DE4120429A1 - Verfahren zur herstellung einer diffusionsschweissverbindung, zur herstellung eines lichtwellenleiter-steckerstiftes mit einer diffusionsschweissverbindung und nach diesem verfahren hergestellter steckerstift - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer diffusionsschweissverbindung, zur herstellung eines lichtwellenleiter-steckerstiftes mit einer diffusionsschweissverbindung und nach diesem verfahren hergestellter steckerstiftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Diffusionsschweißverbindung, wobei der eine Schweißpartner ein
Hartmetall oder eine Keramik ist und der andere Schweißpartner
aus einem Metall besteht. Mittels dieser Diffusionsschweißver
bindung ist ein Steckerstift, beispielsweise für Lichtwellen
leiter, in einem besonderen Verfahren herstellbar.
Bei der Herstellung von Lichtwellenleiter-Steckerstiften
werden höchste Anforderungen hinsichtlich der Korrosionsbe
ständigkeit und der Bohrbarkeit gestellt. Darüber hinaus muß
jedoch die im Steckerstift befindliche Lichtleitfaser bezüg
lich ihrer Konzentrizität im fertigen Stecker in ihrer Lage
veränderbar und anschließend fixierbar sein. In der deutschen
Patentschrift DE-C2-34 42 822 wird ein Verfahren be
schrieben, bei dem über sukzessive punktuelle Deformation der
duktilen Steckerstirnfläche eine queraxiale Verschiebung der
Stirnfläche der Lichtleitfaser erzielbar ist. Somit kann die
Konzentrizität zwischen Lichtleitfaser und Steckerstift her
gestellt werden. Damit können Multimodestecker verbessert
werden bzw. sie können monomodetauglich gemacht werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung P 3 94 20 532 ist ein Stecker
stift bekannt, an dem mittels eines Einpreßverfahrens ein Mi
kroformschluß erzeugt wird. Das in diesem Zusammenhang er
wähnte Material Neusilber hat jedoch bestimmte Nachteile be
züglich der Korrosionsbeständigkeit in feuchter Schwefelwas
serstoff oder Schwefeldioxidatmosphäre.
Steckerstifte, die korrosionsbeständig, bohrbar und deren
Lichtleitfaser in ihrer Lage veränderbar und fixierbar ist,
sind bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung eines Steckerstiftes bzw. einen Steckerstift zur
Verfügung zu stellen, wobei hohen Anforderungen bezüglich der
Temperaturwechselbeständigkeit und der Korrosionsbeständig
keit bei gleichzeitiger Bohrbarkeit und Einstellbarkeit der
Faserkonzentrizität Rechnung getragen wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Oberbegriffe der An
sprüche 1, 3 und 11 wiedergegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Herstel
lung einer stoffschlüssigen Verbindung mittels Diffusions
schweißen möglich ist, wobei oberflächliche Oxidschichten des
zweiten Schweißpartners an einer Verbindungsfläche abgetragen
werden und unmittelbar danach die zu verbindenden Flächen des
ersten und des zweiten Schweißpartners gefügt, bzw. aneinan
dergedrückt werden. Somit ist das an der Verbindungsfläche des
zweiten Schweißpartners freiliegende reine Metall schnellst
möglich vor atmosphärischen Einflüssen geschützt und die Dif
fusionsschweißung bzw. die Verbindung kann in hoher Qualität
hergestellt werden. Bei der Herstellung eines Lichtwellenlei
ter-Steckers wird diese stoffschlüssige Diffusionsschweißver
bindung zwischen der äußeren Hülse, die eigentlich den Stec
kerstift darstellt, und dem meist konzentrisch darin plazier
ten Einsatz aus Metall hergestellt. Die Hülse selber besteht
aus Keramik oder Hartmetall. Durch das Einpressen eines mit
Übermaß gefertigten Einsatzes und die Ausgestaltung der Hülse
in der Form, daß die innenliegenden Kanten des Hülseneinganges
als Schneidwerkzeuge dienen, wird der Einsatz an seiner zylin
drischen Oberfläche von Oxidschichten befreit und gleichzeitig
abgedeckt. Der Einsatz kann zerspanungs- und funktionsgerecht
in Zusammenwirken mit der Hülse konstruiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu ent
nehmen.
