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DE3240540A1 - Method and apparatus for high-temperature soldering and brazing - Google Patents

Method and apparatus for high-temperature soldering and brazing

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Publication number
DE3240540A1
DE3240540A1 DE19823240540 DE3240540A DE3240540A1 DE 3240540 A1 DE3240540 A1 DE 3240540A1 DE 19823240540 DE19823240540 DE 19823240540 DE 3240540 A DE3240540 A DE 3240540A DE 3240540 A1 DE3240540 A1 DE 3240540A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
soldering
joining
joined
power sound
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Withdrawn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
DE19823240540
Other languages
German (de)
Inventor
Horst-Artur Prof. Dr.-Ing. 5860 Iserlohn Crostack
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.)
CROSTACK, HORST-ARTUR, PROF. DR.-ING., 5860 ISERLO
Original Assignee
GEWERTEC GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEWERTEC GmbH filed Critical GEWERTEC GmbH
Priority to DE19823240540 priority Critical patent/DE3240540A1/en
Publication of DE3240540A1 publication Critical patent/DE3240540A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/06Soldering, e.g. brazing, or unsoldering making use of vibrations, e.g. supersonic vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for high-temperature soldering and brazing in which the components to be joined (joining members) are fixed, filler metal is introduced between these joining members and heat is supplied to this filler metal. However, the invention can also be applied to any other field in which a thermal joining process can result in defects which can adversely affect the strength of the subsequent joint. The object of the invention, in high-temperature soldering and brazing and also in other thermal joining processes, is to avoid to the greatest possible extent defects in the area of the soldering/brazing joint or in the joining area. The invention consists in the fact that a pulsed sonic output with frequency, amplitude and pulse duration predetermined or predeterminable in accordance with the features of the entire system is superimposed on the joining process and the action of the sonic output on the soldering/brazing joint is monitored, and that the monitored data is utilised for setting the data of the pulsed sonic output. A circuit diagram of an apparatus for carrying out the method according to the invention is shown in Fig. 1. <IMAGE>

Description

Verfahren und Uorrichtung zum Hochtemperatur- undProcess and device for high temperature and

Hartlöten. Brazing.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochlemperatur- und Hartlöten, bei dem die zu verbindenden Bauteile (Fügeteile) fixiert und Lötwerkstoff zwischen diese Fügeteile eingebracht und diesem Wärme zugeführt wird.The invention relates to a method and a device for high temperature and brazing, in which the components to be connected (parts to be joined) are fixed and brazing material is introduced between these parts to be joined and heat is supplied to them.

Obwohl Hauptallwendunosgebiet der Erfindung Lötprozesse bei höheren Temperaturen sind, ist die Erfindung jedoch auch auf jedem anderen Gebiet anwendbar, auf dem ein thermischer Fügeprozess Fehler zur Folge haben kann, solche die Festigkeit der späteren Verbindung ungünstig beeinflussen können.Although main area of application of the invention soldering processes at higher Temperatures are, however, the invention is also applicable to any other field, on which a thermal joining process can result in errors, such as the strength can adversely affect the subsequent connection.

Das Hochtempe raturlöten erfolgt flußmittelfrei im Vakuum oder in ehutzgas. Es eignet sich vor allem zum Fügen hochtemiieraturbeständiger Werkstoffe, wie z.B. Nickel- ruder Cobaltbais-Legierunoen. Hierbei werden die zu fügenden Teile in Öfen oder induktiv auf Temperaturen erhitzt, die z.T. bei 10000 C und höher liegen. Das in Form von Pasten , Pulvern, Folien oder - bti Hartlötungen -Formteilen zugegebene Lot schmilzt, dringt zwischen die Teile und verbindet sie bei der aischließenden Abkühlung. Der Grundwerkstoff schmilzl dabei in der Regel nicht auf.The high temperature soldering takes place without flux in a vacuum or in ehutzgas. It is particularly suitable for joining high temperature resistant materials, such as nickel rudder cobalt base alloys. Here are the parts to be joined in ovens or inductively heated to temperatures that are sometimes 10000 C and higher. That added in the form of pastes, powders, foils or - bti hard soldering - molded parts Solder melts, penetrates between the parts and connects them at the joint Cooling down. As a rule, the base material does not melt.

