186219. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magas olvadáspontú, bot-fólia-bot típusú,keményüvegbe lapított áramvezetők kétpontosan hegesztett kötéseinek előállítására
1 186219 2 pításába foglalt áramvezető szerelvényt mutat, ahol az 1 árambevezetőt és a 3 kisülési elektródot az 5 hegesztési helyeken kötjük a 2 fólia két végére. A vákuumzáró kötést a 2 fólia 5 hegesztési helyei között levő szakaszán a 4 kvarcüveg lapítás biztosítja.- A 2. ábrán az 1 árambevezető és 6 izzóspirál 7 kétpontos kötésekkel csatlakozik a 2 fóliához. A 7 kétpontos kötés nem növeli meg az 1 árambevezetőnek, ill. 6 izzóspirálnak a 2 fólián felfekvő részét, mivel a szükséges kötési keresztmetszet a varrátalak kedvező geometriai viszonya (közel kör) következtében terhelhetőség és áramvezetés szempontjából egyaránt biztosítható. A 7 kétpontos kötést ugyanis egy műveletben készítjük és így nem jelentkezik mellékáramköri hatás, ami a ponttávolság csökkentését egyébként korlátozná. A 3. ábra a 2. ábra szerinti kétpontos áramvezető kötéshez általunk kidolgozott ellenálláshegesztő elektródával történő kétpontos ellenálláshegesztési eljárást mutatja. Az ellenálláshegesztés során a hőenergia az elektróda nyomóerő által meghatározott érintkezési ellenállásokon fejlődik, és mindkét hegesztési pontnál azonosnak kell lennie ahhoz, hogy azonos kötési szilárdságot érjünk el. Ez a 8 csőelektróda szimmetriájával biztosíható, és egyúttal megvalósítható a szilárdságiig kedvező — közel köralakú — varratalak is. Ha a 8 csőelektróda, ill. a 10 hegesztőelektróda jó utánállási tulajdonságát biztosítjuk, akkor azonos kiterjedésű, egyformán jó minőségű kötéseket kapunk. Ahhoz, hogy az 1 árambevezetőt a 2 fóliával az ellenálláshegesztéskor két különálló pontban hegeszthessük, a 8 csőelektróda furatméretének nagyobbnak kell lenni az 5 hegesztési hely szélességi méreténél. A kötési szilárdság közvetett módon történő észlelése ennél az áramvezető szerelvény konstrukciónál és az általunk javasolt kétpontos ellenálláshegesztési eljárásnál jól alkalmazható a hegesztési folyamat során a kétpontos köt és közötti fóliaszakasz felületi hőmérséklet sugárzásának detektálása. Az általánosan ismert infravörös sugárzásdetektor (fotótranzisztor) érintkezésmentes figyelőrendszert biztosít a varratlencse kialakulásának ellenőrzésére, melyet közvetve, a hegesztési hőzónában a fólia felületi hőmérséklet sugárzásával regisztrálunk. A 8 csőelektróda furatába beépített 9 fotódetektor érzékeli a fólia felületi hőmérséklet sugárzását, és kísérletileg megállapított jelamplitúdó szint komparálásával a hibás kötések kiszűrhetők. Ezzel az ellenállás ponthegesztés körülményei között a varrat minőségét befolyásoló számos változó hatásának véletlenszerűségét kiküszöbölhetjük, és biztosítani tudjuk, hogy csak megbízható minőségű áramvezető szerelvények kerülhessenek további felhasználásra. A leírásban részletezett kétpontos ellenálláshegesztési eljárás alkalmazására néhány gyakorlati példát kívánunk bemutatni. 1. példa Nagynyomású kisülőlámpa 0,6 mm átmérőjű 1 árambevezetőjét a 22 pm vastagságú 2 fóliához D = 3 mm külsőátmérőjű és df = 1 mm furatátmérőjű színtereit W betéttel ellátott 8 csőelektróda párral hegesztettük. A hegesztési idő 1 periódus, szekunder feszültség 2V, váltakozóáram 50 Hz, elektróda erő 100 N volt. A hegesztési hőzónában újrakristályosodást nem tapasztaltunk, a szakítóvizsgálattal ellenőrzött kötéseknél azt tapasztaltuk, hogy a 7 kétpontos kötéseknél 40%-kal magasabb nyíró-szakítóerő értéket kaptunk, mint amit a hagyományos hegesztési módszer esetén szakításkor mértünk. 2. példa Nagynyomású kisülőiámpa 1,2 mm átmérőjű 3 kisülési elektródját 25 pm vastagságú 2 fóliához D = 3 mm külsőátmérőjű és df = 1,5 mm furatátmérőjű szintereit W betéttel ellátott 8 csőelektródával és D = 3 mm átmérőjű 10 hegesztő elektródával hegesztettük. Megállapítottuk, hogy elegendő, ha csak a 2 fólia oldalán levő hegesztőelektróda a 8 csőelektróda, míg az 1 árambevezetőn fel fekvő 10 hegesztőelektróda egyszerű hengerköszörűit W csap. ' 3. példa A 8 csőelektróda belsejében elhelyezett 9 hősugárzás-detektort (fotódióda, fotótranzisztor) felhasználtuk a 8 csőelektróda furattengelyébe eső fóliapont környezetében érzékelhető hősugárzás-intenzitás kijelzésére. A fotódióda 100 °C fölötti hőmérsékletsugárzási hullámhosszakra érzékeny, és magasabb hőfoktartományokban meredeken emelkedő, hőmérsékleti sugárzással arányos fotóáramot ad. Általánosan ismertek különböző kapcsolási megoldások, melyek alkalmasak a fotóáram erősítése útján kapott jelek regisztrálására. A hősugárzás detektálására OS 13 típusú fotótranzisztor fotóáramát használtuk és a hegesztés folyamán kapott jeleket TEKTRONIX 7000 sorozatú tároló-oszcilloszkóp ernyőjén rögzítettük. Ezzel a módszerrel regisztráltuk a hegesztési folyamat alatt megfigyelt fóliarészt hőmérsékleti sugárzásának időbeli lefutását. Tapasztalati úton meghatároztuk a megfelelő varratszilárdságú kötésekhez tartozó fotóáramjel nagyságát. Pl. az általunk használt mérési elrendezéssel a jóminőségű hegesztéskor mérhető fotóárammal arányos kimenőjel 2 V érték fölött volt. Ennek alapján megállapítottuk, hogy a fotóáram jelnagysága és a 7 kétpontos kötésen mérhető nyíró-szakítóerő között jó korreláció áll fenn. Ha a minimális fotóáram értékét előírjuk, és erre alapozva selejtválogatást vezetünk be, az általunk kidolgozott kétpontos ellenállás hegesztési eljárás biztonságát fokozni lehet. A fentiek alátámasztására kétszer 20 darabos mintát hegesztettünk, melyek közül a fotóáramjel 2-2 darabnál az előírt minimum alatt volt. Minden kötésen elvégeztük a szakítóvizsgálatot, majd megnéztük a kieső darabok nélkül is a nyíró-szakítóerő átlagát és szórását is. A viszonylag kis számú (2-2 db) kieső kötés kiszűrésével a szakítóerő átlag alig emelkedett (kb. 6%), viszont jelentősen javult a kötéseknél mért nyíró-szakítóerő szórás: a korrigált tapasztalati szórás 5,1 N-ról 2,56 N-ra, ill. 5,2 N-ról 2,54 N-ra csökkent. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