Anhand der schematischen Figuren wird ein Ausführungsbeispiel
beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt einen Steckerstift 1 bestehend aus einer
Hülse 2 und einem gleich langen Einsatz 3 mit einer Bohrung 4
zur Aufnahme der Lichtleitfaser und einer Bohrung 5 zur Auf
nahme der ummantelten Lichtleitfaser.
Die Fig. 2 zeigt einen Steckerstift 1 mit einem inneren Ein
satz 8, der bezüglich des Materiales ähnlich dem Einsatz 3
ist, und einem äußeren Einsatz 7, der ebenfalls korrosionsbe
ständig und bezüglich der geometrischen Konstruktion ähnlich
dem Einsatz 3 ist.
Die Fig. 3 zeigt einen Steckerstift 1 mit verkürztem Einsatz
3.
Die Fig. 4 zeigt einen mit Kerben 9 und Längskerbe 11 verse
henen Einsatz 3, wobei während des Einpressens in die Hülse 2
ein Spanring 12 entsteht.
Die Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Einpressen eines Ein
satzes 3 in eine Hülse 2.
Zur Herstellung eines Steckerstiftes mittels eines erfindungs
gemäßen Verfahrens lassen sich verschiedene Werkstoffe einset
zen. Im Prinzip besteht die Werkstoffpaarung jedoch aus einem
Hartmetall oder einer Keramik auf der einen Seite (Hülse 2)
und einem Metall auf der anderen Seite (Einsatz 3). Weiterhin
zu beachtende Stoffeigenschaften sind Ausdehnungskoeffizien
ten, Duktilität des Werkstoffes für den Einsatz 3, Verschleiß
festigkeit und Materialkosten. Die Werkstoffe sollten in Hin
sicht auf Temperaturwechselbeanspruchungen ähnliche Ausdeh
nungskoeffizienten haben oder diesbezüglich aufeinander ab
gestimmt sein. Der Einsatz 3 sollte nach dem Einpressen und
dem Diffusionsschweißen weiterhin bohrbar und ausreichend
duktil sein, damit eine Bohrung 4, 5 eingebracht werden kann
und eine Einstellung der Konzentrizität der Lichtleitfaser
bezüglich des Steckerstiftes möglich ist. Aus Kostengründen
sollte die Verwendung von teuren Metallen eingegrenzt werden.
Mögliche Materialien für die Hülse 2 eines Steckerstiftes sind
einerseits Hartmetalle, wobei besonders Hartmetalle auf der
Basis WC-NiCr (d. h. die Bindephase für die Wolframkarbide
sind NiCr-Legierungen, die im Vergleich zu anderen Bindern
sehr gute Korrosionsbeständigkeit gewährleisten) zu nennen
sind, und andererseits Keramikwerkstoffe, wie Aluminiumoxid
oder Zirkonoxid. Korrosionsbeständigkeit ist in diesem Fall
ausreichend gegeben, insbesondere bezüglich Schwefelwasser
stoff- oder Schwefeldioxid-Atmosphären.
Der Einsatz 3 kann beispielsweise aus Platin, Platin/Iridium
oder Platin/Rhodium hergestellt werden. Damit wäre dieser
ebenfalls korrosionsbeständig und gleichzeitig duktil. Damit
sind gute Kaltverformung, sowie Diffusionsschweißbarkeit ge
geben. Daraus resultiert direkt eine sehr gute Bohrbarkeit. So
lassen sich feinste Bohrungen mit einem Durchmesser von bei
spielsweise 125 µm mit einer Länge von mehr als 1 mm problem
los in einem Einsatz aus PtIr3 einbringen. Zur Kosten bzw.
