Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen einem Körper und einem Metall. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung zwi schen einem Körper und einem Metall. Es war bisher manchmal nicht möglich, zwi schen gewissen Körpern und Metallen eine feste Verbindung herzustellen.
Erfindungs gemäss wird nun zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen einem Körper und einem Metall der Körper mit dem flüssig gemachten Metall in Berührung gebracht und mindestens einer der zu verbindenden Stoffe wenigstens an der Verbindungsstelle in mechanische Schwingungen versetzt. Es hat sich gezeigt, dass dann eine sehr innige Verbindung zwischen dem Körper und dem Metall entsteht. Man kann auf diese Weise beispielsweise auch Körper mit metallischen Überzügen versehen, bei denen bisher der artige Überzüge nur schlecht hafteten.
Die Wirkung des Verfahrens ist offenbar darin zu sehen, dass die Oberfläche des Körpers gegenüber dem Nietall weitgehend aufge schlossen wird, sei es, dass durch die mecha nischen )Schwingungen im Falle von metalli schen Körpern etwa gebildete Ogydschichten der Oberfläche, im Falle von porösen Isolier- körpern, beispielsweise die Poren verlegenden Teilchen, abgestossen werden. Im folgenden werden an Hand der Zeichnung Ausfüh rungsbeispiele des Verfahrens und der Vor richtung gemäss der Erfindung erläutert.
Die Fig. 1 zeigt, wie man etwa einen Isolierkörper mit einer metallischen Ober flächenschicht versehen kann. In einem Ge fäss 1 aus Metall ist das flüssige Überzugs metall 2 enthalten. Der Isolierstab ä wird in das Bad eingetaucht, und zwar so weit, dass er bis zum Grunde des Gefässes hinunter reicht und den Boden berührt. Das, Gefäss wird über einen Tragbolzen 4, an welchem es befestigt ist, in rasche mechanische Schwin gungen versetzt.
Dabei bildet sich auf dem Isolierkörper ein dichter und gut haftender metallischer Überzug, der auch höheren Be anspruchungen mechanischer und thermi scher Art gewachsen ist. Es ist natürlich nicht notwendig - wie im dargestellten Bei spiel - den Stab 3 mittelbar über das Ge fäss 1 in Schwingungen zu versetzen; man kann vielmehr den Stab in eine geeignete Einspannvorrichtung einsetzen und mittels dieser dem Isolierstab die mechanischen Schwingungen erteilen.
Je nach den Umstän den, insbesondere nach der Gestalt, des zu überziehenden Körpers, der Ausdehnung der zu überziehenden Oberfläche und den Festig keitseigenschaften des zu überziehenden Körpers wird man dem einen oder dem andern Verfahren den Vorzug geben.
Die Herstellung von Lötverbindungen zwischen Körpern aus beliebigen, insbeson dere leicht oxydierbaren Metallen war bisher stets schwierig oder unmöglich, weil an der Oberfläche dieser Körper stets eine mehr oder weniger feine Oxydschicht vorhanden ist, welche das Haften des Lotmetalles an der Oberfläche verhindert. Wird jedoch die Ver bindungsstelle der Körper in rasche mecha nische Schwingungen versetzt, dann wird offenbar die feine Oxydhaut von der Ober fläche des Körpers losgesprengt, so dass das Lotmetall unmittelbar mit der metallischen Oberfläche des Körpers in Berührung kom men und an dieser haften kann.
So kann z. B. das Löten von Aluminium durchgeführt werden, was bisher nur unter Anwendung teurer .Speziallote mit Erfolg möglich war. Auch für das Löten von Aluminiumlegierun gen, Eisenlegierungen, sowie auch von hoch schmelzenden Metallen ist dieses Verfahren gut anwendbar.
Die mechanischen Schwingungen können den zu verlötenden Körpern auf verschiedene Weise erteilt werden. Besonders vorteilhaft ist es, irgendeinen Körper, z. B. ein Rohr, in Schwingungen zu versetzen und den Kör per während des Lötvorganges bezw. während des Aufbringens des Lötmaterials auf seine Oberfläche gegen diesen Körper zu stützen, so dass die Schwingungen des Hilfskörpers dem zu verlötenden Körper mitgeteilt wer den. Ein Beispiel, wie dies praktisch durch geführt werden kann, ist in der Fig. 2 dar gestellt.
In dieser bedeutet 11 ein Nickelrohr, an dessen unterem Ende ein unten geschlosse nes kupfernes Ansatzrohr 12 hart angelötet ist. Nahe dem obern Ende des Nickelrohres 11 ist eine Magnetspule 13 angeordnet, wel che von hochfrequenten Strömen gespeist wird, die einem Hochfrequenzsender 25 ent nommen werden. Durch die durch die Ma gnetspule 13 bewirkte Magnetostriktion gerät das Rohr 11 mit seinem Ansatz 12 in hoch- frequente mechanische Schwingungen. Der obere Teil des Nickelrohres wird zwecks Ab führung der durch die magnetischen Verluste erzeugten Wärme gekühlt.
