SE526816C2 - Sätt och anordning för genomförande av en pre- och postlödtemperaturkontrollerad martensitfri lödningsprocess med kontrollerad lödtemperatur - Google Patents

Description

angränsande metallytors temperatur överskrida Iodets smälttemperatur.

Erforderlig lödtemperatur måste alltså överskrida lodets smälttemperatur, vilket i sammanhanget utgör en nedre gräns. Om stål upphettas över c:a 720° C sker strukturförändringar i materialet, vilka, om temperaturen därefter faller ogynnsamt, slutligen ger upphov till bestående strukturförändring i materialet (martensitbildning). Ett sätt att undvika martensitbildning är att se till att lödtemperaturen har ett värde lägre än 720° C. Tillåtet värde för lödtemperaturen skulle alltså vara mellan 650° C och 720° C. Ett annat sätt år att först tillåta lödtemperaturen inta ett värde högre än 720° C, för att därefter låta temperaturen i stålet falla på ett gynnsamt sätt enligt sedvanliga metallurgiska principer så att en strukturomvandling av potentiellt farliga strukturer i stålet hinner äga rum på så sätt att slutresultatet inte blir ett härdat stål (med martensitisk struktur).

Med tidigare känd teknik har man strävat efter att lödtemperaturen ska anta ett värde mellan strax över Iodets smälttemperatur och strax under den kritiska temperaturen i stål för martensitbildning. Man har tillfört en viss effekt till lod- förbandets delar, och avbrutit tillförseln när lödtemperaturen uppnåtts. Med en lämplig kombination av tid och effekt har en klenare förbindning kunnat lödas martensitfritt.

Vid lödning av grövre förbindningar har metoden stora nackdelar. Det visar sig att temperaturen i förbandets delar inte stiger linjärt med tiden, utan tempera- turkurvan är avtagande över tiden. Vid exempelvis en viss, för låg, effekt stiger temperaturen inledningsvis tämligen hastigt, för att sedan successivt få en minskad stigning, för att slutligen plana ut och närma sig ett gränsvärde med i detta fall för låg lödtemperatur. l detta fall kan lödtiden gå mot oändligheten utan att rätt lödtemperatur uppnås. Den temperatur som erhålls är dock tämli- gen stabil. f 526810 3 -MX Vid exempelvis en viss, för hög, effekt ligger gränsvärdet mycket högre än det tillåtna värdet för lödtemperaturen, varför Iödprocessen får avbrytas tämligen snabbt. _l detta fall avbryts processen medan temperaturökningen i ingående förbandsdelar är hög, d.v.s. temperaturkun/an är brant. Variationer i ingående delar exempelvis volym, geometri, småltpunkt, vårmeledningsförmàga och andra materialspecifika egenskaper, ljusbàgens varierande kvalité, variationer mellann olika kolelektroders resistans, operatörs- och anordningsberoende faktorer eller andra varierande faktorer, ger upphov till en viss felmarginal be- träffande uppnådd temperatur. l exemplet ovan med för hög effekt medför dessa felkällor tillsammans med den snabbt stigande temperaturkurvan en osäkerhet beträffande uppnàdd lödtemperatur. Att avbryta energitillförseln un- der det att temperaturen stiger snabbt medför alltså en för stor felmarginal mellan önskvärd lödtemperatur och faktiskt lödtemperatur.

Man har därför tvingats välja en lämplig kompromiss mellan dessa båda ex- tremer, där tillförd effekt har valts så att temperaturkurvan vid energitillförselns avbrott har en sådan flack lutning att erforderlig tämligen stabil lödtemperatur erhållits, vid en acceptabelt lång tid.

Tre viktiga förbands- och processavhängiga delfaktorer, förutom effektuttags- nivå och totala energiförbrukningen per lödning, som bestämmer antalet löd- ningar per batteriuppladdning, är dels ingående materials massa och värme- kapacitivitet, dels lödprocessens tidsåtgång, och dels värmeförluster genom huvudsakligen ledning. Vid lödning av grövre förbindningar har dessa faktorer följandeeffekter: 1. Grövre förbindningar av i övrigt samma material har större massa och kräver mer värme för att uppnå rätt lödtemperatur. 2. Bl.a. begränsningar i batterikapacitet gör att lödtiden måste förlängas för att uppnå rätt lödtemperatur, vilket med flack temperaturkurva innebär ökad energiförbrukning. 3. Med grövre förbindningar ökar kylförlusterna genom huvudsakligen ledning på grund av ökad kabelarea och area- och volymökning av material i närhet av lodförbandet. Kylförlusterna ökar dessutom genom att materialets värmeledningsförmága i sig ökar med ökad temperatur.

Sammantaget gör detta att lödning av grövre förbindningar varit svårt eller omöjligt med känd teknik.

Wdare använder man batterier som strömkällor vid genomförandet av lödning- ar och därför är det alltid ett önskemål att spara på den energi som behövs vid en lödning för att kunna åstadkomma fler lödningar per batteri innan omladd- ning.

En annan olägenhet har varit de lödningar som misslyckats på grund av olika anledningar, exempelvis felhantering av lödpistolen av operatören, otillräcklig iordning, temperatur, luftfuktighet, olika typer av förbindningar, kablar och räl- material. En misslyckad lödning leder till ett minskat antal godkända lödningar innan omladdning av batteriet krävs, onödig förbrukning av material samt extra arbetsinsats av operatören och även ökad irritation. Wd arbete på exempelvis jåmvägsräl där tiden är begränsad är det önskvärt att begränsa antalet avbrott till ett minimum.

Ett problem har varit att processen inte kunnat hantera stömingar eller fel i lödprocessen när väl energitillförseln inletts. Lödningens kvalité har helt varit föremål för operatörens subjektiva bedömning. Om exempelvis värmeutvecklingen i ljusbågen ej varit normal på grund av stundtals dåligt utbildadljusbåge eller kortvariga ljusbàgsbortfall under lödprocessen, har processen fortskridit utan hänsyn till detta och utan någon feedback till operatören. Vidare om ljusbågen slocknat i förtid innan avsedd tid förflutit har operatören inte haft någon möjlighet att avgöra om den avbrutna lödningen varit planerad eller oplanerad. Vidare har, om inte anordningen lyckats tända 5 2 6 8 l 6 5 ljusbågen eller om den slocknat under pågående lödprocess, fortfarande anordningen varit elektriskt ledande, och olyckligtvis en oönskad ljusbåge kunnat skapas när operatören avlägsnat pistolen från förbindningen eller när operatören manuellt kommit åt den fortfarande spänningssatta elektroden eller när skyddsringen delvis lossnat och kommit i kontakt med elektroden och skador på operatör och/eller utrustning kunnat uppstå.

Operatören har också riskerat att oavsiktligt starta en lödprocess när inställ- ning eller justering av elektrodens lyfthöjd har företagits, med risk för skador på inställningsutrustning, övrig utrustning och personal.

Ett annat praktiskt bekymmer har varit operatörens sätt att hantera jordningen medelstden ring av metall som finnes i lödpistolens framdel. En säker lödning är beroende av hur operatören lägger an pistolen mot det elektriskt ledande förbindningsstycket. En snedställd pistol kan resultera i att ljusbågen bryts och lödningen misslyckas. Dessutom kan problem uppstå med hållfasthet i lödfo- gen om det elektriskt ledande förbindningsstycket, exempelvis en kabelsko, ej ligger orienterad så att lödfogen är jämntjock.

Ett bekymmer med dagens lödpistol har varit att smuts och gas har trängt in i pistolen via en axelgenomföring. Detta har skapat problem med lyftmekanis- men. Vidare finns en elektromagnet i lödpistolen som drar ovannämnda axel mot en kuts av gummi för stötdämpande effekt. Elasticiteten försämras emel- lertid i kutsen på grund av dess känslighet för temperaturvariationer och åld- ringseffekter, varför lyfthöjden ej kan hållas konstant vid varje lödtillfälle, vilket i sin tur innebär variationer i lödresultaten, det vill säga dålig kvalitet.

Föreliggande uppfinning avser en ny förbättrad metod för att temperaturmässigt kontrollera och reglera en lödningsoperation samt en ny förbättrad anordning för genomförande av metoden. Både metod och anordning medger nu en utvidgning av användandet till grövre material och 5 2 -6 8 l b ger en minskad förbrukning av energi och material utan att negativa strukturförändringar (martensitbildning) i materialen kvarstår efter avslutad lödprocess. Speciellt viktigt är detta vid användning på järnvägsräl och andra högt belastade konstruktionselement och strukturer.

Ett ändamål är att man i en elektronikenhet har ett antal recept. Varje recept bestämmer hur strömmen eller effekten, d.v.s. det som betecknas som output i ansökningen, varierar över tiden för en speciell lödsituation. Operatören väljer och ställer in det recept som passar det material och de förutsättningar som varje lödsituation kräver och därigenom erhålles ett optimalt resultat.