Materialersparnis kann die Länge eines Einsatzes 3 kurzgehal
ten werden. Entsprechend der Fig. 3 könnte dann in der Auf
nahme 19, die einem Teil des zylindrischen Innenraumes der
Hülse 2 entspricht, ein ebenfalls korrosionsbeständiges hohl
zylindrisches Teil eingebracht sein. Hierzu sind prinzipiell
Titan, Molybdän, Niobdän, Tantal oder Zirkon in reiner oder in
legierter Form verwendbar. Die günstigste Möglichkeit besteht
jedoch in der Verwendung einer Eisenlegierung mit dem Handels
namen Vacon 12 (54% Eisen, 28% Nickel, 18% Kobald). In die
sem in der Fig. 3 nicht dargestellten Teil würde der umman
telte Teil der Lichtleitfaser plaziert werden, wie es sonst in
der Bohrung 5 vorgesehen wäre.
Bei der Verwendung von Keramikwerkstoffen zur Herstellung der
Hülse 2 zeigt die Diffusionsschweißverbindung die höchsten
Festigkeitswerte bei der Verwendung von Niob oder Titan als
Material für den Einsatz 3. Anstelle eines stofflich homoge
nen Einsatzes 3 oder der Teilung des Einsatzes in einen äuße
ren und einen inneren Einsatz 7, 8 ließe sich auch eine in
Richtung der Diffusionsschweißverbindung aufgebrachte Niob-
oder Titanbeschichtung des Einsatzes 3, 7 herstellen.
Allgemein weisen die Metalle Molybdän, Niob, Tantal, Titan
oder Zirkon eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auf. Sie
sind jedoch relativ schlecht bohrbar. Falls aus Kostengründen
auf diese Metalle anstelle von Platin oder Platin-Legierungen
zurückgegriffen wird, ist relativ hoher Aufwand beim Präzi
sionsbohrverfahren zu treiben.
Die Figuren zeigen alle einen Einsatz 3, 7, der mit gleich
mäßig verteilten umlaufenden Kerben versehen ist. Die Her
stellung der Kerben kann beispielsweise durch Bördeln oder
durch Rändeln geschehen. Die Einsätze 3, 7 sind alle mit Über
maß, d. h. mit einem größeren Außendurchmesser, als der Innen
durchmesser der Hülse 2, gefertigt. Das Übermaß bei einem
Lichtwellenleiter-Steckerstift beträgt beispielsweise 200 bis
300 µm bezogen auf den Durchmesser. Daraus ergibt sich direkt
der Vorteil, daß an die Abmessungstoleranzen der Einsätze 3,
7, sowie an die der Hülse 2 geringe Anforderungen gestellt
werden. Bei dieser Konstruktion ist es vorteilhaft, daß eine
Kerbe 9 nicht direkt am Ende eines Einsatzes 3, 7 zum Liegen
kommt. Der Einpreßvorgang, wie er in der Fig. 4 und in der
Fig. 5 verdeutlicht wird, ist verbunden mit einem Abspanen
des Übermaßes des Einsatzes 3, 7 an der Schneidkante 6 der
Hülse 2, wobei ein Spanring 12 entsteht. Falls die abge
scherten Spanringe 12 ein anschließendes Polieren der
Steckerstirnfläche (siehe Pfeil in Fig. 1) erschweren, kann
der Einsatz auch von der gegenüberliegenden Seite eingepreßt
werden. Voraussetzung dafür ist, daß die gegenüberliegende
Seite der Hülse 2 eine Schneidkante besitzt. Alternativ kann
anstelle von Kerben 9 ein Gewinde auf einem Einsatz 3, 7 aus
gebildet werden. Dies erbringt den Vorteil, daß beim Einpres
sen jeweils nur ein Teil eines Kreisbogens von der Schneid
kante 6 momentan geschnitten bzw. abgespant wird. Hierdurch
wird die nötige Einpreßkraft gegenüber mit Kerben 9 versehenen
Einsätzen 3, 7 wesentlich reduziert. So war beispielsweise bei
der Verwendung eines Bolzengewindes M 1,7 lediglich eine Kraft
von 150 N erforderlich, um den Einsatz in eine Hülse 2 mit
einem Innendurchmesser von 1,4 mm einzupressen.