Zu diesem Zwecke ist unter Zwischenlage einer Gummidichtung 14 ein Glaskörper 15 beispielsweise bis zur Mitte des Rohres 11 über dasselbe geschoben und in das Rohr hinein ein dünneres Glas rohr 16 gesteckt. Das Innere des Rohres 11 ist durch ein Nickelblech 17 nach unten ab geschlossen. Das Kühlwasser tritt durch die obere Offnung des Rohres 16 in das Nickel rohr 11, kehrt an dem Blech 17 um und strömt durch den Hohlraum des Glasgefässes 15 und den Ansatzstutzen 18 zur Kühl- wa.sseranlage (gegebenenfalls Rückkühlan lage) zurück.
In der Fig. 2 ist ein Aluminiumblech 19 dargestellt, welches zum Zwecke der Verbin dung mit einem andern Aluminiumteil bezw. einem Körper aus einem andern Metall auf einem Teil seiner Oberfläche mit einem Zinn belag 20 versehen wird. Der Vorgang bei der Herstellung des Belages ist folgender: Das Aluminiumblech wird zunächst von unten her beispielsweise mittels eines Bun senbrenners 21 erhitzt, sodann unter weite rer Erhitzung gegen das abgerundete Ende des kupfernen Rohransatzes 12 gepresst, wel cher in der beschriebenen Weise in mechani sche Schwingungen versetzt wird.
Gleichzei tig wird Lotmetall auf die Oberfläche der Aluminiumplatte 19 aufgebracht und unter fortwährender Erhitzung mit Hilfe des Rohr ansatzes 12 in Schwingungen versetzt und gleichzeitig über den Teil der Oberfläche, der mit dem Lotmetall bedeckt sein soll, ver strichen. Dies wird so lange fortgesetzt, bis ein sichtlich gleichmässiger Überzug des Lot metalles entstanden ist.
Die Verlötung kann natürlich auch mit Hilfe eines gebräuchlichen Lötkolbens erfol gen. Man presst dabei die zu verlötenden Teile so an das in Schwingungen befindliche Rohr an, dass die Schwingungen verlässlich auf die zu verlötenden Teile übertragen werden. Die Lötstelle wird wie sonst mit dem Lötkolben behandelt; wesentlich bleibt stets, dass die Teile an der Lötstelle mechanische Schwin gungen ausführen. Bei dem dargestellten Beispiel kann man etwa von der Seite her mit dem Lötkolben an die Lötstelle heran gehen.
Man kann aber ebensogut auch die ganze Anordnung in umgekehrter Richtung aufstellen, so dass der Rohransatz 12 nach oben weist, die zu verbindenden Teile auf legen und die Verlötung mit Hilfe des Kol bens von oben vornehmen.
Ebenso ist es auch möglich, das Lotmetall zwischen die 'beiden zu verbindenden Teile einzulegen, die beiden Teile gegen den schwingenden Rohransatz zu pressen und zu erhitzen. Auch auf diese Weise lassen sich sehr haltbare Verbindungen erzielen.
Das beschriebene Verfahren :eignet sich auch sehr gut für das Überziehen von Dräh ten bezw. Drahtbündeln mit Zinn, beispiels weise für die Herstellung von Kabelendver- schlüssen. Dabei werden, wie Fig. 3 zeigt, die Drähte 22 in einen mit flüssigem Zinn gefüllten Behälter 23 eingetaucht und dieser Behälter in der beschriebenen Weise in Schwingungen versetzt.
Die Schwingbewe gungen übertragen sich dann von dem Be hälter auf das flüssige Lotmetall und von diesem auf die zu überziehenden Drähte. Um eine noch bessere Übertragung der Schwing bewegungen vom Behälter auf die Drähte zu erzielen, ist es zweckmässig, die Drähte beim Eintauchen an irgendeine Stelle des schwin- genden Behälters, beispielsweise an den Bo den, anzudrücken.
Es ist natürlich auch möglich, die Drähte selbst in mechanische Schwingungen zu ver setzen, indem man sie etwa in ein Rohr oder eine sonstige metallische Halterung ein spannt, welche Schwingungen ausführt. Soll mit .der Aluminiumplatte 19 z. B. eine andere Aluminiumplatte verlötet werden, kann man bei dieser in gleicher Weise vorgehen, die überzogenen Flächenteile aufeinanderlegen und unter neuerlicher Erhitzung miteinander verbinden.
Je nach der Materialstärke der zu verbin denden Teile kann die günstigste Wirkung mit verschiedenen Frequenzen der mechani schen Schwingungen erreicht werden. Bei Massenfertigung, für welche sich das Ver fahren sehr gut eignet, kann man beispiels weise für eine Reihe von Werkstücken an Hand eines Probestückes die günstigste Fre quenz einstellen und sodann die Lötung der einzelnen Stücke der Reihe nach vornehmen. Die günstigsten Frequenzen liegen, wie zahl reiche Versuche ergeben haben, im allgemei nen ausserhalb der Hörfrequenzen,
was einen Vorteil bedeutet, da die Lötvorrichtung dann völlig lautlos arbeitet.