Beim Hochtemperaturlöten lassen sich in vielen Fällen Fertigungsfehler nicht vermeiden. Diese bestehen überwiegend aus spröden Bestandteilen im Bereich der Naht (Silizide, Boride), voluminösen Gaseinschlüssen (Poren) infolge mangelnder Entgasung und Bindefehlern durch mangelhafte Benetzung infolge verblirhener Oxydschichten an den zu fügenden Teilen.With high-temperature soldering, manufacturing errors can be found in many cases do not avoid. These consist mainly of brittle components in the area the seam (silicides, borides), voluminous gas inclusions (pores) as a result of insufficient Degassing and binding defects insufficient wetting as a result of fading Oxide layers on the parts to be joined.

So besitzen z.B. die mit artähnlichen Hochtemperaturloten auf Ni-Basis gelöteten Superlet)ierungen aufgrund der entstandenen spröden Phasen nur eine verhältnismäßig geringe statische und dynamische Fesiigkeit. Verstärkt wird dieser Festigkeitsabfall durch Fehlstellen, die bei nicht exakter Einhaltung der Löttemperatur entstehen.For example, those with similar high-temperature solders based on Ni Soldered superlettings only a proportionately due to the resulting brittle phases low static and dynamic strength. This decrease in strength is intensified due to imperfections that occur if the soldering temperature is not adhered to exactly.

Hierbei sind insbesondere Bindefehlr und voluminöse Fehler (z.B. Lunker) von Bedeutung. Die spröden Phasen (Silizide, Boride, Phosphite), die durch die schmelzpunktsenkenden Beimengungen (Si, B, P, ) im Lot entstehen, und die Bindefehler senken dabei insbesondere die dynamischen Eigenschaften. Dies belegen Arbeiten zum Langzeitfestigkeitsverhalten von HTL-Verbindungen, die neben dem statischen Langzeitversuch unter Berücksichtigung des Kriechverhaltens insbesondere die Zerrüttungserscheinungen im Dauerschwingversuch und die erste Rißentstehung im Übtnahtbereich erfasSen (Vergl. "Materialprüfung" 19 (1977) 12. S. 509/512 "Schallemission von Hochtemperaturlötverbindtingen unter erhöhter Temperatur und Belastung" von B. Wielage, H. -A. Grostack und H. Lange).Here, in particular, binding defects and voluminous defects (e.g. voids) significant. The brittle phases (silicides, borides, phosphites) caused by the melting point lowering Admixtures (Si, B, P,) arise in the solder, and this in particular reduces the bonding errors the dynamic properties. This is proven by studies on long-term strength behavior of HTL connections, taking into account in addition to the static long-term test the creep behavior in particular the disruption phenomena in the fatigue test and detect the first crack formation in the over-seam area (cf. "material testing" 19 (1977) 12. S. 509/512 "Sound emission from high temperature solder connections under increased temperature and exposure "by B. Wielage, H. -A. Grostack and H. Lange).

Es waren bisher sehr aufwendige Maßnahmen, z.B. mehrstündige Wärmenachbehandlungen (20 Stunden bei 10009 - 11000 C und mehr), erforderlich, um eine auch nur geringfügige Verbesserung der Qualität zu erreichen.-Bei Glühtemperaturen von 10000 C und mehr werden die spröden Phasen "eingeformt". Die machanischen Eigenschaften der Lötnaht werden hierdurch zwar verbessert, jedoch mindert dies die Festigkeit des Grundwerkstoffes. Außerdem läßt sich diese zeitaufwendige und teure Wärmenachbehandlung bei größeren Bauteilen nur bedingt anwenden und vermag weder Bindefehler noch Poren zu vermeiden.So far, it has been very costly measures, e.g. post-heat treatments lasting several hours (20 hours at 10009 - 11000 C and more), required even a slight Achieve improvement in quality.-At annealing temperatures of 10,000 C and more the brittle phases are "molded in". The mechanical properties of the soldered seam are improved by this, but it reduces the strength of the base material. In addition, this time-consuming and expensive post-heat treatment can be used for larger ones Components can only be used to a limited extent and cannot avoid binding defects or pores.

