PL55311B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 10.1.1964 Szwecja Opublikowano: 10.VII.1968 55311 KI. 21 c, 20 MKP ll^/r ,hh^ UKD Wlasciciel patentu: AGA Aktiebolag, Lklingó (Szwecja) 4f&LIOTEKA Element stykowy Wynalazek dotyczy elementu stykowego, za¬ opatrzonego w co najmniej jedna koncówke ka¬ blowa, która mozna przylutowac do plaszczyzny metalowej za pomoca sworznia metalowego, umie¬ szczonego w otworze wykonanym w tej plaszczyz¬ nie. Sworzen ten jest zaopatrzony na przednim koncu w ladunek stopu lutowniczego. Miedzy la¬ dunkiem stopu lutowniczego sworznia i plaszczyz¬ na metalowa wytwarza sie luk elektryczny, który zostaje wykorzystany nie tylko do roztapiania stopu lutowniczego, znajdujacego sie w otworze koncówki kablowej, lecz równiez i do ogrzewania czesci koncówki, znajdujacej sie najblizej luku oraz do ogrzewania plaszczyzny metalowej. Dzieki temu stop lutowniczy daje trwale polaczenie miedzy tymi czesciami i sworzniem metalowym, po wprowadzeniu sworznia do stopu lutowniczego, znajdujacego sie w otworze i po skrzepnieciu sto¬ pu lutowniczego. Taki element stykowy i jego zamocowanie jest opisany w polskim patencie nr 37702.We wszystkich rodzajach lutowania, powierzch¬ nie lutowane, do których stop lutowniczy powi¬ nien przywierac po skrzepnieciu, musza miec temperature znacznie wyzsza, niz temperatura topnienia stopu lutowniczego, na przyklad wyzsza o 200°C. Dlatego zwykle podgrzewa sie powierzch¬ nie lutowane za pomoca - oddzielnego zródla ciepla przed zastosowaniem do tych powierzchni rozto¬ pionego stopu lutowniczego. Takiego jednak pod- 10 15 20 25 30 grzewania powierzchni z oddzielnego zródla ciepla nie powinno sie stosowac przy przylaczaniu ele¬ mentów stykowych, ale cale cieplo na ogrzewanie powinno sie uzyskiwac z utrzymywania luku elektrycznego.Luk elektryczny nalezy utrzymywac w ciagu okresu czasu potrzebnego do stopienia dokladnie calego stopu lutowniczego, znajdujacego sie na sworzniu, poniewaz jakosc polaczenia lutowanego jest gorsza, jezeli sworzen metalowy równiez nie¬ co sie roztopi wskutek zbyt dlugiego okresu to¬ pienia lub jezeli w polaczeniu znajduje sie nie- roztopiony stop lutowniczy, wskutek zbyt krót¬ kiego okresu topienia w porównaniu do nateze¬ nia pradu. Roztopienie jednak calego stopu lutowniczego musi sie równiez odbyc przy zagwa¬ rantowaniu ilosci ciepla potrzebnej do ogrzewania powierzchni lutowanych do zadanej temperatury.Dlatego dotychczas zadana jakosc elementu sty¬ kowego otrzymano dopiero po przeprowadzeniu szeregu prób, nie uzyskano jednak precyzyjnych * wiadomosci, dotyczacych granic wymiarów ele¬ mentów stokowych wykonywanych tym sposobem.Jest to prawdopodobnie przyczyna tego, ze nie¬ które polaczenia lutowane w zastosowaniach praktycznych, okazaly sie niedostatecznie mocne i nawet zdarzaly sie od czasu do czasu uszko¬ dzenia.Dla zapobiezenia tym wadom, w wynalazku podano dostosowane wymiary koncówki stykowej 5531155311 w stosunku do przekroju poprzecznego, wysokosci i temperatury topnienia stopu lutowniczego, umie¬ szczonego na sworzniu metalowym. Koncówka stykowa powinna miec takie proporcje wymiarów, aby jej objetosc byla zgodna ze wzorem podanym w dalszym ciagu opisu.Wynalazek bedzie wyjasniony szczególowo w zwiazku z rysunkiem, na którym fig. 1 przedsta¬ wia pionowy podluzny przekrój czesci elementu stykowego, fig. 2 — widok z góry elementu, fig. 3 — widok z boku sworznia ze stopem lutow¬ niczym, fig. 4 — przekrój podobny do przekroju na fig. 1, lecz razem ze sworzniem w polozeniu, które zajmuje na poczatku procesu roztapiania, a fig. 5 — podobny przekrój jak na fig. 4, lecz po zamocowaniu elementu