Elektron-ikenheten har också en avbrottsrutin i det fall ljusbàgen slocknar un- der pågående lödning. Elektronikenheten tänder då ljusbàgen igen och full- bordar lödningen med hänsyn till störningen. På så sätt undvikes förlust av materialoch energi som en misslyckad, avbruten lödning skulle ha gett upp- hov till. Dessutom undviker man onödig arbetsinsats med borttagande av för- bindning och omslipning av grundmaterialet.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att elektronikenheten innehåller en detekterings- och registreringsanordning som ger information om lödproces- sen, och om batteristatus mellan lödningarna. Denna information lagras i elekt- ronikenheten där den behandlas och delges operatören efter utförd lödning.

Informationen lagras även för avhämtning vid ett senare tillfälle och kan då hämtas i elektronisk eller annan form, exempelvis som kvitto på lödningarnas resultat. i Ett annat ändamål med uppfinningen är att energitillförseln i lödprocessen minskas ytterligare genom att det elektriskt ledande förbindningsstycket är lettrat och/eller blästrat. Värme överförs från en ljusbåge till ett kollager på arbetsstycket som avsöndrats från kolelektroden i lödpistolen. Därefter går värmen ner till ytan på förbindningsstycket av elektriskt ledande material. 5 2 6 8 ”l 6 2 Genom att denna yta lettrats och/eller blästrats eller utsatts för annan ytförändrande behandling skapas en större kontaktyta jämfört med en plan yta.

Kvoten mellan yta och massa ökar därmed, vilket resulterar i en snabbare upptagning av energi och därmed uppvärmning av det elektriskt ledande förbindningsstycket. Energitillförseln kan på så sätt minskas med bibehållet lödresultat.

Wdare är ett annat ändamål att minska lodmaterial vid tillverkning av det elekt- riskt ledande förbindningsstycket. Det lodclips som sitter på förbindningstycket exempelvis en kabelsko blir vid tillverkningen delvis nedpressat i det elektriskt ledandeåmaterialet. Genom att den nya processen är så snabb kommer det inte att bildas någon nämnvärd oxidation på förbindningsstyckets undersida eller på lodmaterialet innan en metallisk förbindning äger rum. Något flussme- del mellan lodet och det elektriskt ledande förbindningsstycket behövs således inte. Något eller några hål på lodclipsets undersida behövs ej göras vid till- verkningen. Lodclipset fästes nu i sidled över förbindningsstycket och får inga utskjutande delar. Genom detta arrangemang får man en materialbesparing.

Något eller några hål på lodclipsets ovansida och/eller undersida behövs ej heller eftersom lodclipset nu låses med dubbla klämflikar, i stället för som tidi- gare med en enkel klämflik.

Ett ändamål med uppfinningen är att man ska kunna använda större och gröv- re förbindningsstycken av elektriskt ledande material exempelvis kabelskor samt att man kan använda kablar eller trådar som har en större diameter till dessa förbindningsstycken.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att lättare och säkrare kunna tända ljusbågen i lödprocessen och sedan vidmakthålla den så att den inte slocknar under lödprocessen. Detta åstadkommes genom att kolelektrodens mantelyta impregneras med en oljebaserad produkt exempelvis paraffln, vaselin eller liknande. Denna impregnering bildar under lödprocessen 526 816 Ö en gas som skyddar ljusbàgen. Elektrodens ändytor impregneras dock inte. l startögonblicket när ljusbågen bildas sker då ingen onödig energiförlust på grund av uppvärmning och förgasning av impregneringsmedlet från ändytorna.

Detta är väsentligt då man inledningsvis i lödprocessen vill så snabbt som möjligt höja yttemperaturen på det elektriskt ledande förbindningsstycket. En initialt hög temperatur minskar risken för kollagret att senare i lödprocessen släppa från underlaget och interferera med ljusbàgen.

Ett ytterligare ändamål är att ge operatören en bättre möjlighet att lättare vid en lödning kunna åstadkomma en tillfredställande jordning. Man undviker att jorda det elektriskt ledande förbindningsstycket via exempelvis järnvägsrälen eftersom det kan skapas sekundära ljusbågar mellan exempelvis kabelsko och jämvägsräl som kan påverka järnvägsrälen negativt i form av martensitbild- ning. Med ett sådant förfarande följer en större risk för dålig jordning på grund av högt övergångsmotstånd mellan jorddon och räl samt räl och förbindnings- stycke. Att preparera rälen för jordning innebär ytterligare ett arbetsmoment.

För en säkrare jordning används en jordad skyddsring av metall som anbring- as direkt mot det elektriskt ledande förbindningsstycket och för att denna skyddsring ska komma vinkelrät mot det elektriskt ledande arbetsstycket är ringen kardanupphängd i ett gyro. Detta möjliggör att även om operatören vri- der lödpistolen i en annan vinkel mot förbindningsstycket kommer skyddsring- ens centrumaxel inte att ändra sin vinkel mot förbindningsstyckes yta, varför risken för dålig jordning och/eller släckt ljusbàge elimineras.

Ett ändamål är att under lödprocessen när lodet smältes medger en gyroupphängning av skyddsringen att exempelvis en kabelsko kan formas efter det eventuella ojämna underlaget, pà så sätt att en jämntjock lodspalt erhålles mellan det elektriskt ledande förbindningsstycket och arbetsstycket.

Detta beroende på att när exempelvis kabelskon blir varm blir den också så mjuk att operatörens tryck på lödpistolen, vilket vidarebefordras via skyddsringen, får exempelvis kabelskon att fonnas efter underlaget, oavsett 5 2 6 8 ”l »få <1 om skyddsringens vinkel mot lödpistol, arbetsstycke och/eller förbindningsstycke förändras under lödoperationen.

Wdare är det ett ändamål att elektrodens lyfthöjd skall vara konstant och upp- repbar vid varje lyftning. Därför finns i lödpistolen en hydraulisk kontinuerlig dämpare. Den åstadkommer att elektroden lyftes med en långsammare mer kontrollerad lyfthastighet samt åstadkommer en stabil lyfthöjd gång för gång. l lodpistolens bakända finns en inställningsanordning för lyfthöjden till olika lä- gen.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att man genom att insätta en adapter i elektrodhållaren och välja lämpligt recept i elektronikenheten kan an- vända föreliggande lödprocess för den gamla typen av lodpinnar och förbind- ningsstycken där inga eller låga krav på martensitfria lödningar föreligger.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att skyddsringen utgör ett me- kaniskt överhettningsskydd på så sätt att om processen utvecklar överskotts- värme mjukgöres skyddsringen av denna värme och beroende pà operatörens tryck på lödpistolen formförändras skyddsringen och tränger djupare in i sin koniska infattning, varvid lödpistolens och elektrodens avstånd till exempelvis kabelskon minskas. Med minskad lyfthöjd får man en minskning i ljusbågens elektriska motstånd. Med bibehållen ström innebär detta minskad effektutveck- ling och resulterar i det mekaniska överhettningsskyddet.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att en skyddsdamask anbringas mellan en axel och lödpistolens frontgavel. På så sätt förhindras smuts och gas att tränga in i lödpistolen via axelgenomföringen. 526 816 /0 Det kännetecknande för föreliggande uppfinning framgår av efterföljande patentkrav.