Der beim Weichlöten in der betrieblichen Praxis eingeführte Einsatz von Leistungsschall ist mit einigen wesentlichen Nachteilen verbunden, die seine Anwendung bei Lötprozessen mit höherer Temperatur und beim Löten von Bauteilen bisher ausgeschlossen haben. Bei der für das Weichlöten bekannten Anwendung von Leistungsschall beim Hochtemperaturlöten entstehen Rosonanzverschiebungen. Außerdem bestand die Gefahr der Ermüdung der hocherhitzten Fügeteile. Überdies entstand ein übermäßig erhöhter Abtrag des Grundwerkstoffes an der Grenzfläche zum Lot infolgegdes Auftretens stehender Wellen, die eine scharfe, örtlich begrenzte Spannungsverteilung zur Folge hatten. Die beim Hochtemperatur- und Hartlöten gegebenen unterschiedlichen Aufgaben für die gleichzeitig ablaufenden Pro ess wie z.B. Entgasung einerseits und beginnende Keimbildung, die keiner Ermüdung ausgesetzt werden soll, andererseite, sind mit den für das Weichlöten bekannten Beschallungstechniken nicht zu lösen.The use introduced into soft soldering in operational practice of performance sound is associated with some major drawbacks that its So far it has been used in soldering processes at higher temperatures and in the soldering of components have ruled out. With the application of power sound known for soft soldering during high-temperature soldering, pink resonance shifts occur. In addition, the Risk of fatigue in the highly heated parts to be joined. In addition, there was an excessive Increased removal of the base material at the interface with the solder as a result of the occurrence standing waves, which result in a sharp, localized stress distribution had. The different tasks involved in high temperature and brazing for the simultaneously running processes such as degassing on the one hand and beginning Nucleation that should not be exposed to fatigue, on the other hand, are with the sound technology known for soft soldering cannot be solved.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, beim Hochtemperatur- und Hartlöten Fehlstellen im Bereich der Lötnaht zu vermeiden.The invention has the object of providing a method and to create a device which makes it possible to use in high temperature and brazing Avoid imperfections in the area of the soldered seam.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß, sobald der Lotmerkstoff den schmelzflüssigen Zustand erreicht hat, gepulster Leistungsschall mit entsprechend den Eigenschaften ges Gesamtsystems vorgegebener bzw.The method according to the invention consists in that as soon as the solder material has reached the molten state, pulsed power sound with accordingly the properties of the overall system specified or

vqrgebbarer Froquenz, Amplitude und Impulsdauer dem Fügeprozess überlagert und die Leistungsschalleinwirkung auf die Lötzene überwacht wird und daß die Überwachungsdaten für die Einstellung der Daten des gepulsten Leistungsschalles ausgen.utzt werden.Specifiable frequency, amplitude and pulse duration superimposed on the joining process and the power sound effect on the soldering scene is monitored and that the monitoring data used for setting the data of the pulsed power sound.

Weitere Merkmalder Er sind Ggenstand der Unterder Erfindung arispriiche. i Durch den der Erfindung zugrunde Iiegenden Gedanken der Anwendung eines dem Lötprozess anpassbaren Ultraschalles ist es nicht nur erstmals emö.glicht worden, beim Hochtemperatur- und Hartlöten Verbindungen mit wesentlich geringerer Fehlerhäufigkeit und erhöhter Festigkeit zu schaffen, sonden darüber - hinaus gleìchzeitig noch der Lötprozess zu steuern und damit die bisher einzuhaltenden egen Grenzen für den Prozess (Zusammensetzung der beteiligten Werkstoffe, Fügeteilvorbereitung; Positionierung, Vekuum, Energieeinbringung, nachfolgende Wärmebehandlung) zu erweitern, um eine zuverlässigere und energieärmere - Anwendung zu gewährleisten.Further features of the invention are the subject matter of the invention. i Through the idea of application on which the invention is based An ultrasound that can be adapted to the soldering process is not only possible for the first time been, in high-temperature and brazing connections with significantly lower To create error frequency and increased strength, probe moreover - at the same time still to control the soldering process and thus the strict limits that have to be complied with up to now for the process (composition of the materials involved, preparation of parts to be joined; Positioning, vacuum, energy input, subsequent heat treatment), to ensure a more reliable and energy-efficient application.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es Fig. 1: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Aus-Übung des Verfahrens nach der Erfindung und Fig. 2s bis 2c: Querschliff-Abbildungen von Lötnähten einer Nickel-Basis-Legierung.The invention is described below with reference to the drawings explained. 1: a block diagram of a device for exercising the method according to the invention and FIGS. 2s to 2c: Cross-section images of soldered seams of a Nickel-based alloy.

