in the container and can hold it in liquid form.
  • the latter is shown in the figure, in which a solid solder wire 8 is withdrawn from a supply 25 through a solder wire feed 18 and is introduced into the container 6, where the solder wire 8 melts and forms the liquid solder reservoir 7 in molten form.
  • the liquid solder is introduced into the joint 5 from the supply of liquid solder 7 and forms a solder filling there, the surface of which is indicated by the line 7 'in FIG. 2.
  • the spout 12 of the container 6 is also indicated. (Several spouts 12 can also be provided, depending on the arrangement of the joint 5, so that the liquid solder can be optimally introduced into it).
  • the heating means 9 for the container can be any heating means which can melt the solder and keep it liquid, for example resistive heating means or inductive heating means. It is also possible to derive the heating energy from the heat source, so that the heating means 9 is formed by the same heat source that is used to heat the parts to be joined.
  • the container 6 can be insulated and consists of a material which is not attacked by the liquid solder and does not bond to it in such a way that it is not possible to apply the solder.
  • the container can for example consist of a high temperature resistant metal or ceramic.
  • 1 shows a closed container from which the application of solder can take place in such a way that an overpressure is generated in the container to start the application of solder through the spout 12 and a reduced pressure, for example a negative pressure, to stop the application of the solder is produced. This can be done by applying a force to the container, by means of which the container or wall parts thereof are more or less compressed.
  • the solder can flow according to the state of the flow with a constant amount (determined by the spout) and the filling of the joint is controlled by the relative speed between the joint and the spout.
  • the amount of solder can also be metered by the overpressure or vacuum, which is preferred over an operation with only start and stop of the solder application.
  • the control or the generation of overpressure and underpressure takes place in the closed container 6 in that a fixed solder wire 8 is moved into the container at a predetermined speed by feed means 18 controlled by the controller 20, stopped, or partially withdrawn at a predetermined speed is, so that the pressure change resulting from the additionally introduced or possibly withdrawn solder volume in the container 6 can be set, for example as overpressure or underpressure, which leads to a corresponding solder application through the only opening of the container which is from the end of the pouring spout 12 is formed, leads.
  • other means not formed by the solder wire 8 can also be used be provided, for example a stamp which can be moved into or pulled out of the container and which is used for controlling the overpressure or underpressure.
  • the liquid solder flows into the joint and fills it, for example on the basis of control parameters of the controller 20, which are dependent on the feed rate, the more solder is supplied, the greater the feed rate of the heat source 3 and the container 6 relative to the joining parts 1 , 2 is. It is preferred, however, if an inspection means 32 is provided which, for example at any point along the joint, determines the respective size of the joint in accordance with the manufacturing and bending tolerances of the joining parts 1, 2 and outputs corresponding control values to the controller 20.
  • the introduction of the solder can thus be controlled in such a way that less solder is introduced in areas of smaller joint volume and more solder in areas of larger joint volume, so that a solder surface 7 ′ that is as uniform as possible along the joint results.
  • the inspection means 32 can inspect the joint in any known manner, for example by optical means.
  • An inspection means 31 can also be provided, which inspects the surface of the solidified solder and emits corresponding signals, for example via the pore frequency, to the control means 20.
  • the control means can act accordingly on the heat source 3, which is indicated in the figure only by a control line from the control means 20 to the laser beam 3 and can influence the temperature of the liquid solder via the heating means 9.
  • a mechanical cleaning of the joint by a cleaning agent 24 can be provided in front of the zone of action of the heat source or in front of the laser beam 3. In the heat introduction zone itself, the heat from the heat source or the laser beam 3 is used for cleaning and deoxidation.
  • Deoxidation can be carried out by introducing a gas or gas mixture with or without the addition of powder.
  • Deforming deforming agents are increased, which is indicated in the figure by the gas source or a source for adding deoxidizing agents 10 and the gas stream or stream of deoxidizing agents according to arrow B only.
  • a protective gas can be provided for the soldering, which is also only indicated by the gas source 11 and the arrow C.
  • the function of a gas supporting the cleaning and a protective gas can also be performed by a single gas source, which replaces the two indicated gas sources 10 and 11.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the device, the same reference numerals denoting essentially the same elements and all the variants explained above also intended to apply to the exemplary embodiment of FIG.
  • FIG. 3 An open container 16 is shown in FIG. 3, which in turn has a spout 12.
  • the solder 7 is liquid in the open container and is kept liquid by heating means 9.