Bei größeren Einpreßlängen sollten Einsätze aus relativ harten
Materialien verwendet werden, um ein leichtes Einpressen mit
gleichzeitigem Abspanen zu ermöglichen. Die Einsätze können
beispielsweise durch Kaltverformung oder durch Erhöhung des
Eisen-, Kohlenstoff- oder Sauerstoffgehaltes (möglich bei Ti
tan), durch Mischkristallbildung (Legierung) oder durch Aus
härtung (Legierung) gehärtet werden. Die konstruktive Ausbil
dung mit Kerben 9 ermöglicht ein gleichmäßiges und form
schlüssiges Einpressen eines Einsatzes 3, 7 in eine Hülse 2.
Einem Verkanten eines Einsatzes kann durch kurze Abstände zwi
schen den einzelnen Kerben 9 entgegengewirkt werden. Die Ab
stände zwischen den Kerben dürfen auf keinen Fall zu groß
sein, bzw. die Spanringe 12 nicht zu breit sein. Eine Span
ringbreite von 0,2 bis 0,3 mm hat sich bei einem Innendurch
messer der Hülse 2 von 1,4 mm bewährt. Deutlich breiter ab
zuspanende Segmente führen nicht nur zum Verkanten der Ein
sätze beim Einpressen, sondern erfordern auch sehr hohe Ein
preßkräfte (teilweise wird das Einpressen sogar blockiert),
die meistens Risse oder den Bruch der spröden Hartmetall- bzw.
Keramikhülse 2 und damit die Unbrauchbarkeit der Hülse 2 zur
Folge haben. Die einzelnen Segmente zwischen den Kerben 9 kön
nen sich der jeweiligen Form der Hülse 2 durch elastische und
plastische Deformation anpassen. Überschüssiges Material kann
während des Einpressens von den Kerben 9 aufgenommen werden.
Die nach dem Einpressen metallisch blanke Einsatzoberfläche
ermöglicht eine optimale Verbindung durch Diffusionsschweißen.
Prinzipiell sollte bei der Herstellung einer Diffusionsschweiß
verbindung vorgesehen werden, die Oberfläche an den Verbin
dungsstellen der Schweißpartner vor dem Diffusionsschweißvor
gang chemisch oder mechanisch abzutragen. Im speziellen Fall
eines Steckerstiftes wird dies mechanisch durch Abspanen des
Übermaßes eines Einsatzes 3, 7 bewirkt. Die Begünstigung der
Diffusion während des Schweißvorganges kommt zum einen durch
die erhöhte Versetzungsdichte, die durch die starke Verformung
an der Metalloberfläche erzeugt wird und zum anderen durch die
metallisch blanke Oberfläche zustande, wobei keinerlei Oxid
häute die Diffusion behindern. Je nach Werkstoffpaarung kann
entsprechend der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
beim Aufheizen der Einsatz 3, 7 durch größere Ausdehnung ge
genüber der Hülse 2 eine Kraft auf die Verbindungszone erzeu
gen. Dadurch wird ein lückenloser Kontakt der Segmente des
Einsatzes 3, 7, 8 hergestellt. Zum anderen wird durch Fließen
von überschüssigem Einsatzmaterial in die Kerben 9 die gesamte
Kontaktfläche für die Schweißverbindung vergrößert.
Ohne die beschriebenen Vorteile einer Andruckkraft zwischen
den Schweißpartnern zu verlieren, kann eine Längskerbe 11 in
einen Einsatz 3, 7 eingebracht werden, um eine bestimmte Fe
derwirkung bzw. ein elastisches Nachgeben in Umfangsrichtung
zu ermöglichen. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn grö
ßere Einpreßlängen vorhanden sind. Die Längskerbe 11 muß auf
jeden Fall vor der Stirnfläche eines Einsatzes 3, 7, 8 enden,
um die Dichtheit eines Steckerstiftes 1 zu gewährleisten.