Das nachstehend beschriebene Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, Fertigungsfehler@in Hochtemperaturlötungen, wie Sprödphasen, Poren, Lu@xer, Bindefehler u.a.m. durCh Lelst-bngsschali, der dem eigentlichen Fügeprozess überlagert ist, zu verme-ide u-nd damit die Festigkeit der Verbindung zu erhühen.The procedure described below is based on the principle Manufacturing defects @ in high temperature soldering, such as brittle phases, pores, lu @ xer, bonding defects among other things by Lelst-bngsschali, which is superimposed on the actual joining process, to avoid and thereby to increase the strength of the connection.

Die beiden zu ;erbindenden Bauteile la und 16 werden zunächst fixielat. Sodann wird Lotwerkstoff an die Fügeteile herangebracht (Pulver, Paste olien, Formteile).The two to; binding components la and 16 are first fixed. Then solder material is applied to the parts to be joined (powder, paste, molded parts).

Hierauf beginnt der eigentliche @ötprozess mit der Wärmezufuhr. Sobald das Lot den schmelzflüssigen Zustand erreicht hat, tritt die Vorrichtung nach Fig. 1 in Wirkung.The actual soldering process then begins with the supply of heat. As soon the solder has reached the molten state, the device according to Fig. 1 in effect.

Diese weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Generator 3 für gepulsten Leistungsschall einstellbaren Frequenzgehaltes, einstellbarer Amplitude, Impulsform, Impulsfolge und Impulsdauer auf. Dieser regt einen elektrisch-mechanischen Wandler 4 an, der die elektrischen Impulse in elastische (Schall-)Impulse umwandelt. Zur Einleitung des gepulsten Leistungsschalles dient ein mechanischer Transformator (Sonotrode) 5 zur Leistungsverstärkung und ein diesem nachgeschaltetes Koppelstück 6, z.B. ein Teil oder eine Schraubverbindung, welches die Schwingung unter dem gewünschten Winkel in die Bauteile la, lb einleitet.In the exemplary embodiment shown, this has a generator 3 for pulsed power sound adjustable frequency content, adjustable amplitude, Pulse shape, pulse train and pulse duration. This stimulates an electro-mechanical Converter 4, which converts the electrical impulses into elastic (sound) impulses. A mechanical transformer is used to introduce the pulsed power sound (Sonotrode) 5 for power amplification and a coupling piece connected downstream of this 6, e.g. a part or a screw connection, which reduces the vibration below the desired Angle initiates in the components la, lb.

Für die Überwachung der Wirkung des Leistungsschalles im Lötspalt ist eine Überwachungsvorrichtung 7 vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine optische Überwachungsvorrichtung in Form eines Interferometers nach Michelson handeln, welche die Auslenkung der Fügeteile erfaßt oder um eine akustische Überwachungsvorrichtung, welche mittels eingeleiteten hochfrequenten Meß-Ultraschalles die akustischen Daten (Impedanz, Reflexion, Absorption) im Bereich der Fügezone überwacht und damit eine direkte Information über den Zustand des Lotes (Entgasung, Fehlerfreiheit) und des- Grundwerkstoffes (Ermüdung) liefert. An den Ausgang der Überwachungsvorrichtung ist -eine Steuervorrichtung (8a) für den Generator 3 und eine Steuervorrichtung Bb für den Lötprozess angeschaltet.For monitoring the effect of the power noise in the soldering gap a monitoring device 7 is provided. This can be an optical one Acting monitoring device in the form of an interferometer according to Michelson, which the deflection of the parts to be joined is detected or by an acoustic monitoring device, which by means of introduced high-frequency measuring ultrasound the acoustic data (Impedance, reflection, absorption) monitored in the area of the joining zone and thus a direct information about the condition of the solder (degassing, freedom from defects) and the Base material (fatigue) supplies. To the output of the monitoring device is a control device (8a) for the generator 3 and a control device Bb switched on for the soldering process.