Föreliggande uppfinning skall nu närmare beskrivas med hänvisning till bifo- gade ritningar, vilka visar en föredragen utföringsform av uppflnningen där Figur 1 visar en schematisk övergripande bild av en del av de i lödprocessen ingående delama Figur 2 är ett diagram 1 som visar strömmen eller effekten, d.v.s. output i för- hållande till tiden under lödprocessen för ett recept Figur 3 är ett diagram 2 för ett annat recept Figur 4 är ett diagram 3 för ett ytterligare ett recept Figur 5 är ett diagram 4 för ett recept Figur 6 är ett diagram 5 för ytterligare ett recept Figur 7 är ett diagram 6 för en speciell situation Figur 8 är ett diagram A som visar temperaturutfall vid olika tillämpning av känd teknik Figur 9A visar de ingående delarna i ett elektriskt ledande förbindningsstycke exklusive lodclips Figur 9B visar ett elektriskt ledande förbindningsstycke med ett omonterat lod- clips Figur 10 visar ett elektriskt ledande förbindningsstycke med ett lodclips delvis inpressat i den homogena plattan Figur 11 visar hur kolelektroden och skyddsringen vilka är förbundna med löd- pistolen arbetar mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke Figur 12 visar hur en kolelektrod vilken är förbunden med lödpistolen föres mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke i form av en kabelsko Figur 13 visar hur en kolelektrod tillsammans med en skyddsring, vilka är för- bundna med lödpistolen, föres mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke i form av en kabelsko Figur 14 visar hur en skyddsring från lödpistolen jordar förbindningsstycket 5 2 6 8 1 1/ Figur 15 visar hur det elektriskt ledande förbindningsstycket i form av en kabelsko av lödpistolen via kolelektrod och skyddsring föres mot ett arbetsstycke Figur 16 visar underdelen av ett elektriskt ledande förbindningsstycke i form av en kabelsko med påpressat lodclips Figur 17 visar vad som händer i lödprocessen avseende polaritet Figur 18 A visar ett lettrat förbindningsstycke utan lodclips Figur 18 B visar i genomskärning schematiskt en Ijusbåge mellan kolelektrod och kabelsko/kollager Figur 18 C visar en bild av en kabelsko ovanifrån med ett på ovansidan liggande kollager Figur 18 D visar en kabelsko med en urgröpning på ovansidan Figur 18 E visar varianter av urgröpningama i form, antal och läge på kabelskons ovansida Figur 18 F visar i genomskärning effekten av urgröpningen på det avsöndrade kollagrets tjocklek och geometriska form I Figur 19 visar polariseringen vid en lödningsprocess enligt tidigare metoder Figur 20 visar polariseringen vid föreliggande lödprocess med ett lettrat och/eller blästrat eller på annat sätt ytförändrat förbindningsstycke av elektriskt ledande material Figur 21 visar en impregnerad kolelektrod som föres mot ett lettrat förbindningsstycke av elektriskt ledande material Figur 22 visar huvudsakliga ingående delarna i ett gyro samt skyddsring Figur 23 är en bild av ett gyro när lödpistolen är snedställd samt kolelektrod och skyddsring Figur 24 visar huvudsakliga ingående delarna i ett gyro jämte kolelektrod, elektrodhàllare och skyddsring Figur 25A visar ett gyro med en kolelektrod i en tiltad position Figur 25B visar ett gyro med en kolelektrod i en åt ett annat håll tiltad position Figur 26A visar en ringhållare l genomskäming, instucken I en mellanring Figur 26B är en annan vy av samma delar Figur 26C visar hur ringhàllare samt mellanring är förenade med en fast led är O h) 56 vi fe Figur 26D är en annan vy av samma delar Figur 26E visar en komplett gyroled inklusive kolelektrod och skyddsring Figur 27 visar ett gyro med en kolelektrod och skyddsring före start av löd- ningsprocessen Figur 28 visar en genomskärning av en ringhållare med en något snedmonte- rad skyddsring Figur 29 visar en genomskärning av ringhållaren med en skyddsring som är rakt införd i ringhàllaren Figur 30 visar en genomskårning av en skyddsring i en ringhållare där skydds- ringen blivit deformerad av värme och tryck Figur 31 visar en bild av ett tiltat gyro med skyddsring Figur 32 visar en bild av samma gyro med annan tiltvinkel Figur 33 visar ingående delar i lödpistolens frontdei mot förbindningsstycket Figur 34 visar vissa delar sammansatta Figur 35 visar delarna sammansatta och vissa visas genomskurna Figur 36A är en vy ur en annan vinkel pà de sammansatta delarna Figur 368 visar en formförändring av skyddsringen vid överhettning Figur 37 visar ett elektriskt ledande förbindningsstycke i en lödprocess där lödpistolen har ett normalläge på 90 grader Figur 38 är samma vy men där lödpistolen inte har en 90 graders vinkel mot underlaget Figur 39 är också samma vy men med en vinkelförskjutning mot andra hållet Figur 40 visar en elektriskt ledande förbindning som ska lödas mot ett icke plant arbetsstycke Figur 41 visar en elektriskt ledande förbindning som har fästs mot ett icke plant arbetsstycke Figur 42 visar hur lodet avsmältes osymmetriskt under lödprocessen Figur 43 visar en färdig lödning där lodet fullständigt smält Figur 44 är en sidovy av en lödpistol Figur 45 är en sidovy av en lödpistol med genomskärning av dess främre del Figur 46 är samma sidovy av lödpistolen men med tiitat gyro 5 få 6 8 1 6 /J Figur 47 är en sprängskiss av lödpistolens frontparti Figur 48 är en sprängskiss av lödpistolens frontparti för Iödning med andra ty- per av Iodpinnar Figur 49 är en vy bakifrån av lödpistolen Figur 50 är en vy framifrån av lödpistolen Figur 51 är en sidovy av en lödpistol med genomskärning av dess bakre del Figur 1 visar en schematisk övergripande bild av en del av de i lödprocessen ingående delarna och visar en generell bild av lödprocessen från dess ström- källa som är ett batteri 1 varifrån strömmen leds till elektronikenhet 2 via kab- lage 6. På elektronikenheten 2 finns en display 3 samt en ljudanordning 4.

Elektronikenheten 2 tar emot och behandlar inkommande information och data från lödpistolen 7 via dess strömförsörjningskablage och signalkabel 5 samt inkommande data från batteriet 1 via ett kablage 6. l elektronikenheten 2 finns det ett antal recept inprogrammerade där varje recept har unika bestämningar hur strömmen eller effekten, output, ska variera över tiden för en specifik lödsi- tuation. Operatören väljer ett recept med hjälp av receptväljaren 37 som pas- sar vid just det speciella lödtillfället anpassat efter material och förutsättningar som den specifika lödsituationen kräver. Elektronikenheten 2 innehåller även en detekterings- och registreringsanordning, vilken ger information om vad som händer under lödningen. Denna information lagras och behandlas i elekt- ronikenheten 2 och vidarebefordras till operatören efter utförd Iödning via en display 3 och/eller ljudanordningen 4. lnforrnationen kan även lagras för att vi ett senare tillfälle hämtas i elektronisk eller annan fonn via någon av datapor- tarna 35. Detta blir som ett kvitto på lödningens resultat. Elektronikenheten 2 innehåller även kommunikationsportar 35 för anslutning av extern utrustning exempelvis skrivare, programmeringsutrustning, datakommunikationsutrust- ning. Det finns även en kraft- och laddningsport 36 för batteridriven utrustning samt laddningsutrustning. Man ser även en receptväljare 37 och även en larmkvittens 38. 5 2 6 8 1 5 11 När strömbrytaren 8 sluter en elektrisk krets kommer en kolelektrod 9 som är fastsatt i elektrodhållaren 39 inledningsvis att kortsluta kretsen mot ett förbind- ningsstycke 11 av elektriskt ledande material, exempelvis en kabelsko för att därefter när kolelektroden 9 i lödpistolen 7 lyfter fràn förbindningsstycket 11 tända en ljusbåge som i skydd av skyddsring/skyddsringar kommer att arbeta mot ytan på förbindningsstycket 11. En fastlödning av förbindningsstycket 11 med arbetsstycket 12 kommer att ske.

Figur 2 är ett diagram 1 som visar strömmen eller effekten, d.v.s. output i för- hållande till tiden under lödprocessen enligt ett specifikt recept. Diagrammets outputskala är en av många möjliga skalor beroende på förutsättningarna inför en lödning. Output visar en genomsnittseffekt i ljusbågen och elektroden, al- ternativt levererad genomsnittsström. En konstant output får temperaturen att stiga och plana ut på önskat värde. Värdena för output är valda för att få en stabil sluttemperatur i lödningen. Lodets smältpunkt är ca 650 grader Celsius.

När temperaturen når över 720 grader Celsius i stål som därefter får svalna hastigt bildas martensit. ”Lodtemp” visar lodclipsets temperatur på förbind- ningsstyckets 11 undersida. Tiden är mycket kort och är beroende av arbets- materialet, värmeförluster, lodmaterial etc.

Figur 3 är ett diagram 2 för ett annat recept där man vill minska den totala löd- tiden. För att korta ner den totala lödtiden kan output variera över tiden, så att inledningsvis en högre output ger en snabbare uppvärmning, för att sedan med marginal tillgodo, övergå till lägre output för att få en lämplig sluttempera- tur. Maxvärdet på inledande output är valt så att energiuttaget fràn battterierna ej medför onödig begränsning i antalet möjliga lödningar på grund av batteri- svikt. Dessutom är det så att kort tid under lödprocessen ger mindre tid till oxi- dationsbildning mellan förbindningsstycket 11 och underliggande lod, lägre risk för störningar samt underlättar för operatören. Ytterligare en anledning varför man vill ha kortare lödtider är att man då minskar på värmeförlusterna, via värme, strålning och konvektion.

/S Figur 4 är ett diagram 3 för ytterligare ett recept där en fortsatt uppdelning av output i lämpliga nivåer ger ytterligare tidsvinster med bibehållen kontroll över sluttemperaturen.

Figur 5 är ett diagram 4 för ett annat recept. Här får ett avslutande steg på output temperaturenj en exempelvis värmepåverkad järnvägsräl att sjunka till ett lämpligt värde under en lämplig tid, där ombildning av eventuell martensit kan ske. En avhärdning äger rum. Temperatur och tid är materialspecifikt för olika legeringar av stål.