In der Fig. 1 ist eine normale Ausführung eines Steckerstif
tes gezeigt, wobei die Bohrung 4 die Lichtleitfaser ohne Um
mantelung und die Bohrung 5 die Lichtleitfaser mit Ummantelung
aufnimmt. Der Einsatz 3 wurde in die Hülse 2 eingepreßt und
diffusionsverschweißt. Die Konzentrizität einer Lichtleitfaser
kann durch bekannte Verfahren eingestellt werden, indem auf
der Stirnfläche des Einsatzes 3 durch plastische Verformung an
bestimmten Stellen gezielt Eindrücke plaziert werden. Die Lage
der Schneidkante 6, die zur Hülse 2 gehört, ist angedeutet.
Die hier verwendete Einsatzlänge ist relativ groß.
In der Fig. 2 ist die Verwendung eines kurzen inneren
Einsatzes 8 mit der Bohrung 4 und eines relativ langen äußeren
Einsatzes 7 gezeigt. Die Kerben 9 sind auf der äußeren zylin
drischen Oberfläche des äußeren Einsatzes 7 plaziert. Der
innere Einsatz 8 besteht aus den beschriebenen korrosionsbe
ständigen und bohrbaren, sowie duktilen Materialien. Der äuße
re Einsatz 7 besteht ebenfalls aus einem korrosionsbeständigen
Material, beispielsweise aus Vacon. Falls an der Stirnfläche
des Steckerstiftes 1 die Korrosionseigenschaften der verwende
ten Materialien durchweg gleich sein sollen, besteht die Mög
lichkeit, den äußeren Einsatz 7 aus gleichem oder ähnlichem
Material, wie den inneren Einsatz 8 herzustellen. Aus Kosten
gründen würde in diesem Fall der äußere Einsatz 7 genauso lang
sein, wie der innere Einsatz 8. Entsprechend der Fig. 3 würde
in der Aufnahme 19 ein Teil des äußeren Einsatzes 7 eingeführt
werden, um die der Fig. 2 entsprechende Konstruktion zu erhal
ten. Dieser Teil des äußeren Einsatzes 7 kann aus einem Mate
rial mit geringerer Korrosionsbeständigkeit beispielsweise
Vacon bestehen. Der äußere Einsatz 7 kann wie in Fig. 2 ge
zeigt, nach hinten aus der Hülse 2 herausstehen und stellt
somit gleichzeitig ein Verbindungselement dar.
In der Fig. 4 ist eine Momentanaufnahme beim Einpressen eines
Einsatzes 3 mit Nuten 9, Segmenten 10 und einer Längsnut 11 in
eine Hülse 2 wiedergegeben. Der Spanring 12 ist angedeutet.
Eine Einpreßvorrichtung ist in Fig. 5 wiedergegeben. Auf
einem Träger 14 wird eine Hülse 2 aufgesetzt und mittels
Spannbacken 13 gehalten. Ein Führungsrohr 15 mit einem
entsprechend plazierten Preßstempel 16 wird mittig oberhalb
der Hülse 2 plaziert und zentriert. Dazu ist die Spannvor
richtung 17 lateral verschiebbar. Nach Einlegen eines Ein
satzes 3 in das Führungsrohr 15 wird mittels des Preßstempels
16 der Einsatz 3 in die Hülse 2 gepreßt.
Wesentliche Vorteile werden durch das beim Diffusionsschweißen
gleichzeitig mitgelieferte Spannungsfreiglühen oder Weichglü
hen erzielt. Hierbei werden Verformungsspannungen am Einsatz
abgebaut. Die Bohrbarkeit eines Einsatzes wird verbessert und
es ergeben sich Vorteile bezüglich der Justierung der Licht
leitfaser, da das Material des Einsatzes duktiler ist.
Sehr gute Versuchsergebnisse ergaben sich bei folgenden Ver
suchsparametern:
Anlegen eines Hochvakuums mit 6x10-5 mbar verbunden mit einer Schweißzeit von 30 Minuten und einer Temperatur von 1000oC.
Anlegen eines Hochvakuums mit 6x10-5 mbar verbunden mit einer Schweißzeit von 30 Minuten und einer Temperatur von 1000oC.
Bei der Verwendung von Keramikhülsen für Steckerstifte 1 wer
den Temperaturen von 1200-1400oC angewendet. Je nach Werk
stoffpaarung sind im Hochvakuum hierbei Schweißzeiten von ca.