Bei komplex geformten Lotspalten kann es erforderlich sein, daß das Bauteil lb zusätzlich, z.B. in einer anderen Wellenart schwingt. In solchen Fällen würde die Vorrichtung noch einen zusätzlichen Generator 3 mit Wandler 4 und eventuell einen mechanischen Transformator 5 und ein Koppelstück 6 für das Bauteil lb aufweisen.With complex shaped solder gaps it may be necessary that the Component lb also vibrates, e.g. in a different type of wave. In such cases the device would have an additional generator 3 with converter 4 and possibly have a mechanical transformer 5 and a coupling piece 6 for the component lb.

Weitere Abwandlungen der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung sind möglich, so kann z.B. der Schall-Wandler 4 berührungslos auf das Bauteil einwirken.Further modifications of the device illustrated in FIG. 1 are possible, for example the sound transducer 4 can act on the component without contact.

Wenn das Lot den schmelzflüssigen Zustand erreicht hat, wird mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 oder einer entsprechend den jeweiligen Erfordernissen des Lötprozesses abgewandelten Vorrichtung gépulster Leistungsschall eines vorgegebenen Frequenzgehaltes und vorgegebener Amplitude, Impulsform, Impulsfolge und Impulsdauer in die Fügezone eingeleitet. Die Wirkung des Leistungsschalles im Lötspalt wird mittels der Überwachungsvorrichtung 7 überwacht, sei es optisch durch Erfassen der Ablenkung der Fügeteile, sei es akustisch durch Ermitteln von Impedanz, Reflexion, Absorption.When the solder has reached the molten state, means are used the device of Fig. 1 or one according to the respective requirements of the soldering process modified device pulsed power sound of a given Frequency content and specified amplitude, pulse shape, pulse train and pulse duration introduced into the joining zone. The effect of the power sound in the soldering gap is monitored by the monitoring device 7, be it optically by detecting the Deflection of the parts to be joined, be it acoustically by determining impedance, reflection, Absorption.

Damit kann die Überwachungsvorrichtung 7 eine direkte Information über den Zustand des Lotes (Entgasung, Fehlerfreiheit) und des Grundwerkstófes (Ermüdung) liefern, welche über die Steuervorrl,c:-htung 8a an den Generator 3 zurückgeliefert wird zwecks Korrektur der Daten des Leistungsschalles im Sinne von deren Optimierung. Sofern die Fügezone den gewünschten Zustand erreicht hat, kann mittels der Steuervorrichtung 8b auch der Lötprozess gesteuert, wie z--B. abgeschaltet, werden.The monitoring device 7 can thus provide direct information on the condition of the solder (degassing, freedom from defects) and the base material (fatigue) deliver which are returned to the generator 3 via the control device 8a is used to correct the performance sound data in order to optimize it. If the joining zone has reached the desired state, the control device 8b also controls the soldering process, e.g. switched off.

Der Ultraschallsender 3, 4 ist in der Lage, mehrere Freque-nzen mit jeweils vorwählbaren Amplituden zu erzeugen, die durch Modulation zu Impulsen mit vorwählbarer Form, Dauer und Folge umgeformt werden.The ultrasonic transmitter 3, 4 is able to transmit several frequencies Generate preselectable amplitudes, which by modulation to impulses with preselectable form, duration and sequence can be reshaped.

Der durch die Erfindung ermöglichte Fortschritt ist im wesentlichen auf Folgendem begründet: -Die mögliche Variation der Frequenz, der Amplitude und der Zeitdauer erlaubt es, das gesamte System einschließlich des Bauteiles mit seinem Temperaturgradienten an die erforderlichen Bedingungen des Lötprozesses anzupassen.The advance made possible by the invention is substantial based on: -The possible variation in frequency, the amplitude and the duration allow the entire system including the Component with its temperature gradient to the required conditions of the To adapt the soldering process.

-Das gleichzeitige Arbeiten mit mehreren Frequenzen vermag die ansonsten bei Resonanzbetrieb ortsfeste Spannungsverteilung, wodurch nur bestimmte Bereiche der Fügezone beansprucht werden, zu beeinflussen.-The simultaneous work with several frequencies can otherwise In the case of resonance operation, fixed voltage distribution, which means only certain areas the joining zone are stressed to influence.