Figur 6 är ett diagram 5 för ytterligare ett recept vilket ger en ännu större tids- vinst vid lödningen och en säkrare lödning. Under lödprocessen avgår material från elektroden 9 som lägger sig som ett kolskikt 27 på förbindningsstycket 11 exempelvis en kabelsko. Om detta kolskikt 27 lossnar från kabelskon 11 kan det påverka ljusbågen negativt så att den blir instabil eller slocknar. Kolskiktets 27 vidhäftningsförmåga till kabelskon 11 förbättras om kabelskons 11 yta av exempelvis koppar snabbt får en hög temperatur. Diagrammet 5 i flguren visar på en kort inledande output av hög intensitet, som medför en snabbare upp- värmning av kabelskons 11 ytskikt där kolmaterialskiktet 27 kommer att ham- na. Steget är av så kortvarig art att risken för ökad batterisvikt är minimal. Kort intensiv hög output ger bättre vidhäftningsförmåga mellan kolskiktet 27 och kabelskon 11 och således en säkrare lödning samt minskad risk för att ljusbå- gen i lödprocessen ska störas eller slockna.

Figur 7 är ett diagram 6 för en speciell situation. Diagrammet 6 i flguren visar resultatet av ett avbrott i output. Temperaturkurvan ”Planerad temp” överensstämmer med den som visats i figur 2 för diagram 1. Om nu av någon anledning ljusbågen 26 slocknar under lödprocessen kommer output att upphöra vilket avläses av elektronikenheten 2. Elektroden 9 sänks då ned mot kabelskons 11 yta, varpå den lyfts igen och ljusbågen 26 startas återigen.

Förloppet upprepas ett antal gånger till dess ljusbågen 26 tänts. Diagrammet 6 i figuren visar på ett uppehåll i output med korresponderande temperaturfall.

När output återupptages fullföljs lödningen. Den totala tiden förlängs dels beroende på den faktiska tidsförlusten och dels beroende på att temperaturfallet under avbrottet kompenseras. Denna avbrottsrutin undviker förlust av material och energi som en misslyckad, avbruten lödning skulle ha gett upphov till. Dessutom undviker man onödig arbetsinsats med borttagande av förbindning och omslipning av grundmaterialet.

Figur 8 visar principiellt hur olika effektnivåer vid användning av känd teknik får temperaturen i lodfogen att förändras och visar att en kompromiss mellan å ena sidan lödtemperatumoggrannhet och å andra sidan tids- och energiåtgång för en lödning måste till för att genomföra en lödning. Vid för hög effektnivå och kort tid fås för hög onoggrannhet i lödtemperaturen på grund av variatio- ner i ingående delar, i processen och operatörshanteringen. Vid för låg effekt- nivå fås antingen ohanterbart långa Iödprocesstider eller en stabil sluttempera- tur som understiger önskvärd lödtemperatur.

Figur 9A visar de ingående delarna i ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 exklusive Iodclips och man ser en kabel eller en tråd 13 som skall stoppas in i en ring 14 och från andra hållet stoppas en slutdel 15 in i ringen 14. Slutde- len 15 är tillverkad av ett rektangulärt kompakt stycke som formats och har även en platt del 16 mot vilken ljusbågen 26 i lödprocessen arbetar. Den platta delens avgränsning mot den formade delen är halvcirkelformad och utgör en styrsarg 17. Denna halvcirkelform är anpassad efter en skyddsring 21 i lödpi- stolen 7.

Figur 9B visar ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i form av en kabelsko samt ett Iodclips 18 med två klämflikar 19 och där detta lodclips 18 skall trädas på kabelskons 11 plana del 16. Genom att den nya lödprocessen är så snabb kommer det inte att bildas någon nämndvärd oxidation på 5 PJ 6 u 1 :S I? förbindningsstyckets 11 undersida eller på lodmaterialet innan en metallisk förbindning äger rum. Något flussmedel mellan lodet 18 och det elektriskt ledande förbindningsstycket 11 behövs således inte och något eller några hål på lodclipsets 18 undersida behövs ej göras vid tillverkningen. Man ser även en tråd eller en kabel 13. Genom arrangemanget med två inpressade klämflikar i stället för en så sitter lodclipset fast pà ett säkrare sätt. Därför behövs inte något eller några hål på lodclipsets ovansida. Samtidigt med detta arrangemang får man en materialbesparing.

Figur 10 visar det elektriskt ledande förbindningsstycket 11 i form av en kabel- sko med ett lodclips 18 klämflikar 19 inpressade i plattan 16 medan lodclipsets 18 kortsidor 20 sitter utanför plattan 16. Något eller nägra hål på lodclipsets 18 ovansida behövs ej eftersom lodclipset 18 nu låses med dubbla klämflikar 19.

Man kan ocksâ nu använda större och grövre förbindningsstycken 11 av elekt- riskt ledande material samt att man kan använda kablar eller trådar 13 som har en större diameter.

Figur 11 visar hur kolelektroden 9 med en skyddsring 21 från lödpistolen 7 ar- betar mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i form av en kabelsko och operatören pressar fast kabelskon 11 via skyddsringen 21 mot arbets- stycket 12. Man ser även lodclipsets 18 underdel samt dess kortsida 20.

Figur 12 visar hur en kolelektrod 9 föres mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i form av en kabelsko och man ser den halvcirkelformade sargen 17 som är avpassad för skyddsringen 21. Man ser att lodclipsets 18 klämflikar 19 är nerpressade plattan 16, vilket sker redan vid tillverkningen. Wdare är kolelektrodens 9 mantelyta impregnerad med en oljebaserad produkt exempelvis paraffin, vaselin eller liknande. Denna impregnering bildar under lödprocessen en gas som skyddar ljusbågen under lödprocessen. Man kan då lättare och säkrare tända ljusbägen i lödprocessen och sedan vidmakthålla den så att den inte slocknar under lödprocessen. 5 h) 6 81-5 m* Kolelektrodens ändytor 22 impregneras dock inte. l startögonblicket när ljusbàgen bildas sker då ingen onödig energiförlust på grund av uppvärmning och förgasning av impregneringsmedlet från ändytorna 22. Detta är väsentligt då man inledningsvis i Iödprocessen vill så snabbt som möjligt höja yttemperaturen på det elektriskt ledande förbindningsstycket 11. En initialt hög temperatur minskar risken för kolskiktet 27 att senare i Iödprocessen släppa från underlaget och interferera med ljusbågen 26.

Figur 13 visar hur en kolelektrod 9 tillsammans med skyddsringen 21 föres mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i form av en kabelsko och där skyddsringen 21 passar in i den halvcirkelformade sargen 17.

Figur 14 visar en skyddsring 21 från lödpistolen 7. Skyddsringen 21 är förbun- den med jord i den elektriska kretsen. Man ser hur kolelektroden 9 och skyddsringen 21 tryckes ned mot kabelskon 11 och en jordning av denna sker innan lödprocessen startar.

Figur 15 visar det elektriskt ledande förbindningsstycket 11 i form av en kabel- sko och från lödpistolen 7 pressas kolelektroden 9 tillsammans med skydds- ringen 21 ner mot kabelskon 11 och man ser underdelen av lodclipset 18 och dess kortsida 20 och allt pressas ner mot arbetstycket 12.

Figur 16 visar underdelen av ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i form av en kabelsko med ett lodclips 18 där dess underdels sidokanter 23 är in- pressade i kabelskon 11 för att hålla fast clipset 18 och dess undermellandel 24 ligger utanpå förbindningsstycket 11 för att under Iödprocessen smälta ut och utgöra lodförband.

Figur 17 visar vad som händer i Iödprocessen avseende polaritet. Lödpistolen 7 med kolelektroden 9 föres direkt emot förbindningsstycket 11. När man 5 i\3 6 816 /7 senare lägger på en spänning kommer kolet att bli pluspol och kabelskon minuspol. Dessa båda får var sin polaritet. I vissa fall väljes omvänd polaritet.

Figur 18 A visar ett lettrat förbindningsstycke 11 och man ser lettringen 25 på kabelskons 11 ovansida 16. Kabelskon 11 kan också blästras och/eller förses med urgröpningar. Energitillförseln i lödprocessen minskas också ytterligare genom att det elektriskt ledande förbindningsstycket 11 är lettrat och/eller blästrat. Värme överförs från en ljusbåge till ett kolskikt 27 på förbindnings- stycket 11 ovansida 16 som avsöndrats fràn kolelektroden 9 i lödpistolen 7.

Därefter går värmen ner till ytan pà förbindningsstycket 11 av elektriskt ledan- de material. Genom att denna yta lettrats 25 och/eller blästrats eller utsatts för annan ytförändrande behandling skapas en större kontaktyta jämfört med en plan yta, vilket resulterar i en snabbare upptagning av energi och därmed upp- värmning av det elektriskt ledande förbindningsstycket 11. Energitillförseln kan på så sätt minskas med bibehàllet lödresultat.

Figur 18 B visar i genomskärning schematiskt en ljusbàge 26 mellan kolelek- trod 9 och kabelsko 11. Via ljusbägen 26 transporteras material frän kolelek- troden 9, vilket lägger sig som ett kollager 27 pà kabelskon 11. Kollagrets 27 tendens att lossna från underlaget bestäms huvudsakligen av tre faktorer, nämligen: 1. Underlagets temperatur under den inledande fasen i lödningsprocessen. 2. Underlagets ytstruktur, och geometriska utseende. 3. Kollagrets 27 tjocklek.