  • the discharge takes place here in such a way that the container can be pivoted about a pivot axis by being raised and lowered with lifting and lowering means 13 at the end opposite the pivot axis 14.
  • liquid solder is poured out of the container or no pouring out if the fill level of the liquid solder extends to the spout 12 of the container or just does not reach the spout 12.
  • FIGS. 4, 5 and 6 show different variants of joining parts 1, 2, which each form a joint between them.
  • the surface 7 'of the solder filling of the joint which is formed is also indicated in each case.
  • the flared joining parts shown may eg also blunt contiguous joining parts according be soldered according to the invention, for example also parts with bevelled end faces to form the joint. Due to the joining quality achievable according to the invention, the method according to the invention and the device according to the invention allow more and more silver-free solders to be used without the quality of the solder seam being, as before, relevantly impaired compared to silver-containing solders. Furthermore, the method and the device according to the invention can also be used if the surfaces of the metal parts to be joined are melted.

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Abstract

Zum Hartlöten von Fügeteilen (2) entlang einer gemeinsamen Fuge werden durch eine Wärmequelle, z.B. eine Laserstrahl (3), die Fügeteile erhitzt. In die Fuge wird dann geschmolzenes Lot (7) aus einem Vorrat in einem Behälter (6) eingebracht. Auf diese Weise lassen sich Fugen mit hoher Geschwindigkeit mit Lot befüllen und die erstarrte Lotoberfläche ist praktisch porenfrei, was eine Grundierung/Lackierung ohne Nachbehandlung erlaubt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Hartlöten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ver- binden von metallischen Fügeteilen durch Hartlöten, wobei die Fügeteile durch mindestens eine Wärmequelle erhitzt werden und die Fuge zwischen den Fügeteilen mit Lot gefüllt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens . Die Verbindung von metallischen Teilen (Fügeteilen) durch Hartlöten ist bekannt; gleiche oder auch verschiedene Metalle sind so verbindbar (z.B. Stahl/Stahl oder Aluminium/Stahl) . Im Automobilkarosseriebau werden z.B. Seitenteile und Dachteil von Automobilkarosserien durch Lötung miteinander verbunden, wobei das Lot auch die Fuge zwischen den Teilen füllt und eine ohne Nachbearbeitung grundierbare und lackierbare Oberfläche bilden soll, so dass keine Massnahmen zur Abdeckung der Fuge getroffen werden müssen, wie dies bei einer Schweissverbin- düng der genannten Teile der Fall ist. Besonders bei dieser Anwendung, aber auch bei anderen Hartlötverbindungen, wird daher Wert auf eine möglichst porenfreie Oberfläche des die Fuge ausfüllenden erstarrten Lotes gelegt sowie auf eine möglichst gleichmässige Füllhöhe auch bei schwankender Fugenbreite und somit sich ändernder Lotmenge. WO 02/064300 zeigt das Löten mit einem Brenner und mit Vorwärmung des Lötdrahtes. Es ist ferner in der Praxis bekannt, die zu lötenden Fügeteile mit einem Laser zu erhitzen und den Lötdraht ebenfalls in den Laserstrahl einzuführen, so dass der Laserstrahl den Lötdraht schmilzt. Besonders bei zinkbeschichteten Blechen, deren Beschichtung ausserhalb der Fuge möglichst intakt bleiben soll (Verdampfungstemperatur des Zinkes bei 1060°C) und einem Schmelzpunkt der verwendeten CuSi- oder Kup- fer/Zink-Lote mit einem Schmelzpunkt von 980 - 1060°C wird eine einwandfreie bzw. porenfreie Oberfläche des erstarrten Lotes nur bei geringer Lötgeschwindigkeit von ca. 2 - 3 m/min erzielt. Die verwendbaren Lote (mit unterschiedlicher Zusammensetzung) sind dem Fachmann bekannt . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde ein verbessertes Hartlötverfahren zu schaffen, mit dem eine gute Oberflächenqualität des erstarrten Lotes mit hoher Lötgeschwindigkeit erzielbar ist. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, dass ein Behälter mit einem Vorrat flüssigen Lotes vorgesehen wird, kann das Erhitzen der Lötstelle und die Verflüssigung des Lotes vollständig voneinander getrennt werden. Die Erhitzung der Fügeteile kann somit genauer kontrolliert und insbesondere auch die Gefahr des Verdampfens deren Zinkbeschichtung durch Ue- berhitzung vermieden werden, da keine Energie zum Schmelzen des Lotes aus dem die Fügeteile erhitzenden Energiestrahl abgezogen wird. Auch die Temperatur des Lotes kann auf diese Weise genauer eingestellt werden, so dass durch das erfindungsgemässe Vorgehen die Lötung temperaturmäs- sig optimal erfolgen kann, was die gute Oberflächenqualität des erstarrten Lotes ergibt. Weiter kann die aus dem Vorrat zuführbare Menge flüssigen Lotes einfacher an sich ändernde Fugenabmessung angepasst werden als bei Zufuhr eines festen Lötdrahtes und die ändernde Menge zugeführten Lotes nimmt auch dabei wiederum keinen Einfluss auf die Erhitzung der Fügeteile. Bevorzugt ist es, wenn das flüssige Lot in Bewegungsrichtung der Erhitzung bzw. des Lötvorganges re- lativ zu den Fügeteilen hinter der Einwirkungszone der Wärmequelle auf die Fügeteile eingebracht wird. Dies erlaubt eine optimale Vorbereitung der Loteinbringzone durch die Reinigungs- bzw. Desoxidationswirkung der Wärmequelle im Fugenbereich. Eine solche Wirkung kann durch die Einbringung eines Gases oder Gasgemisches mit oder ohne Zumischung von pulverförmigen Desoxidationsmitteln in den Erhitzungsbereich verstärkt werden. Demgegenüber ist es nach Stand der Technik mit festem Lötdraht in der Praxis üblich den Lötdraht vor dem Erhitzungsbereich zuzuführen bzw. schleppend zuzuführen, so dass das vom Laserstrahl geschmolzene Lot um den Strahl herum oder unter dem Srahl duchfliessen muss und die Reinigungs- bzw. De- soxidationswirkung des Laserstrahls auf der Blechoberfläche nicht voll genutzt werden kann. Einer Zufuhr des Lotdrahtes von der anderen Seite, also stechend, steht das mögliche Verklemmen oder Hängenbleiben des Lötdrahtes entgegen, das zum Unterbruch des Lötvorganges führen würde. Bevorzugterweise erfolgt das gesteuerte Einbringen des flüssigen Lotes aus dem Vorrat in die Fuge nicht nur auf Grund von fixen Steuerparametern in Abhän- gigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit sondern zusätzlich auf Grund einer Inspektion der Fuge, insbesondere deren Abmessungen, vor der Befüllung, so z.B. durch optische Inspektionsmittel. Entsprechend kann die Menge des eingebrachten Lotes an die Änderungen der Fugengrösse entlang der Fuge angepasst werden, um eine entlang des Fügestosses stets gleichmässig gefüllte Fuge ohne sichtbare Variation der Form der Nahtoberfläche entlang der Fuge zu erhalten. Auch eine Inspektion der schon gefüllten Fuge, z.B. ebenfalls durch optische Inspektion, kann als Steuergrösse herangezogen werden. Ebenso eine Temperaturmessung der erhitzten Fügeteile vor und/oder nach der Loteinbringung. Die Ausbringung von Lot aus dem Behälter kann bei einem geschlossenen Behälter durch Erzeugung eines Über- bzw. Unterdruckes im Behälter präzis gesteuert werden. Dazu kann ein steuerbares Element im Behälter, z.B. ein Stempel, vorgesehen sein, welches durch Antriebsmittel mehr oder minder in den Behälter einführbar bzw. herausziehbar ist. Dieses Element kann vorzugsweise vom in den Behälter zur Aufschmelzung eingeführten Lötdraht gebildet sein. Es kann aber z.B. auch eine Kraft auf eine flexible Behälterwand oder einen Teil davon ausgeübt wer- den, um Über- oder Unterdruck zum Ausbringen bzw. zum Stoppen der Ausbringung des flüssigen Lotes zu erzeugen. Bei einem offenen Behälter kann dieser mehr oder weniger gekippt und zurückbewegt werden, um die Menge der Aus- bringung bzw. deren Start und Stopp zu steuern. Im folgenden werden weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 schematisch eine erste Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; Figur 2 eine Ansicht auf Fügeteile in Längsrichtung der Fuge; Figur 3 schematisch eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und es zeigen die Figuren 4 - 6 mehrere Arten von Fügeteilen, bei welchen die Erfindung vorzugsweise anwendbar ist.