So fern die Impulse kürzer werden als die doppelte Bauteillnge kann diese Ortsabhängigkeit weitgehend aufgelöst werden. Hierdurch wird eine gleichmässige Beanspruchung des Lot-es erzielt und damit eine nahezu völlige Fehlerfreiheitt Vor allem aber wird eine Überbeanspruchung des hocherhitzten -Grundwerkstoffes vermieden.As long as the impulses are shorter than twice the component length this location dependency can largely be resolved. This creates an even Stress on the solder-it achieved and thus an almost complete freedom from defects Above all, however, overstressing of the highly heated base material is avoided.

-Die Varianz voN Frequenz und Amplitude gestattet die Anpassung an die verschiedenen Phasen des Lötprozesses.-The variance of frequency and amplitude allows adaptation to the different phases of the soldering process.

Die vo-rstehencl geschilderten Möglichkeiten sind die Voraussetzungn für eine erfolgreiche Einwirkung des Ultraschalles auf die Fügezone beim Hochtemperatur-und Hartlöten, mit folgenden wesentlichen Verbesserungen des Lötprozesses selbst: -Die ansonsten üblichen Fehler, wie Poren, Bindefehler, Sprödphasen u.a.m. können deutlich reduziert werden, wie die Fig. 2a bis 2c erkennen lassen. Diese zeigen Querschlîff-Abtwildungen von Lötnähten, die bei den Fig. 2a und 2b nach dem Stand der Technik, also ohne Einwirkung von Leistungsschall, bei einer Löttemperatur von 11900 C mit LNi5 als Lotpulver und NiCr20TiAl als Grundwerkstoff hergestellt werden, wobei die Lötnaht gemäß Fig. 2a einer -Wärmenachbehandlung bei 7100 C/ Abkühlung in Luft, während einer Dauer von 16 Stunden unterworfen worden ist, während die Lötnaht gemäß Fig. The possibilities outlined above are the prerequisites for a successful effect of the ultrasound on the joining zone with high temperature and Brazing, with the following major improvements to the brazing process itself: -The Otherwise common defects, such as pores, lack of bonding, brittle phases, etc., can be clearly identified can be reduced, as can be seen in FIGS. 2a to 2c. These show cross-slack deviations of solder seams, which in FIGS. 2a and 2b according to the prior art, that is without Effect of performance noise at a soldering temperature of 11900 C with LNi5 as Solder powder and NiCr20TiAl are produced as the base material, with the solder seam 2a a heat treatment at 7100 C / cooling in air while has been subjected to a duration of 16 hours, while the solder seam according to Fig.

2b noch eine zusätzliche Wärmenachbehandlung bei 11000 C/Abkühlung in Luft, für eine Zeitdauer von 20 Stunden erfahren hat. 2b an additional heat treatment at 11000 C / cooling in air for a period of 20 hours.

Die in Fig. 2c gezeigte Löhtnaht L ist mit dem gleichen Grundwerkstoff, dem gleichen Lotpul r und bei der gleichen Löttemperatur hergestellt wie die Lötnähte nach den Fig. The soldered seam L shown in Fig. 2c is made with the same base material, the same solder powder and made at the same soldering temperature as the soldered seams according to Fig.

2a und 2b, jedoch gemäß der Erfindung unter Einwirkung von Leistungsschall-Impulsen (Amplitude max = 1 µm, Mittenfrequenz = 20 kHz) und ohne anschlie0tnde Wärmenachbehandlung. Bei Fig. 2a ist im Mittelbereich der Lötnaht L ein Sprödphasenband Sb erkennbar, das bei der Lötnaht L gemäß Fig. 2b nicht mehr vorhanden ist, wobei die Lötnaht jedoch noch Poren und Bindefehlesr aufweist, die bei der Lötnaht L zwischen den Grundwerkstoff Bereichen Gw gemäß Fig. 2c fehlen. 2a and 2b, but according to the invention with the action of power sound pulses (Amplitude max = 1 µm, center frequency = 20 kHz) and without subsequent heat treatment. In FIG. 2a, a brittle phase band Sb can be seen in the central area of the soldered seam L, which is no longer present in the soldered seam L according to FIG. 2b, the soldered seam but still has pores and binding defects that occur in the soldered seam L between the Base material areas Gw according to FIG. 2c are missing.