.Lossningstendensen ökar vid lödning av kraftigare förbindningar 11, exempel- vis kabelskor med större massa där mer energi krävs för att erhålla en god lödning. Med ovan i figur 18A beskrivna lettring eller blästring förbättras kollag- rets vidhäftningsförmåga. Med lämpligt recept tillsammans med ovannämnda lettring/blästring kan initialt en hög temperatur uppnås, vilket är positivt för vid- häftningsförmàgan. h.) 6 815 20 5 Figur 18 C visar en bild av en kabelsko 11 ovanifràn med ett på ovansidan 16 liggande kollager 27.

Figur 18 D visar en kabelsko 11 med en urgröpning 28 på ovansidan 16. För att ytterligare förbättra kollagrets 27 vidhäftningsförmåga är kabelskon 11 för- sedd med en eller ett fåtal urgröpningar 28 i sin platta dels 16 ovansida.

Figur 18 E visar varianter av urgröpningen 28 i form, antal och läge på kabel- skons 11 platta del 16.

Figur 18 F visar effekten av urgröpningen på det avsöndrade kollagrets 27 tjocklek och geometriska form. För att minska kollagrets 27 tjocklek förses ka- belskon 11 med en eller ett fåtal urgröpningar 28, anpassade till storlek och form så att en nöjaktig minskning av kollagrets 27 tjocklek i det angränsande området sker då urgröpningen 28 tar upp kolmassa från omgivningen, som i annat fall skulle ha medfört ett tjockare kollager 27. Urgröpningen och/eller ur- gröpningarna 28 fungerar geometriskt också som förankringspunkter för kol- lagret 27 som ökar vidhäftningsförmågan.

Figur 19 visar polariseringen vid en lödningsprocess enligt tidigare metoder.

En plan yta reflekterar värme varför ökade värmeförluster uppkommer och därmed också en ökning av ström- eller energiförbrukningen. Lödprocessen kommer att ta längre tid och därmed tillåta en större värmeförlust genom vär- mebortledning och därmed ytterligare öka ström- eller energiförbrukningen.

Figuren visar också schematiskt en jämn elektron- och elektronhàlfördelning.

Figur 20 visar polariseringen vid föreliggande lödprocess med ett lettrat förbindningsstycke 11 av elektriskt ledande material. Tack vare en lettring 25 och/eller blästring eller annan ytförstorande behandling skapas en större kontaktyta jämfört med en plan yta, vilket resulterar i en snabbare upptagning av energi och därmed uppvärmning av det elektriskt ledande szswaie förbindningsstycket 11. Energitillftiwrseln kan således minskas utan försämring av lödresultatet. Värmeförluster via värmeledning minskas ytterligare p.g.a. det snabba lödförloppet. Den ojämna ytan medför att elektronkoncentrationen sker till lokala toppar, vilket underlättar för ljusbågen att tändas och vidmakthållas.

Figur 21 visar en impregnerad kolelektrod 9 som föres mot ett lettrat förbind- ningsstycke 11 av elektriskt ledande material. lmpregneringen av kolelektro- dens 9 mantelyta skyddar under lödprocessen ljusbågen 26, och kabelskons 11 lettrade yta 25 medför en areamässigt större kontaktyta och således sker upptagningen av energi på en kortare tid, men den önskade temperaturen er- hålles fullt ut och energitillförsel under lödprocessen kan avbrytas på ett tidiga- re stadium. Därmed sker en besparing av energitillförsel och batteriet 1 kan användas för fler lödningar innan omladdning måste ske.

Figur 22 visar huvudsakliga ingående delarna i ett gyro. l lödpistolens ytterän- de sitter kolelektroden 9 och denna går genom en skyddsring 21. Vid pinnlöd- ning på tidigare sätt har det varit viktigt att när pistolen trycks ner mot förbind- ningsstycket 11 att skyddsringen 21 har legat an platt mot förbindningsstycket 11. Detta har varit ett av operatörens stora problem. Lödpistolens 7 gyro löser detta problem. Skyddsringen 21 sättes in i ringhållaren 29 och styres in genom den cylindriska delen 30 i ringhållaren 29 och stoppas upp av en konisk del 31 innanför den cylindriska delen 30. Vidare finnes en stoppavsats 32 som utgör en extra skyddsåtgärd för skyddsringen 21. Ringhållaren 29 med de ingående delarna sättes så in i en cylindrisk rörlig mellandel 33 i upphängningsanord- ningen som i sin tur sitter sammanlänkad med en fast led 34 vilken är förbun- den med lödpistolen 7.

Figur 23 visar en bild av ett gyro när lödpistolen 7 är snedställd. Man ser den fiäderbelastade kolelektroden 9 när denna är i sitt yttersta läge samt skyddsringen 21 som sitter införd i ringhållaren 29 vilken är fäst i en cylindrisk 526 816 22 rörlig mellandel 33, vilken är sammanlänkad med en fast led 34 förbunden med lödpistolen 7.

Figur 24 visar huvudsakliga ingående detaljerna i ett gyro. Man ser en elek- trodhàllare 39 där kolelektroden 9 skall föras in och dessa föres sedan genom en fast led 34 förbunden med lödpistolen 7, och en cylindrisk rörlig mellandel 33 samt en ringhàllare 29 och en skydddsring 21.

Figur 25A visar en gyroanordning delvis i genomskärning i en tiltad position med en kolelektrod 9 fastsatt i elektrodhållaren 39 och där dessa är vinkel- mässigt låsta i förhållande till pistolen 7 och därmed också gyrots fasta del 34.

De olika delarna i gyrot samverkar så att de förhindrar kolelektroden 9 att ligga an mot skyddsringen 21 när tiltning sker. Man ser även den rörliga cylindriska mellandelen 33 och den fasta delen 34.

Figur 25B visar ett sammansatt gyro delvis i genomskäming med en kolelek- trod 9 fäst i elektrodhållaren 39. Skyddsringen 21 är rörlig i förhållande till löd- pistolen 7 och den fasta delen 34. Ringhållaren 29 och den cylindriska rörliga mellandelen 33 samt den fasta delen 34, det vill säga själva gyroupphäng- ningen medger att skyddsringens 21 vinkel iförhållande till lödpistolen 7 och den fasta delen 34 kan varieras.

Figur 26A visar en ringhållare 29 i genomskäming, instucken i en mellanring 33. Ringhållaren 29 och mellanringen 33 är roterbart infästa i varandra runt en tänkt första axel vilken löper genom ringhållarens hål 60 och mellanringens hål 61.

Figur 26B är en annan vy av samma delar, där det tydligare framgår att ring- hållarens 29 och mellanringens 33 centrumaxlars inbördes vinkel ej kan övers- tiga ett bestämt värde eftersom detaljema då interfererar. Ringhållarens 29 rörelse i förhållande till mellanringen 33 är begränsad. 526 816 -23 Figur 26C visar delvis i genomskärning hur ringhållare 29 samt mellanring 33 är förenade med en fast led 34. Mellanringen 33 är roterbart infäst i den fasta leden 34 runt en tänkt andra axel vilken löper genom den fasta ledens 34 hàl i 63 och mellanringens 33 hàl 62. Denna tänkta andra axel är ej parallell med den första tänkta axeln, samt behöver inte ligga i samma plan.

Figur 26D är en annan vy av samma delar, där det tydligare framgår att mel- lanringens 33 och den fasta ledens 34 centrumaxlars inbördes vinkel ej kan överstiga ett bestämt värde eftersom detaljerna då interfererar. Mellanringens 33 rörelse i förhållande till den fasta leden 34 är begränsad.

Figur 26E visar en komplett gyroled inklusive kolelektrod 9 och skyddsring 21.

Skyddsringens 21 upphängning i den fasta leden 34 via ringhållaren 29 och mellanringen 33 medger att dess centrumaxel kan inta en awikande vinkel och/eller riktning i förhållande till kolelektrodens 9 centrumaxel. Storleken på denna awikelse begränsas av de ingående delarnas geometn' pà så sätt att skyddsringen 21 aldrig kan komma i direkt kontakt med kolelektroden 9.

Figur 27 visar ett sammansatt gyro med en kolelektrod 9 och skyddsring 21 före start av lödprocessen. Kolelektroden 9 befinner sig då in under skydds- ringens 21 underkant. Detta är positionema när lödpistolen 7 med de ingående delarna ligger an mot det elektriskt ledande förbindningsstycket 11 exempelvis en kabelsko innan pistolen 7 med hjälp av elektromagneten 65 lyfter kolelek- troden 9 och en ljusbåge 26 bildas. Figuren visar sedan hela ringhållaren 29 och elektrodhållaren 39.