120 Minuten erforderlich.
Die Festigkeit des gesamten Steckerstiftes 1 ist durch ein er
findungsgemäßes Verfahren weit höher, als bei einem bisher üb
lichen bloßen Einpressen eines Einsatzes 3 in eine Hülse 2.
Der im Stand der Technik bisher erzielbare Kraftschluß durch
eine Preßverbindung hatte geringe Stabilität und war zudem
nicht temperaturwechselbeständig. Die nach der Erfindung her
gestellten Diffusionsschweißverbindungen führen zu einer
Stoffschlüssigkeit, wobei in einem Test der zerstörenden Mate
rialprüfung das Einsatzmaterial mittels eines Druckstempels
nur durch Abscheren herauszudrücken ist. Schlagartige Bela
stungen eines Steckerstiftes 1 mit gleichzeitigem Bruch zeig
ten, daß die Fügezone bzw. die Schweißzone stabiler ist, als
die reinen Werkstoffe.
Die Form des inneren Einsatzes 8 (siehe Fig. 2 und 3) und
die Verbindung mit dem äußeren Einsatz 7 kann wie folgt aus
sehen:
Der innere Einsatz (mit Übermaß gegenüber der Bohrung des äu ßeren Einsatzes 7) kann durch Einpressen (keine Spanentste hung) in den duktilen Einsatz 7 (typischer Preßsitz) einge bracht oder anschließend noch zusätzlich durch Diffusions schweißen stoffschlüssig mit dem äußeren Einsatz 7 verbunden werden (Diffusionsschweißen setzt allerdings hier ein chemi sches oder mechanisches Abtragen der Verbundfläche der Ein sätze 7, 8 voraus). Die Form des Einsatzes 8 kann z. B.
Der innere Einsatz (mit Übermaß gegenüber der Bohrung des äu ßeren Einsatzes 7) kann durch Einpressen (keine Spanentste hung) in den duktilen Einsatz 7 (typischer Preßsitz) einge bracht oder anschließend noch zusätzlich durch Diffusions schweißen stoffschlüssig mit dem äußeren Einsatz 7 verbunden werden (Diffusionsschweißen setzt allerdings hier ein chemi sches oder mechanisches Abtragen der Verbundfläche der Ein sätze 7, 8 voraus). Die Form des Einsatzes 8 kann z. B.
- - zylindrisch sein, wobei die Kanten angefast sind (Übermaß auf ganzer Länge des Einsatzes); siehe Fig. 6.
- - konisch sein (teilweise Übermaß im breiten Konusbereich); siehe Fig. 7.
- - entsprechend der Fig. 8 ausgebildet sein; d. h. nur die gerundeten Segmente des gekerbten Einsatzes besitzen Über maß gegenüber der Bohrung des Einsatzes 7.
Weiterhin ist es auch möglich, einen mit Untermaß in den äu
ßeren Einsatz 7 eingeführten Einsatz 8 (siehe Fig. 9) form
schlüssig mit Gegenwerkzeug einzupressen und diffusionszu
schweißen.
Einsätze, die ohne Kerben in direkter Verbindung mit Hülse 2
zusammengebracht werden:
Die in den Fig. 6 und 7 beschriebenen Einsätze können auch di rekt in die Hülse 2 (äußerer Einsatz 7 entfällt) eingepreßt werden, wobei gleichzeitig die Oberfläche bzw. das Übermaß der Einsätze abgespant wird. Bei den Einsätzen in den Fig. 6 und 7 ist darauf zu achten, daß nur ein Spanring entsteht, der aus vorgenannten Gründen (siehe Seite 6, Zeilen 3 ff.) nicht brei ter als 0,3 mm sein sollte. Das würde z. B. für den Einsatz in Fig. 6 bedeuten, daß seine Länge 0,3 mm zuzüglich des abgepha sten Teils nicht wesentlich überschreiten dürfte. Der Einsatz in Fig. 8 wird sich bezüglich des Einpressens in Hülse 2 ähn lich verhalten, wie der Einsatz 3 in Fig. 1, 4 und 5, sofern die entstehenden Spanringe nicht wesentlich breiter als 0,3 mm sind.