-Infolge der Fehlerfreiheit der Lötnaht bei Anwendung der Erfindung steigt die Festigkeit der Verbindung an.-As a result of the absence of defects in the soldered seam when using the invention the strength of the connection increases.

-Hierdurch ist die Lötdauer auf einen Bruchteil der bisherigen Zeit verringerbr, wodurch die ungünstige Einwirkung des Lötvorganges auf den Grundwerkstoff reduziert werden kann (typischer Wert: 1:5).-This means that the soldering time is a fraction of the previous time reducing, which reduces the unfavorable effect of the soldering process on the base material can be reduced (typical value: 1: 5).

-Die beim konventionellen Arbeiten zur Einformung der Sprödphasen und zur Wiederherstellung der P-rundwerkstoffeigenschaften erforderliche aufwendige Warmenachbehandlung kann entfallen.-The conventional work to shape the brittle phases and the elaborate necessary to restore the P-round material properties Post-warming treatment can be omitted.

-Der Lötspalt kann verbreitert werden (typischer Wert 1:3) Hierdurch können die Anforderungen an die Fertigungsworbereitungen der Bauteile gesenkt werden.-The soldering gap can be widened (typical value 1: 3) the requirements for the production preparation of the components can be reduced.

-Die höhere Fehlerfreiheit gestattet die Verwendung billigerer Lotwerkstoffe. So können beim Löten von Nickel-Basis-Werkstoffen artähnliche Lote erfiolgreich eingesetzt werden, sodaß die teuren Goldlote entfallen können.-The higher freedom from defects allows the use of cheaper solder materials. When soldering nickel-based materials, solder of a similar type can be successful can be used so that the expensive gold solders can be omitted.

Es ergeben sich daraus deutliche Einsparungen an Energie, Werkstoff- und Fertigungskosten.This results in significant savings in energy, material and manufacturing costs.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (16)