Figur 28 visar i genomskärning av ringhållaren 29 med en något snedmonterad skyddsring 21 som är införd i ringhållaren 29. I ringhållaren 29 finnes en cylindrisk del 30 och denna styr in skyddsringen 21 och förhindrar en alltför stor snedställning av skyddsringen 21 vid montering. Den koniska delen 526 816 fw 31 i ringhållaren 29 klämmer fast skyddsringen 21 när denna föres in även om den är tiltad av operatören. Innanför den koniska delen 31 finnes även en extra säkerhetsanordning i form av en stoppavsats 32. Den tiltbegränsande cylindriska delen 30 av ringhållaren 29 förhindrar en alltför snedställd skyddsring 21.

Figur 29 visari genomskärning ringhållaren 29 med en skyddsring 21 som är rakt införd i ringhållaren 29 via den cylindriska delen 30 och sitter fast mot den koniska delen 31 och som extra säkerhetsanordning finnes innanför denna stoppavsatsen 32.

Figur 30 visari genomskärning skyddsringen 21 i en ringhållare 29 där skyddsringens 21 nedre del 50 blivit deformerad av värme och tryck och blivit intryckt och ihoptryckt mot den koniska delen 31 i ringhållaren 29. Skyddsring- en 29 med sina ingående delar 30, 31 och 32 utgör ett mekaniskt överhett- ningsskydd. Denna situation uppkommer om lödprocessen utvecklar överskottsvärme och där skyddsringen 21 mjukgöres av denna värme och ge- nom operatörens tryck på lödpistolen 7 formförändras och tränger djupare in i den koniska infattningen 31, varvid lödpistolens 7 och elektrodens 9 avstånd till exempelvis kabelskon 11 minskas. Med bibehållen ström i lödprocessen innebär detta minskad effektutveckling och resulterar i det mekaniska över- hettningsskyddet. Med bibehållen effekt detekteras ljusbågens 26 resistans- förändring av elektronikenheten 2 som i realtid korrigerar receptet för detta.

Figur 31 visar en annan vy av ett tiltat gyro med skyddsring 21 vilken är införd i ringhållaren 29 som sitter innanför den rörliga cylindriska mellandelen 33 vil- ken sitter i den fasta leden 34.

Figur 32 visar en vy av samma gyro med annan tiltvinkel och huvudsakliga ingående delarna den fasta leden 34, mellandelen 33 och ringhållaren 29 visas samt en skyddsring 21 monterad i ringhållaren 29. Gyrot medger således 5 2 6 8 1 6 Q: en tiltning åt alla olika håll och där kolelektroden 9 aldrig kommer att beröra skyddsringen 21.

Figur 33 visar ingående delar i lödpistolens 7 frontdel mot förbindningsstycket 11 och ytterst ser man skyddsringen 21 därefter kommer ringhållaren 29 och kolelektroden 9 samt elektrodhållaren 39.

Figur 34 visar vissa delar sammansatta och bilden visar skyddsringen 21 mon- terad i ringhållaren 29 samt hur kolelektroden 9 fästs i elektrodhållaren 39.

Figur 35 visar alla delarna sammansatta och vissa visas genomskurna.

Skyddsringen 21 är indragen i ringhállarens 29 cylindriska del 30 och fast- klämd i ringhållarens 29 koniska del 31. Man ser hur skyddsringen 21 sitter något tiltad i sin vänstra del i denna genomskärningsvy, kolelektroden 9 som är insatt i elektrodhållaren 39 och dessa är införda i övriga delar.

Figur 36A är en vy ur en annan vinkel pá de sammansatta delarna och man ser bättre hur kolelektroden 9 ligger längre in under skyddsringens 21 yttre kant. Wdare är skyddsringen 21 rakt monterad in i ringhàllarens 29 cylindriska del 30. Den koniska delen 31 i ringhållaren 29 och elektrodhållaren 39 visas även.

Figur 36B visar den deformation som sker när skyddsringen 21 överhettas och mjukgöres, och av operatörens tryck deformeras och pressas djupare in i ring- hållarens 29 koniska del 31.

Figur 37 visar ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 i en lödprocess där lödpistolen 7 har ett normalläge på 90 grader mot det elektriskt ledande förbindningsstycket 11. Kolelektroden 9 och skyddsringen 21 är det delar som sitter i fronten pà lödpistolen 7 och dessa får här representera hela lödpistolen 7. Lödpistolen 7 ligger dikt an mot ett elektriskt ledande förbindningsstycke 11 526 816 26 vilket i detta fall utgöres av en kabelsko 11. Av bilden framgår att kabelskon 11 är försedd med ett lodclips och man ser Iodclipsets underliggande mellandel 24 samt dess utstickande kortsida 20. Kabelskon 11 med lodclips ligger sedan mot ett arbetsstycke 12 mot vilket det skall fastlödas.

Figur 38 är samma vy men där lödpistolen 7 med kolelektroden 9 inte har en 90 graders vinkel mot underlaget. Lödpistolens 7 gyro, i vilket skyddsringen 21 är monterad, ser då till att kabelskon 11 med Iodclipsets underliggande mel- Iandel 24 ligger dikt an mot arbetsstycket 12.

Figur 39 är samma vy som tidigare men med en vinkelförskjutning mot andra hållet av lödpistolen 7. Lödpistolen 7 lutas åt andra hållet vilket innebär att löd- pistolen 7 kan röra sig utan att kabelskons 11 läge påverkas och detta tack vare det gyro som finns i lödpistolen 7. Resultatet blir att även om operatören vrider lödpistolen 7 i en annan vinkel mot förbindningsstycket 11 kommer skyddsringens 11 centrumaxel inte att ändra sin vinkel mot förbindningsstyck- ets 11 yta, varför risken för bland annat dålig jordning och/eller en släckt ljus- bâge 26 och/eller en icke jämntjock lodfog samt störd lodstelningsprocess eli- mineras.

Figur 40 visar en elektriskt ledande förbindning 11 som ska Iödas mot ett icke plant arbetsstycke 40. Figuren visar en kabelsko 11 med en kabel eller tråd 13 samt ett lodclips kortsida 20. Lödpistolen 7 representerad av skyddsringen 21 med kolelektroden 9 föres mot kabelskon 11 och trycker ned denna mot det ej plana underlaget 40. När sedan lödprocessen startar och lodet smälter medger en gyroupphängning av skyddsringen 21 att exempelvis en kabelsko 11 kan formas efter det eventuella ojämna underlaget 40, på så sätt att jämntjock lodspalt erhålles mellan det elektriskt ledande förbindningstycket 11 och det ojämna arbetsstycket 40. Detta beroende på att när exempelvis kabelskon 11 blir varm blir den också så mjuk att operatörens tryck på lödpistolen 7, vilket vidarebefordras via skyddsringen 21, får exempelvis 526 816 få 31 kabelskon 11 att formas efter underlaget, även när denna formning kräver en tiltning av skyddsringen 21 under formningsprocessen.

Figur 41 visar en elektriskt ledande förbindning 11 som har fästs mot ett icke plant arbetsstycke 40. På grund av vännen har kabelskon 11 blivit mjuk och formats efter underlaget, d.v.s. det icke plana arbetsstycket 40. En jämntjock lodspalt erhålles mellan det elektriskt ledande förbindningstycket 11 och det ojämna arbetsstycket 40.

Figur 42 visar hur lodet från en kabelsko 11 avsmältes osymmetriskt under lödprocessen. Bilden visar kolelektroden 9 och lodclipsets kortsida 20. Från lodclipsets underliggande mellandel 24 har lodet delvis avsmält och i detta fall då först från högra sidan i figuren. Detta innebär att kabelskon 11 har fått en annorlunda vinkel gentemot underliggande arbetsstycke 12. Tack vare gyro- upphängningen i lödpistolen 7 tillåter skyddsringen 21 denna vinkelförändring.

Figur 43 visar en färdig lödning där lodet fullständigt avsmälts från lodclipsets underliggande mellandel 24. Resultatet är att kabelskon 11 fästs platt motar- betsstycket 12. Gyroanordningen medger således att en jämntjock lodspalt bildas mellan förbindningsstycket 11 och arbetsstycket 12 trots att vinkelför- ändringar uppkommer under själva lödprocessen mellan dessa båda delar.