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, mit welcher das Verfahren ge äss der Erfindung durchführbar ist. Die Figur zeigt dabei eine stark schematisierte Ansicht der Vorrichtung. Mittels der Vorrichtung werden Fügeteile 1,2, wie sie z.B. in Figur 2 dargestellt sind, miteinander durch Hartlötung verbunden, wobei das Lot die zwischen den Fügeteilen 1,2 befindliche Fuge 5 mehr oder weniger ausfüllt und nach der Erstarrung des Lotes eine möglichst porenfreie Oberfläche bilden soll, welche ohne oder mit nur sehr geringer Nachbearbeitung grundierbar und lackierbar ist. Die Fuge 5 soll da- bei möglichst gleichmässig befüllt werden, damit das Lot eine gleichmässige, sichtbare Fugenbefüllung z.B. zwischen Karosseriebauteilen bilden kann, z.B. zwischen einem vom ersten Fügeteil 1 gebildeten Dachteil und einem vom zweiten Fügeteil 2 gebildeten Seitenteil einer Auto- mobilkarosserie. Dies ist natürlich nur als Beispiel zu verstehen, es können beliebige metallische Fügeteile (wie eingangs erwähnt, auch aus verschiedenen Metallen beste- hend) gemäss der Erfindung verbunden werden. Die Fügeteile können zusätzlich durch weitere Verbindungsmittel verbunden sein, z.B. durch eine Heftung mit Schweisspunkten unterhalb der Fuge 5. In der schematischen Seitenansicht von Figur 1 ist nun schematisch mit der horizontalen Linie das Fügeteil 2 dargestellt, das mit dem in Figur 1 nicht sichtbaren weiteren Fügeteil 1 (Figur 2) die zu befüllende Fuge ausbildet. Die Fügeteile 1,2 werden mittels einer ersten Wärmequelle im Bereich der Fuge derart er- hitzt, dass sie für eine Lötung bereit sind. Die Erhitzung kann, beginnend grundsätzlich an der unteren Grenze des Hartlötbereichs von ca 450°C, bis hinauf auf die jeweils benötigte Löttemperatur erfolgen, die natürlich abhängig vom verwendeten Lot ist, und z.B. bei in der Auto- mobilindustrie eingesetzten Hartloten von ca. 950°C bis ca. 1030°C oder 1060°C beträgt. Mittels der Wärmequelle 3 wird möglichst nur der Lötbereich auf diese Temperatur gebracht, um einen negativen Wärmeeinfluss auf benachbarte Bereiche der Fügeteile 1,2 zu vermeiden, da es sich dabei um beschichtete Bleche handeln kann, vorzugsweise zinkbeschichtete Bleche, welche keiner höheren Temperatur ausgesetzt werden sollten. Die Wärmequelle 3 kann z.B. ein Laserstrahl sein, der in der Zeichnung nur durch Randstrahlen 3 angedeutet ist. Der Fokus des Laserstrah- les 3 liegt dabei in der Regel unterhalb der Fuge 5, um eine möglichst gute und gleichmässige Erhitzung der Fügeteile 1,2 im Fugenbereich bzw. im Bereich des einzubringenden Lotes zu erzielen. Anstelle eines Laserstrahles 3 können auch mehrere Strahlen eingesetzt werden, wie dies z.B. mit Strahlverläufen 4 in Figur 2 angedeutet ist. Anstelle eines Laserstrahls 3 kommen natürlich beliebige andere Wärmequellen in Betracht, welche die Fügeteile 1,2 im Fugenbereich auf die benötigte Löttemperatur aufheizen können. Es kommen dazu z.B. Plasmastrahlquellen, Lichtbo- genquellen, Flammenquellen oder induktive Heizmittel in Frage. Die Wärmequelle, z.B. der Laserstrahl 3, wird dabei entlang der Fuge 5 bewegt, so dass Bereiche der Fuge sukzessive erwärmt und dann mit Lot befüllt werden. Die Bewegung der Wärmequelle und der anderen sich relativ zur Fuge bewegenden Teile der Vorrichtung kann dabei erfolgen, indem die Vorrichtung über den feststehenden Füge- teilen 1,2 bewegt wird, oder indem die Fügeteile 1,2 entlang der feststehenden Vorrichtung bewegt werden. In der Figur 1 ist dies dadurch angedeutet, dass beim Laserstrahl ein Pfeil A dargestellt ist, der die Bewegungsrichtung darstellt und ein Kasten 27 dargestellt ist, der symbolisch für alle für die Relativbewegung von Vorrichtung und Fügeteilen 1,2 notwendigen Bewegungsmitteln steht. Die Ausgestaltung von derartigen Bewegungsmitteln