Ansprüche: 1. verfahren zum Hochtemperstur- und Hartlöten, bei dem die zu verbindenden Bauteile (Fügeteile) fixiert und Löterstoff zwischen diese Fügeteile eingebracht und diesem Warme zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß, sobald der Lötwerkstoff (2) den schmelzflüssigen Zustand erreicht hat, gepulster Leistungsschall mit entsprechend den Eigenschaften des Gesamtsystems vorgegebener bzw. vorgebbarer Frequenz, Amplitude und Impulsdauer dem Fügeprozess überlagert und die Leistungsschall-Einwirkung auf die Lötzone überwacht wird und daß die Überwachungsdaten für die Einstellung der Daten des gepulsten Leistungsschalles ausgenutzt werden.Claims: 1. method for high temperature and hard soldering, in which the components to be connected (parts to be joined) are fixed and soldering material between these parts to be joined introduced and this heat is supplied, characterized in that, as soon as the soldering material (2) has reached the molten state, pulsed power sound with predefined or predefinable according to the properties of the overall system Frequency, amplitude and pulse duration superimposed on the joining process and the impact of power noise on the soldering zone is monitored and that the monitoring data for the setting the data of the pulsed power sound can be used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötprozess mittels der überwachungsdaten gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the soldering process is controlled by means of the monitoring data. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gepulste Leistungsschall durch überlagerung mehrerer unterschiedlicher Frequenzen mit unterschiedlicher, regelbarer Amplitude erzeugt wird.3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that the pulsed performance sound by superimposing several different frequencies is generated with different, controllable amplitude. 4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schluingungsrichtung des Leistungsschalles durch mechanische Verstärker und Bauteile (4) vorgegeben wird.4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the Schluingungsrichtung of the power sound by mechanical Amplifier and components (4) is specified. 5. Verfahren nach mindestens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Leistungsschalles berührungslos erfolgt.5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the introduction of the performance sound takes place without contact. 6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle am Fügeprozess beteiligten Bauteile (la, lb) mittels des gepulsten Leistungsschalles in Schwingung versetzt werden. 6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that all the components involved in the joining process (la, lb) by means of of the pulsed power sound are made to vibrate. 7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gepulster Leistungsschall mit unterschiedlichen Wellenmoden in die am Fügeprozess beteiligten Bauteile eingeleitet wird. 7. The method according to at least one of the preceding claims, in particular claim 6, characterized in that pulsed power sound with different wave modes are introduced into the components involved in the joining process will. 8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Lötzone mittels hochfrequenten Mess-Ultraschalles in Bezug auf die akustischen Daten erfolgt. 8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the soldering zone is monitored by means of high-frequency measuring ultrasound in relation to the acoustic data. 9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Überwachung der Lötzone durch Erfassen der Auslenkung der Fügeteile mittels eines Michelson-Interferometers. 9. The method according to claim 8, characterized by the monitoring the soldering zone by detecting the deflection of the parts to be joined using a Michelson interferometer. 10. Vorrichtung zum Hochtemperatur- und Hartlöten mit einer Fixiervorichtung für die zu verbindenden Bauteile (Fügeteile) und einer Erwärmungsvorrichtung für den zwischen diese Fügeteile eingebrachten Lötwerkstoff, gekennzeichnet durch einen Generator (3) für gepulsten Leistungsschall einstellbaren Frequenzgehaltes und/oder einstellbarer Amplitude, Impulsform, Impulsfolge und Impulsdauer und eine Überwachungsvorrichtung (7) zur Überwachung der Zustandsdaten im Bereich der Fügezone, deren Meßdaten zur Einstellung des Leistungsschall-Generators (3) ausnutzbar sind.10. Device for high temperature and brazing with a fixing device for the components to be connected (parts to be joined) and a heating device for the soldering material introduced between these parts to be joined, identified by a Generator (3) for pulsed power sound with adjustable frequency content and / or adjustable amplitude, pulse shape, pulse train and pulse duration and a monitoring device (7) for monitoring the status data in the area of the joining zone, their measurement data for Setting of the power sound generator (3) can be used. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch tung (7) angeschaltete Steuereinrichtung (8a) zum Steuern des Leistungsschallgenerators (3) bezüglich Frequenzgehalt, Amplitude, Impulsform, Impulsfolge und/oder Impulsdauer.11. The device according to claim 10, characterized by tion (7) connected control device (8a) for controlling the power sound generator (3) with regard to frequency content, amplitude, pulse shape, pulse train and / or pulse duration. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und/oder 11, gekennzeichnet durch eine an einen Signalausgang der Überwachungsvorrichtung (7) angeschaltete Steuervorrichtung (8a) zum Steuern des Lötprozesses.12. The device according to claim 10 and / or 11, characterized by a control device connected to a signal output of the monitoring device (7) (8a) to control the soldering process. 13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 - 12, gekennzeichnet durch einen dem Generator nachgeschalteten mechanischen Verstärker (5) und mindestens ein diesem nachgeschaltetes Koppelstück (6) für die Vorgabe der Wellenart und der Schwingungsrichtung des Leistungsschalles.13. Device according to at least one of the preceding claims 10-12, characterized by a mechanical downstream of the generator Amplifier (5) and at least one downstream coupling piece (6) for the Specification of the wave type and the direction of vibration of the power sound. 14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 - 13, gekennzeichnet durch eine optische Überwachungseinrichtung (7), z.B.14. Device according to at least one of the preceding claims 10-13, characterized by an optical monitoring device (7), e.g. ein Interferometer nach Michelson, zum Erfassen der Auslenkung der Fügeteile. a Michelson interferometer to detect the deflection of the Parts to be joined. 15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 - 13, gekennzeichnet durch eine Überwachungsvorrichtung (7) zum Einleiten hochfrequenten Meß-Ultraschalles in den Bereich der Fügezone und zum Analysieren dieses Ultraschalles bezüglich der akustischen Daten (Impedanz, Reflexion, Absorption) in der Fügezone.15. Device according to at least one of claims 10-13, characterized by a monitoring device (7) for introducing high-frequency measuring ultrasound in the area of the joining zone and to analyze this ultrasound with respect to the acoustic data (impedance, reflection, absorption) in the joining zone. 16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 - 15, gekennzeichnet durch je einen gesonderten Leistungsschallgenerator (3) mit nachgeschalteten Verstärker - und Ankoppelbauteilen (4 - 5) für jedes Fügeteil (la, lb).16. Device according to at least one of the preceding claims 10 - 15, each characterized by a separate power sound generator (3) with downstream amplifier and coupling components (4 - 5) for each joining part (la, lb).
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