Figur 44 är en sidovy av en lödpistol 7 och iframdelen ser man kolelektroden 9 delvis instucken i skyddsringen 21 och därunder ringhàllaren 29 och ringhál- larens anslutningstunga 47 för jordkabel och därifrån en jordfläta 46 till skyddsanordning 45 för jordfläta och i anslutning till den en jordkabel 44. I framdelen ser man även en utskjutningshylsa 48 för utstötning av kolelektro- den 9. Pà lödpistolen 7 finnes en avtryckare 8 på ett handtag 41 på vars un- derdel sitter en anslutning 42 för kablage och längst bak finns en slutdel 43. 526 s16 QS' Figur 45 är en sidovy av en lödpistol 7 med genomskärning av dess främre del. Längst bak àterfinns en slutdel 43 och på handtaget 41 finns en anslutning 42 för kablage och en avtryckare 8. I framdelen ser man kolelektroden 9 delvis instucken i skyddsringen 21 och därunder ringhållaren 29 och ringhållarens anslutningstunga 47 för jordkabel och därifrån en jordfläta 46 till skyddsanord- ning 45 för jordfläta och i anslutning till den en jordkabel 44. Vidare ser man elektrodhållaren 39 och en skyddsdamask 49. Skyddsdamasken 49 anbringas mellan en axel 53 och lödpistolens 7 frontgavel. På så vis förhindras smuts och gas att tränga in i lödpistolen via axelgenomföringen. Figuren visar också att lödpistolen 7 har en rät vinkel mot förbindningsstycket 11. Någon tiltning förekommer inte här. Figuren visar även en utskjutningshylsa 48 som via ut- skjutningsbrickan 52 medger utstötning av kolelektroden 9.

Figur 46 är samma sidovy av lödpistolen 7 med genomskärning av dess främ- re del, men med tiltat gyro. Längst bak återfinns en slutdel 43 och på handta- get 41 finns en anslutning 42 för kablage och en avtryckare 8. Iframdelen ser man kolelektroden 9 genom skyddsringen 21 och därunder ringhållaren 29 och ringhållarens anslutningstunga 47 för jordkabel och därifrån en jordfläta 46 till skyddsanordning 45 för jordfläta och i anslutning till den en jordkabel 44. Vida- re ser man elektrodhållaren 39 och en skyddsdamask 49 anbringad mellan en axel 53 och lödpistolens 7 frontgavel. Av figuren framgår att gyrot är tiltat, vil- ket innebär att lödpistolen inte har en rät vinkel mot förbindningsstycket 11.

Dock medger gyrot att skyddsringen 21 får en rät vinkel mot förbindnings- stycket 11 av elektriskt ledande material. Figuren visar även en utskjutnings- hylsa 48 som via utskjutningsbrickan 52 medger utstötning av kolelektroden 9.

Figur 47 är en sprängskiss av lödpistolens framdel. Från lödpistolen 7 ser man en axel 53, en skyddsdamask 49, en elektrodhàllare 39, en utskjutarebricka 52, en làsring 51, en skyddsanordning 45 för jordfläta samt därefter en friktionsring 54, en utskjutningshylsa 48, en fast led 34, en cylindrisk rörlig mellandel 33. Därefter visas en ringhàllare 29 och en förstorad del av denna 5 2 6 8 1 6 »27 visar en konisk del 31 och en cylindrisk del 30 och man ser även anslutningstungan 47 för jordkabel samt en skyddsring 21 och en kolelektrod 9.

Figur 48 är en sprängskiss av lödpistolen för lödning med andra typer av lod- pinnar. De angivna delarna i figuren överensstämmer med figur 47 utom på tre punkter. Mellan utskjutarebrickan 52 och låsringen 51 finns en adapter 57 som möjliggör att man med samma lödpistol 7 kan pinnlöda med den gamla typen av lodpinnar 55. Längst fram i lödpistolen 7 finns en lodpinne 55 av annan typ.

Detta innebär även att man måste ha en keramikring 56 i stället för en skydds- ring av metall. Genom att insätta en adapter 57 i elektrodhållaren 39 och därefter välja ett lämpligt recept i elektronikenheten 2 kan man använda föreliggande Iödprocess för den gamla typen av lodpinnar 55 och förbindningsstycken där inga krav på martensitfria lödningar föreligger. Detta medger att samma anordning för lödning kan användas, vilket är en stor fördel.

Figur 49 är en vy bakifrån av lödpistolen och man ser en anslutning 42 för kab- lage, ett handtag 41 och vidare ser man en lyfthöjdsinställning 58 och en gra- dering 59.

Figur 50 är en vy framifrån av lödpistolen och även här syns en anslutning 42 för kablage jämte ett handtag 41. Man ser strömbrytaren 8 och jordflätan 46 samt ringhållarens anslutningstunga 47 för jordkabel och kolelektroden 9.

Figur 51 visar en vy av lödpistolen 7 med slutdelen 43 i genomskärning och man ser en hydraulisk dämpare 64 samt elektromagneten 65. Lödpistolen 7 lyfter kolelektroden 9 med hjälp av elektromagneten 65 och en ljusbàge 26 bil- das.

I föreliggande uppfinning är principen den att sammanföra olika funktioner och metoder för att tillsammans kunna skapa en ny Iödprocess. Màlet har också 526 816 30 varit att kombinera olika andra metoder att kunna användas i föreliggande lödprocess där kravet är att lödningsresultatet skall vara fritt från strukturförändringar i stålet så kallad martensitfri lödning. Eftersom man vid denna typ av Iödningar nästan alltid använder sig av batterier som strömkälia har ett övergripande mål varit att spara på energi vid varje lödning för att få ut fler antal Iödningar per batteri innan man laddar om dessa. Wdare kommer föreliggande uppfinning att medge lödning av grövre förbindningar med en kabel med större diameter, med lägre energiförbrukning. Genom inställning av olika recept i elektronikenheten 2 minimerar man antalet misslyckade Iödningar. Lödprocessen kontrollerar och reglerar lödningen genom att styra strömmen eller effekten över tiden i varje fas av lödprocessens prelödtemperaturfaser, postlödtemperaturfaser och lödtemperaturfas för varje speciell lödsituation, med minskad tidsåtgång och minskad energiåtgång som resultat. Processen försöker automatiskt tända en släckt ljusbåge om och om igen tills denna åter tänds och lödningen fullföljs. Varje lödning registreras och information lämnas omgående vid lödningen och/eller kan hämtas i efterhand.

Processen hanterar information i realtid under lödprocessen på så sätt att om störningar uppstår, exempelvis i ljusbågen 26, förändras output i tid och/eller i nivå så att störningens påverkan på det färdiga lödningsresultatet minskas eller elimineras. Temperaturstömingar kompenseras. Om en ljusbåge 26 slocknar startas den upp igen automatiskt. Om en ljusbåge 26 slocknar och inte kan tändas igen, eller någon ljusbåge 26 aldrig skapats, eller vid andra störningar som inte kunnat kompenseras med förändring i output eller av andra orsaker en godkänd lödning ej kunnat genomföras, avbryts lödprocessen samtidigt som pistolen 7 sätts spänningslös, och information om detta delges operatören omedelbart eller vid senare tillfälle. För att skydda ljusbågen 26 i lödprocessen är kolelektrodens 9 mantelyta impregnerad med en oljebaserad produkt. lmpregneringen bildar under lödprocessen en gas som skyddar ljusbågen 26. Mellan förbindningsstycket 11 av elektriskt ledande material och lodclipset behövs inget flussmedel. Då lödprocessen är väldigt snabb i tid bildas ingen nämnvärd oxidation på förbindningsstyckets 11 526 816 '3/ undersida eller pä Iodmateralet. För att spara lodmaterial fästes ett mindre lodclips nu i sidled över förbindningsstycket 11 med två klämflikar där det inte finns några utskjutande hörn. Wdare är det elektriskt ledande förbindningstycket 11 iettrat och/eller blästrat vilket skapar en större kontaktyta, vilket resulterar i en snabbare upptagning av energi och därmed uppvärmning av förbindningsstycket 11. Energitiliförseln kan minskas med bibehàllet lödresultat. Den ojämna ytan medför att elektronkoncentrationen sker till lokala toppar, vilket underlättar för ljusbågen 26 att tändas och vidmakthållas. En initialt hög yttemperatur på förbindningsstycket 11 minskar risken för kollagret 27 att senare i lödprocessen släppa från underlaget och komma i kontakt med ljusbágen 26. Wdare finnes på förbindningsstycket 11 en eller flera små urgröpningar 28 som tar upp kolmassa från omgivningen och som fungerar som förankringspunkter för kollagret 27. Med föreliggande nya lödprocess kan man även löda med den gamla typen av lodpinnar 55 genom att en adapter 57 placeras i elektrodhållaren 39. Föreliggande lödanordning kan således med en enkel förändring användas för andra metoder. En skyddsdamask mellan en axel 53 och frontgavel på pistolen 7 förhindrar inträngande av rök, gas och smuts. För att erhålla en upprepbar konstant lyfthöjd för elektroden 9 finns en hydraulisk kontinuerlig dämpare 64 som lyfter elektroden 9 långsammare med en kontrollerad lyfthastighet. Ytterligare är skyddsringen 21 kardanupphängd i en gyroanordning, vilket ger en säkrare iordning samt säkrare lödning mot ett ojämnt underlag, så att en jämntjock lodspalt erhàlles mellan förbindningsstycket 11 och arbetsstycket 12. Även om operatören vrider lödpistolen 7 i annan vinkel mot förbindningsstycket 11 kommer skyddsringens 21 centrumaxel, på grund av gyroanordningen, inte att ändra sin vinkel mot förbindningsstyckets 11 yta. Dessutom utgör skyddsringen 21 ett mekaniskt överhettningsskydd. Då processen utvecklar överskottsvärme mjukgöres skyddsringen 21 och genom tryck föres denna längre in i ringhällarens 29 koniska del 31 och avståndet mellan förbindningsstycket 11 och elektroden 9 minskas. Minskad lyfthöjd ger minskning i ljusbågens 26 elektriska motstånd. Med bibehållen ström innebär 5 2 6 8 1 6 '32 detta minskad effektutveckling och resulterar i ett mekaniskt överhettningsskydd. Med bibehållen effekt detekteras ljusbågens 26 resistansförändring av elektronikenheten 2 som i realtid korrigerar receptet för defia.