ist dem Fachmann bekannt und muss hier nicht näher erläutert werden. Es kommen alle bekannten Arten von Bewegungsmitteln in Frage. Diese Bewegungsmittel können von der Steuereinrichtung 20 der Vorrichtung gesteuert sein, was durch eine entsprechende strichpunktierte Steuerleitung zum Kasten 27 angedeutet ist. Die Steuereinrichtung 20 kann aber auch mit einer separaten Steuereinrichtung für die Bewegungsmittel kommunizieren, um Informationen über die Bewegung zu erhalten und Informationen über die Lötung wiederum an die Bewegungsmittel abzugeben. Gemäss der Erfindung ist nun ein Vorrat flüssigen Lotes 7 in einem Behälter 6 vorgesehen, welches Lot in flüssiger Form in die erhitzte, zu befüllende Fuge zwischen den Fügeteilen 1,2 eingebracht wird. In der Figur 1 ist dies durch den Behälter 6 angedeutet, in dem das flüssige Lot 7 durch eine Schraffur dargestellt ist. Das flüssige Lot 7 wird aus dem Behälter möglichst direkt anschliessend an den Wärmeeinwirkungsbereich der Wärmequelle auf die Fügeteile 1,2 in die Fuge eingebracht, indem das flüssige Lot in die Fuge eingegossen bzw. eingespritzt wird. Der in Figur 1 gezeigte Abstand zwischen dem Laserstrahl 3 und dem Behälter 6 bzw. dessen Ausguss 12 für das flüssige Lot 7 ist daher nur schematisch zu verstehen und zeigt nicht unbedingt den wahren Abstand zwischen Einwirkungs- bereich des Laserstrahls 3 auf die Fügeteile 1,2 und der Ausgussöffnung des Ausgusses 12 des Behälters 6. Die Ein- füllung des Lotes 7 in die Fuge erfolgt dort, wo die Fügeteile die für die Lötung erforderliche Temperatur aufweisen. Es kann dazu ein Temperaturmessmittel 28 vorgese- hen sein, welches mindestens einen Temperaturmesswert der erhitzten Fügeteile an die Steuereinrichtung 20 der Vorrichtung abgibt. Es kann auch so sein, dass der Abstand des Behälters 6 bzw. dessen Ausgussendes von dem Laserstrahl 3 einstellbar ist und insbesondere auch durch die Steuerung 20 während dem Betrieb der Vorrichtung variierbar ist. Das Lot 7 wird im Behälter 6 flüssig gehalten. Der Behälter 6 kann Heizmittel aufweisen, welche in der Figur schematisch mit 9 dargestellt sind und welche ebenfalls durch die Steuerung 20 gesteuert werden können. Die Heizmittel können so ausgeführt sein, dass sie bereits flüssig dem Behälter 6 zugeführtes Lot flüssig halten oder sie können so ausgestaltet sein, dass sie dem Behälter 6 in fester Form zugeführtes Lot im Behälter aufschmelzen und darin flüssig halten können. Letzteres ist in der Figur dargestellt, in der ein fester Lötdraht 8 von einem Vorrat 25 durch eine Lötdrahtzuführung 18 abgezogen wird und in den Behälter 6 eingeführt wird, wo der Lötdraht 8 aufschmilzt und in geschmolzener Form den flüssigen Lotvorrat 7 bildet. Aus dem Vorrat von flüssigem Lot 7 wird das flüssige Lot in die Fuge 5 eingebracht und bildet dort eine Lotbefüllung, deren Oberfläche mit der Linie 7 ' in Figur 2 angedeutet ist. In Figur 2 ist weiter der Ausguss 12 des Behälters 6 angedeutet. (Es können auch mehrere Ausgüsse 12 vorgesehen werden, je nach Anordnung der Fuge 5, damit das flüssige Lot optimal in diese eingebracht werden kann) . Die Heizmittel 9 für den Behälter können beliebige Heizmittel sein, welche das Lot aufschmelzen und flüssig halten können, z.B. resistive Heizmittel oder induktive Heizmittel. Es ist auch möglich die Heizenergie von der Wärmequelle abzuleiten, so dass das Heizmittel 9 von der selben Wärmequelle gebildet wird, welche für die Erhitzung der Fügeteile verwendet wird. Der Behälter 6 kann isoliert sein und besteht aus einem Material, welches von dem flüssigen Lot nicht angegriffen wird und sich mit diesem nicht derart verbindet, dass eine Ausbringung des Lotes nicht möglich ist. Der Behälter kann z.B. aus einem hochtemperaturfesten Metall oder aus Keramik bestehen. In Figur 1 ist ein geschlossener Behälter dargestellt, aus welchem die Ausbringung von Lot derart erfolgen kann, dass zum Starten der Ausbringung von Lot durch den Ausguss 12 im Behälter ein Überdruck