stykowego.Rysunek przedstawia kabel 1 i miedziana kablo¬ wa koncówke 2, która nalezy przylutowac do po¬ wierzchni metalowej, na przyklad do szyny 3, jak to przedstawiono na fig. 4 i 5. Objetosc W kablo¬ wej koncówki 2 o zewnetrznym promieniu R, otworze o promieniu r i grubosci t wynosi n(R2 —r2)t.Sworzen ze stopem lutowniczym przedstawiony na figi 3 zawiera sworzen metalowy 4, na przy¬ klad z mosiadzu i stop lutowniczy 5, który moze zawierac lut srebrny o temperaturze topnienia 610°C. Powierzchnie przekroju poprzecznego sto¬ pu 5 oznaczono litera A, a jej wymiar osiowy li¬ tera h. Promien stopu 5 jest okolo 0,5 do 1 mm krótszy niz promien r. Jako przyklad odpowied¬ niego stopu lutu srebrnego mozna podac: Cu 19%, Zn 13 do 19%, Ag 44 do 46°/o, Cd 18 do 22%.Fig. 4 przedstawia sworzen z lutowniczym sto¬ pem 4, 5 umieszczony nad otworem koncówki kablowej. Po przepuszczeniu pradu, powstaje luk miedzy stopem lutowniczym 5, a szyna 3 i cieplo przenosi sie z luku i z roztopionego stopu lutow¬ niczego na szyne 3 i na kablowa koncówke 2. Gdy caly stop lutowniczy 5 stopi sie, wówczas wciska sie sworzen 4 do otworu koncówki kablowej i do roztopionego stopu lutowniczego. Jednoczesnie stop lutowniczy wyplywa na zewnatrz pod kon¬ cówka kablowa. Cala strona dolna koncówki i od¬ powiednie czesci szyny tworza zatem powierzchnie lutowane, które powinny osiagnac temperature znacznie wyzsza, niz temperatura topnienia stopu lutowniczego, to znaczy 610°C, lecz nie powinny osiagnac temperatury topnienia koncówki kablo¬ wej, która wynosi 1085°C.Aby spelnic te wymagania, konieczna jest rze¬ cza utrzymywac rozpraszanie ciepla z powierzch¬ ni lutowanych w okreslonych granicach. Rozpra¬ szania ciepla szyny nie mozna regulowac w do¬ strzegalnym stopniu, lecz to nie dotyczy konców¬ ki kablowej, która zgodnie z wynalazkiem, powin- ' na byc dlatego tak dostosowana, aby jej mini¬ malna objetosc wyrazala sie wzorem: W_.„ = k . A ei + hi/3 loge (K/100 a jej maksymalna objetosc wzorem: W =k vvmax * e1 + h1/3 logc (K/100) loge (K^lOO) gdzie wielkosci zmienne, wystepujace we wzorach oznaczaja jak nastepuje: W — objetosc koncówki kablowej w cm3, A — powierzchnie przekroju poprzecznego g sworznia ze stopem lutowniczym w cm2, h — wysokosc sworznia ze stopem lutowniczym w cm, K — temperature topnienia stopu lutowniczego w stopniach Kelvina, J0 Kx — temperature topnienia koncówki kablo¬ wej w stopniach Kelvina, k — wielkosc stala równa 0,2 w przypadku lutu srebrnego, e — podstawe logarytmów naturalnych. 15 Po wybraniu sworznia ze stopem lutowniczym i koncówki kablowej z dowolnego materialu jest juz latwo podstawic odpowiednie wartosci do wy¬ zej podanych wzorów i ustalic granice objetosci koncówki kablowej. Pozostaje do wyznaczenia 20 grubosc koncówki kablowej, ale to jest sprawa -prosta, poniewaz koncówka kablowa nie moze byc ciensza niz V8 jej srednicy ze wzgledu na za¬ dana wytrzymalosc, a z drugiej strony nie jest praktycznym wytwarzanie grubszej koncówki niz 25 *U Jej srednicy ze wzgledu na dlugosc 0 otworu koncówki i ze wzgledu na wymaganie, aby luk nie dosiegal scian otworu, lecz jedynie szyne, znajdujaca sie przy jego spodzie.Znajac te wzory, latwo jest dostosowac kon- 30 cówke kablowa tak, aby otrzymac trwale i nieza¬ wodne polaczenie lutowane, poniewaz koncówka kablowa otrzymuje odpowiednie wymiary po¬ wierzchni lutowanej z punktu widzenia wymagan wytrzymalosci mechanicznej i uzyskuje sie dosta- 35 teczna temperature robocza, potrzebna do spaja¬ nia ze stopem lutowniczym, przy czym tempera¬ tura nie jest tak wysoka, aby powodowac topienie sie koncówki kablowej. Wiadomym jest, ze luto¬ wana