På ritningarna har visats endast några utföringsformer av uppfinningen men det må påpekas att den kan utformas på många olika sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (18)

10 15 20 25 30 526 816 33 PATENTKRAV

1. Sätt att genomföra en pre- och postlödtemperaturkontrollerad martensitfri lödningsprocess med kontrollerad Iödtemperatur av en hårdlödning fri från skadliga strukturförändringar och martensitbildning, av ett förbindningsstycke (11) av elektriskt ledande material med ett arbetsstycke (12) av elektriskt le- dande material, k ä n n e te c k n a tdärav, att lödprocessen uppdelas tids- mässigt i olika faser både före, under och efter lödtemperaturfasen, varvid i faserna processens pulsviddsmodulationsstyrda output enligt avpassade recept tillåts antaga olika bestämda konstanta eller varierande värden för att styra och reglera den momentana temperaturen i lodfog och angränsande områden, så att i prelödtemperaturens faser skapa en initialt hög temperaturökning som sedan övergår i en utplaning av temperaturkurvan för att erhålla en noggrant bestämd Iödtemperatur, och att under postlödtemperaturens faser temperaturen successivt sänks för att låta stålmaterialet genomgå en kontrollerad avsvalning vid bestämda nivåer under bestämda tider för att tillåta tillståndsövergångar i stålmaterialet.

2. Sätt enligt krav 1, varvid processen registrerar i realtid störningar och för- ändrar och anpassar outputreceptet för att kompensera awikelser från önsk- värd temperaturkurva under alla faser.

3. Sätt enligt krav 1, varvid omstartsrutiner för omtändning initieras vid mo- mentana ljusbågsbortfall och receptet modifieras så att kompensation för tids- bortfall och temperaturfall sker.

4. Sätt enligt krav 1, varvid olika recept avpassade för olika lödsituationer är utväljbara av operatör och varvid i processen hänsyn tas till arbetsstyckets (12) initiala temperatur vid processtart för modifikation av ett aktuellt recept.

5. Sätt enligt krav 1, varvid processinformation och övriga data insamlas, be- arbetas och lagras för presentation vid valfritt tillfälle, och utgör grund för 10 15 20 25 30 526 816 21/ feedback, larm, larmkvittens, kommunikation (35) och dokumentation via teckenfönster (3) och externa enheter inklusive programmeringsutrustning för modifiering och komplettering av receptsamling och dataprogram.

6. Sätt enligt krav 1, varvid processen omfattar även lödrecept avpassade för Iödning med utrustning och adaptrar (57) avsedd för den äldre typen av pinn- lödning för olika arbetsstycken, förbindningsstycken, elektroder (55) och skyddsringar (56).

7. Sätt enligt krav 1, varvid material från kolelektroden (9) avges under löd- processen och lägger sig i ett lager (27) på en preparerad yta (25) hos förbind- ningsstycket (11) i omedelbar närhet av en under lödprocessen skapad ljusbåge (26), där lagrets (27) vidhäftningsförmåga, tjocklek och utseende påverkas av ytans (25) preparering.

8. Sätt enligt krav 1, varvid förbindningsstycket (11) via en elektriskt ledande skyddsring (21) ges motsatt elektrisk polaritet gentemot kolelektroden (9).

9. Sätt enligt krav 1, varvid under lödprocessen bildad värme överförs till ett arbetsstycke (12) via ett flussmedel och under långsammare temperaturhöjning till avsedd lödtemperatur att sammanfoga arbetsstycke (12), förbindningsstycke (11) och lodmaterial (18) i en lodfog.

10. Anordning för att genomföra en pre- och postlödtemperaturkontrollerad martensitfri lödningsprocess med kontrollerad lödtemperatur av en hârdlödning fri från skadliga strukturförändringar och martensitbildning, av ett förbindnings- stycke (11) av elektriskt ledande material med ett arbetsstycke (12) av elektriskt ledande material, k ä n n e t e c k n a d därav, att en strömkälla (1) är utförd för tillförsel av ström till en elektronikenhet (2), att elektronikenheten är utförd för behandling av indata från olika enheter och andra indata och för mottagning av indata från operatör samt för att bestämma ett av ett antal olika recept för processens output under lödprocessens olika 10 15 20 25 30 526 816 s: faser, och att en kolelektrod (9) där endast mantelytan är petroleumimpregnerad vid ak- tivering av en strömbrytare (8) kortsluter en elektrisk krets mot ett förbind- ningsstycke (11) av elektriskt ledande material, företrädesvis en kabelsko, att en i en lödpistol (7) anordnad elektromagnet (65) är förbunden med kol- elektroden (9) för att lyfta denna från förbindningsstyckets (11) av lettring och/eller blästring och urgröpning geometriskt preparerade yta (25), och att kolelektroden (9) är hydraulikdämpad (64) och lyfthastighetskontrollerad, varigenom en ljusbåge (26) kommer att tändas mot den preparerade ytan (25) där lokala åsar och toppar skapat elektron- eller elektronhålkoncentrationer, och vidmakthållas och i skydd av gaser avgivna från den impregnerade kolelektro- dens (9) mantelyta arbeta mot förbindningsstycket (11), varpå i enlighet med inställt recept ljusbågen (26) regleras så att temperaturen i arbetsmaterialet (12) sjunker till en nivå där eventuell bildad martensitstruktur under viss tid om- vandlas till annan struktur.

11. Anordning enligt krav 10, varvid förbindningsstycket (11) är förbundet via en elektriskt ledande skyddsring (21) för att ges motsatt elektrisk polaritet gentemot kolelektroden (9).

12. Anordning enligt krav 11, varvid skyddsringen (21) är förbunden med pi- stolen (7) med ett kardanupphängt gyro på så sätt att felvinkling av pistol (7) eller vinkelförändring av pistol (7) eller förbindningsstycke (11) under lödpro- cessen ej interfererar med ringens (21) elektriska kontakt med eller arbete mot förbindningsstycket (11) för att erhålla en formning av förbindningsstycket (11) mot arbetsstycket (12) och en jämntjock lodspalt.

13. Anordning enligt krav 11, varvid skyddsring (21), ringhållare (29) och ring- hållarens (29) cylindriska del (30), koniska del (31) och stoppavsats (32) är utförda för samverkan på så sätt att den cylindriska delen (30) styr in och hindrar skyddsringen (21) att anta en alltför stor snedställning vid montering, medan den koniska delen (31) klämmer fast skyddsringen (21) när denna föres in även om 10 15 20 25 30 526 816 3G den är tiltad av operatören.

14. Anordning enligt krav 10, varvid skyddsring (21), ringhållare (29) och ring- hållarens (29) cylindriska del (30), koniska del (31) och stoppavsats (32) till- sammans utgör ett mekaniskt överhettningsskydd som vid för hög temperatur via operatörens tryck åstadkommer en formförändring (50) av skyddsringen (21) så att denna tryckes längre in i sin infattning (31 ), och därmed förkortar ljus- bågens (26) längd och minskar dess resistans vilket minskar dess värmeut- veckling direkt via komponentstyrd eller indirekt via receptstyrd effektbegräns- ning, varvid stoppavsatsen (32) begränsar den formförändrade skyddsringens (21) axiella rörelse för att undvika alltför kort ljusbåge (26).

15. Anordning enligt krav 10, varvid förbindningsstyckets (11) geometriskt pre- parerade yta (25) är försedd med en eller flera urgröpningar (28) som tar upp kolmaterial från omgivningen och fungerar som förankringspunkter för det av- givna kollagret.

16. Anordning enligt krav 10, varvid ett lodclips (18) med två flikar (19) är delvis fastklämt sidledes under förbindningsstycket (11).

17. Anordning enligt krav 10, varvid kolelektrodens (9) mantelyta till skillnad mot dess kortändorna (22) är petroleumimpregnerad, så att när ljusbågen (26) startas det sker en snabbare temperaturökning i förbindningsstyckets (11) yta (25), eftersom något impregneringsmedel inte behöver förgasas från elektro- dens ände (22), och det av den högre temperaturen och frånvaron av petro- leumprodukter på förbindningsstyckets (11) yta (25) därmed åstadkoms en bättre vidhäfining mellan avgivet kollager (27) och förbindningsstycket (11).

18. Anordning enligt krav 10, varvid en skyddsdamask (49) är anbringad mellan en axel (53) och lödpistolens (7) frontgavel.