erzeugt wird und zum Stoppen der Ausbringung des Lotes ein verminderter Druck, z.B. ein Unterdruck erzeugt wird. Dies kann durch eine Krafteinwirkung auf den Behälter erfolgen, durch welche dieser oder Wandteile desselben mehr oder weniger zusammengedrückt werden. Das Lot kann nach dem Stand des Flusses mit konstanter Menge fliessen (durch den Ausguss bestimmt) und die Füllung der Fuge wird durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Fuge und Ausguss gesteuert. Die Lotausbringung kann durch den Über- bzw. Unterdruck auch in ihrer Menge dosiert werden, was gegenüber einem Betrieb mit lediglich Start und Stop der Lotausbringung bevorzugt wird. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Steuerung bzw. die Überdruck- und Unterdruckerzeugung im geschlossenen Behälter 6 dadurch, dass ein fester Lötdraht 8 durch von der Steuerung 20 gesteuerte Zuführmittel 18 in den Behälter mit vorbestimmter Geschwindigkeit eingefahren, gestoppt, oder mit vorbestimm- ter Geschwindigkeit teilweise zurückgezogen wird, so dass die durch das zusätzlich eingebrachte oder allenfalls zurückgezogene Lotvolumen im Behälter 6 sich ergebende Druckveränderung, z.B. als Über- bzw. Unterdruck eingestellt werden kann, welche zu einer entsprechenden Lot- ausbringung durch die einzige Öffnung des Behälters, die vom Ende des Ausgusses 12 gebildet wird, führt. Es können aber auch andere, nicht vom Lotdraht 8 gebildete Mittel vorgesehen sein, z.B. ein in den Behälter einfahrbarer oder aus diesem herausziehbarer Stempel, welcher für die Steuerung des Über- bzw. Unterdruckes verwendet wird. Entsprechend fliesst das flüssige Lot in die Fuge und be- füllt diese z.B. aufgrund von Steuerparametern der Steuerung 20, die von der Vorschubgeschwindigkeit abhängig sind, wobei umsomehr Lot zugeführt wird, je grösser die Vorschubgeschwindigkeit der Wärmequelle 3 und des Behälters 6 relativ zu den Fügeteilen 1,2 ist. Bevorzugt ist indes, wenn ein Inspektionsmittel 32 vorgesehen ist, welches, z.B. an jeder Stelle entlang der Fuge, die jeweilige Grosse der Fuge entsprechend der Herstell- und Biegetoleranzen der Fügeteile 1,2 bestimmt und entsprechende Steuerwerte an die Steuerung 20 abgibt. Die Einbringung des Lotes kann damit so gesteuert werden, dass in Bereiche kleineren Fugenvolumens weniger Lot und in Bereiche grösseren Fugenvolumens mehr Lot eingebracht wird, so dass sich eine möglichst gleichmässige Lotoberfläche 7' entlang der Fuge ergibt. Die Inspekti- onsmittel 32 können dabei auf beliebige bekannte Weise die Fuge inspizieren, z.B. durch optische Mittel. Es kann auch ein Inspektionsmittel 31 vorgesehen sein, welches die Oberfläche des erstarrten Lotes inspiziert und entsprechende Signale, z.B. über die Porenhäufigkeit an die Steuermittel 20 abgibt. Das Steuermittel kann entsprechend auf die Wärmequelle 3 einwirken, was in der Figur lediglich durch eine Steuerleitung vom Steuermittel 20 zum Laserstrahl 3 hin angedeutet ist und kann auf die Temperatur des flüssigen Lotes über die Heizmittel 9 Ein- fluss nehmen. Vor der Einwirkungszone der Wärmequelle bzw. vor dem Laserstrahl 3 kann eine mechanische Reinigung der Fuge durch ein Reinigungsmittel 24 vorgesehen sein. In der Wärmeeinbringzone selber erfolgt eine Reinigung und Desoxidation durch die Hitze der Wärmequelle bzw. des Laserstrahls 3. Die Desoxidation kann durch Einbringung eines Gases oder Gasgemisches mit oder ohne Zugabe von pul- verförmigen Desoxidationsmitteln erhöht werden, was in der Figur durch die Gasquelle bzw eine Quelle für Zugabe von Desoxidationsmitteln 10 und den Gasstrom bzw Strom von Desoxidationsmitteln entsprechend dem Pfeil B ledig- lieh angedeutet ist. Für die Loteinbringung kann ein Schutzgas vorgesehen sein, was durch die Gasquelle 11 und den Pfeil C ebenfalls nur angedeutet ist. Die Funktion von einem die Reinigung unterstützenden Gas und einem Schutzgas kann auch von einer einzigen Gasquelle erfüllt werden, welche anstelle der beiden angedeuteten Gasquellen 10 und 11 tritt. Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbei- spiel der Vorrichtung, wobei gleiche Bezugszeichen im wesentlichen gleiche Elemente bezeichnen und alle vorange- hend erläuterten Varianten auch für das Ausführungsbei- spiel von Figur 3 gelten sollen, sofern sie dort sinnvoll einsetzbar sind. Anstelle eines geschlossenen Behälters ist in Figur 3 ein offener Behälter 16 dargestellt, welcher wiederum einen Ausguss 12 aufweist. Das Lot 7 befin- det sich flüssig im offenen Behälter und wird durch Heizmittel 9 flüssig gehalten. Die Ausbringung erfolgt nun hier so, dass der Behälter um eine Schwenkachse schwenkbar ist, indem er mit Hebe- und Absenkmitteln 13 am der Schwenkachse 14 gegenüberliegenden Ende anhebbar und ab- senkbar ist. Entsprechend erfolgt ein Ausgiessen von flüssigem Lot aus dem Behälter oder kein Ausgiessen, wenn der Füllstand des flüssigen Lotes bis zum Ausguss 12 des Behälters reicht oder eben nicht bis zum Ausguss 12 reicht. Die Hebe- und Senkmittel 13 werden wiederum durch die Steuerung 20 gesteuert, um das flüssige Lot in die Fuge 7 möglichst dosiert einzubringen. Die Figuren 4,5 und 6 zeigen verschiedene Varianten von Fügeteilen 1,2, welche zwischen sich jeweils eine Fuge ausbilden. Angedeutet ist auch jeweils die sich ausbildende Oberfläche 7' der Lotbefüllung der Fuge. An¬ stelle der gezeigten gebördelten Fügeteile können z.B. auch stumpf aneinander grenzende Fügeteile entsprechend der Erfindung gelötet werden, z.B. auch Fügeteile mit abgeschrägten Stirnflächen zur Ausbildung der Fuge. Das erfindungsgemässe Verfahren und die er- findungsgemässe Vorrichtung erlauben aufgrund der erfin- dungsgemäss erreichbaren Fügequalität, vermehrt silberfreie Lote einzusetzen, ohne dass die Qualität der Lotnaht wie bisher gegenüber silberhaltigen Loten relevant beeinträchtigt ist. Weiter ist das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung auch anwendbar, wenn die Oberflächen der zu fügenden Metallteile angeschmolzen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von metallischen Fügeteilen (1,2) durch Hartlöten, wobei die Fügeteile
(1,2) durch mindestens eine Wärmequelle (3; 4) erhitzt werden und die Fuge (5) zwischen den Fügeteilen (1,2) mit Lot gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot aus einem Behälter (6; 16, der einen Vorrat flüssigen Lo- tes (7) enthält, durch Steuermittel (20) gesteuert, insbesondere dosiert, in die Fuge (5) eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wärmequelle (3,-4) und der Behälter (6) relativ zur Fuge gesteuert bewegt wer- den, insbesondere ebenfalls durch die Steuermittel (20) gesteuert bewegt werden, wobei insbesondere der Behälter (6; 16) in Bewegungsrichtung hinter der Wärmequelle nachfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lotzufuhr aus dem Behälter in die Fuge in Abhängigkeit einer Inspektion der Fuge und/ oder Temperaturmessung vor der Loteinbringung und/oder einer Inspektion der lotgefüllten Fuge (5) gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektion durch optische und/oder akustische und/oder magnetische und/oder mechanische Inspektionsmittel erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Loteinbringung in die Fuge durch die Steuermittel beein- flusst wird, indem in einem geschlossenen Behälter (6) eine Druckveränderung, insbesondere ein Überdruck bzw. ein Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck erzeugt wird oder indem ein offener Behälter (16) mehr oder weniger in eine Ausgusslage verschwenkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck bzw. Unterdruck im Behälter durch die Zufuhr von im Behälter aufschmelzenden festen Lotes (8) , insbesondere in Form eines Lotdrahtes (8) , erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mindestens einen Ausguss (12) aufweist. Offenbarung ? 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wärmequelle (3; 4) eine Laserstrahlquelle und/oder eine Plasmastrahlquelle und/oder eine Lichtbogenquelle und/oder eine Flammenquelle und/oder ein induktives Heizmittel ist. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot im Behälter durch eine von der mindestens einen Wärmequelle unabhängige Heizquelle (9) flüssig gehalten ist oder von der mindestens einen Wärmequelle flüssig gehalten ist sowie dadurch, dass das Lot ein im Bereich von 450°C bis 1060°C, insbesondere 950°C bis 1030°C schmelzendes Lot und insbesondere ein silberfreies Lot ist. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Desoxidation der Fügeteile durch die Wärmequelle erfolgt, insbesondere unter Zufuhr eines Gases oder Gasgemisches und/oder mit Zusatz eines pulverförmigen Desoxidationsmittels (10) . 11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringung des flüssigen Lotes in die Fuge unter Schutzgas (11) erfolgt. 12. Verfahren nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile (1,2) automobile Karosseriebauteile sind, insbesondere beschichtete Bauteile und insbesondere zinkbeschichtete
Bauteile. 13. Verfahren nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile di- rekt stumpf oder mittels einseitiger oder doppelseitiger Bördelung (21,22) aneinander gefügt werden. 14. Vorrichtung zum Verbinden von Fügeteilen (1,2) mittels Hartlötung, umfassend mindestens eine Wär- mequelle (3; 4), eine Lotzuführungsanordnung sowie Mittel (27) zur Relativbewegung von Fügeteilen (1,2) einerseits sowie Wärmequelle und Lotzuführungsanordnung andererseits, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotzuführungs- anordnung einen heizbaren Behälter (6; 16) zur Aufnahme eines Vorrates flüssigen Lotes (7) und Einbringmittel (12 ; 13 , 14; 18) aufweist, durch welche flüssiges Lot (7) in die Fuge (5) zwischen den durch die Wärmequelle erhitzten Fügeteilen einbringbar ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge- kennzeichnet, dass Steuermittel (20) vorgesehen sind, welche die Relativgeschwindigkeit von Wärmequelle und Behälter zu den Fügeteilen steuern und/oder die Menge des aus dem Behälter (6; 16) in die Fuge ausgebrachten Lotes (7) steuern. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel zur Steuerung in Abhängigkeit einer Fugeninspektionseinrichtung (32) und/ oder einer Temperaturmesseinrichtung (28) und/oder einer Lotnahtinspektionseinrichtung (31) ausgestaltet sind, welche Inspektionseinrichtungen insbesondere optische Erkennungsmittel aufweisen. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein ge¬ schlossener Behälter (6) ist, dessen Lotausbringung durch Mittel (8,18,20) zur Erzeugung eines Überdruckes bzw. eines Unterdruckes im Behälter steuerbar ist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des Über¬ bzw. Unterdruckes ein mehr oder minder in den Behälter einbringbares Element umfassen, wobei das Element ins¬ besondere von einem durch eine steuerbare Drahtzufuhr (18) in den Behälter einführbaren Lotdraht (8) gebildet ist. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein offener Behälter (16) ist, dessen Lotausbringung durch Schwenkmittel (13,14) für den Behälter steuerbar ist. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mindestens einen Ausguss (12) aufweist. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wärmequelle eine Laserstrahlquelle und/oder eine Plasmastrahlquelle und/oder eine Lichtbogenquelle und/oder eine Flammenquelle und/oder ein induktives Heizmittel ist. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot im Behälter durch eine von der mindestens einen Wärmequelle unabhängigen Heizquelle (9) verflüssigbar ist. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass diese mechanische
Reinigungsmittel (24) für die Fuge aufweist. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Gaszufuhr (10) aufweist, durch welche ein Gas in den Wirkungsbe- reich der Wärmequelle zuführbar ist. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Schutzgaszufuhr (11) aufweist, durch welche Gas in den Einbringbereich des Lotes zuführbar ist.
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