powierzchnia szyny osiaga dostateczna tem¬ perature do spajania ze stopem lutowniczym dzie¬ ki wystepowaniu rozpraszania ciepla.Obwód kablowej koncówki 2 przedstawiono w widoku z góry, jako kolowy i wspólsrodkowy z otworem, lecz oczywiscie, obwód ten moze miec 45 równiez ksztalt kwadratowy lub szesciokatny itp.Kabel 1 laczy sie z koncówka na jej obwodzie i dlatego rozprasza sie z niej pewna ilosc ciepla; ' przy czym wplyw tego rozpraszania jest tak ma¬ ly, ze nie ma potrzeby go uwzgledniac przy sto- 50 sowaniu wzorów. Rysunek przedstawia tylko jedna koncówke kablowa, jest jednak oczywiste, ze kom¬ pletne elementy stykowe do szyn zawieraja kabel z koncówka na kazdym koncu, przy czym obydwie koncówki sa obliczone, zgodnie z wyzej podanymi wzorami. Nawet, jezeli sa dwa otwory i dwa swo¬ rznie ze stopem lutowniczym dla kazdej koncówki kabla, to i wtedy mozna stosowac wzory do obli¬ czenia pojemnosci koncówek.Stwierdzono, ze korzystna wartosc k zalezy od 60 skladu stosowanego stopu lutowniczego. W szcze¬ gólnosci, okazuje sie, ze korzystna wartosc k okre¬ sla wlasnie iloczyn ciepla wlasciwego i ciezaru wlasciwego stosowanego ¦ stopu lutowniczego. Po¬ niewaz jednak stop lutowniczy sklada sie z kilku 65 metali, nalezy obliczyc taki iloczyn dla kazdego55311 6 skladnika oddzielnie i zastosowac wartosc srednia wazona, która oblfcza sie przy zastosowaniu pro¬ porcji róznych skladników jako wspólczynników wazonych. Jezeli srednia wazona wartosc iloczy¬ nów oznaczymy litera M, cieplo wlasciwe litera h, ciezar wlasciwy litera g, a ilosc skladników lite¬ ra a, to w przypadku trzech skladowych metali oznaczonych przez wskazniki dolne 1, 2 i 3, war¬ tosc M wyrazi sie wzorem: aihigt + a2h2g2 + a3h3g3 M= aL -+- a2 + a3 10 W przypadku czterech róznych lutów oznaczo¬ nych literami A, B, C i D, nizej podana tablica przedstawia sklad stopu lutowniczego, jego tempe¬ rature topnienia i wartosc M jak równiez korzy¬ stnie dobrana wartosc k. W przypadku lutu B stwierdzono, ze ta sama wartosc k jak dla lutu A jest dobrym pdzyblizeniem.Jako odpowiednie przyblizenie dla korzystnej wartofci k, mozna zalozyc, ze k wzrasta liniowo od 0,20 do 0,26, gdy M zmienia sie od 0,64 do 0,82.Lut A B C D • Cu% 19 16 50 86 Zn% 13...19 23 31 0 Ag% 44...46 49 12 0 Cd% 22 0 7 0 Mn% 0 7 0 10 Co% 0 0 0 4 Ni% 0 5 0 0 Temp. °C topn. 610 690 800 1020 M* 0,616 0,664 0,713 0,820 k 0,20 (0,20) 0,22 0,26 PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe Element stykowy, przystosowany do przyluto- wania go do plaszczyzny metalowej za pomoca koncówki kablowej z otworem, do którego wpro¬ wadza sie sworzen metalowy, zaopatrzony w la¬ dunek stopu lutowniczego na przednim koncu i przy stosowaniu luku elektrycznego miedzy stopem lutowniczym i powierzchnia metalowa, sluzacego do stopienia stopu lutowniczego i do ogrzewania powierzchni lutowanych, znamienny tym, ze wy¬ miary koncówki kablowej sa dobrane tak, aby objetosc jej byla zawarta w granicach, obliczonych zgodnie z nastepujacym równaniem: ei + hi/3 Wmin = k . A • loge (K/100) 30 40 w„ k • A . przy czym: + h!/3 loge (K/100) logc (K^lOO) W — oznacza objetosc koncówki kablowej w/cm3, A — powierzchnie przekroju poprzecznego sworznia ze stopem lutowniczym w cm2, h — wy¬ sokosc sworznia ze stopem lutowniczym w cm, K — temperature topnienia stopu lutowniczego w stopniach Kelvina, Ki — temperature topnienia koncówki kablowej w stopniach Kelvina, 'k — wielkosc stala o wartosci 0,2 w przypadku lutu srebrnego, oraz e — podstawa logarytmów natu¬ ralnych. •VU-o - L i. L±/ UUO i a1 l O KI. 21c,20 55311 MKP H 02 f Fig. I Fig.

2. Fig. 3 y==( 4 -5 I 2 WDA-l. Zam. 306. Nakl. 530 egz. PL