Die in den Fig. 6 und 7 beschriebenen Einsätze können auch di rekt in die Hülse 2 (äußerer Einsatz 7 entfällt) eingepreßt werden, wobei gleichzeitig die Oberfläche bzw. das Übermaß der Einsätze abgespant wird. Bei den Einsätzen in den Fig. 6 und 7 ist darauf zu achten, daß nur ein Spanring entsteht, der aus vorgenannten Gründen (siehe Seite 6, Zeilen 3 ff.) nicht brei ter als 0,3 mm sein sollte. Das würde z. B. für den Einsatz in Fig. 6 bedeuten, daß seine Länge 0,3 mm zuzüglich des abgepha sten Teils nicht wesentlich überschreiten dürfte. Der Einsatz in Fig. 8 wird sich bezüglich des Einpressens in Hülse 2 ähn lich verhalten, wie der Einsatz 3 in Fig. 1, 4 und 5, sofern die entstehenden Spanringe nicht wesentlich breiter als 0,3 mm sind.
Weiterhin ist es auch möglich, einen mit Untermaß in eine
Hülse 2 eingeführten Einsatz (Fig. 9) formschlüssig mit
Gegenwerkzeug einzupressen und anschließend zusätzlich diffu
sionszuschweißen. Die Oberfläche dieses Einsatzes muß vor dem
Einpressen chemisch oder mechanisch abgetragen werden.
Eine Verbindung zwischen den Steckerstiften 1 (Verbundröhr
chentechnik) und dem Design optischer Sende- und Empfangsmodu
le ist ohne weiteres möglich. Als Beispiel dafür ist mittels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine stoffschlüssige Ver
bindung zwischen einer Linse und einem Einsatz 3, 7, 8 mög
lich. Die Linse ist vorzugsweise kugelförmig und kann bei
spielsweise aus einem Saphir bestehen. Eine derartige Saphir
kugel mit einem Durchmesser von beispielsweise 1 mm kann mit
Übermaß von 501 Um, bezogen auf den Durchmesser, leicht in ein
Einsatzröhrchen aus Tantal, Niob oder Titan geschoben werden.
Je nach Material liegt die Diffusionsschweißtemperatur hier
bei 1200-1600oC. Die Schweißzeit beträgt mehr als 120 Mi
nuten. Erzielt wird eine stoffschlüssige Verbindung, die la
gestabil, bezüglich der optischen Übertragungseigenschaften
von guter Qualität und bei bestimmten Werkstoffpaarungen her
metisch dicht ist.
Denkbare Einsatzgebiete dieser Verbundröhrchentechnik dürften
die Laser-, Röhren-, Medizin- und Automobiltechnik sein. Hier
bei ist insbesondere die Fertigung von Sensoren angesprochen.
In Fig. 6 wird ein abgefaster zylindrischer Einsatz darge
stellt, der mit Übermaß hergestellt ist.
In Fig. 7 wird ein konischer Einsatz dargestellt, der teilwei
se mit Übermaß hergestellt ist.
Die Fig. 8 zeigt einen gekerbten Einsatz dessen Segmente ge
rundet sind und teilweise Übermaß aufweisen.
Die Fig. 9 zeigt einen zylindrischen Einsatz mit Untermaß.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsschweißverbindung
zwischen einem ersten Schweißpartner aus Hartmetall oder Ke
ramik und einem zweiten Schweißpartner aus einem Metall,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der zweite Schweißpartner an einer Verbindungsfläche zur Entfernung von Oxidschichten oberflächlich abgetragen wird,
- - die Verbindungsflächen beider Schweißpartner unmittelbar da nach aneinandergefügt werden und
- - die gesamte Anordnung auf eine Diffusionsschweißtemperatur erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schweißpartner unter Druck gefügt
werden.
3. Verfahren zur Herstellung eines Steckerstiftes (1) beste
hend aus einer Hülse (2) aus Hartmetall oder Keramik und einem
darin befestigten Einsatz (3) aus Metall unter Verwendung
einer Diffusionsschweißverbindung nach Anspruch 1 oder 2, ins
besondere zur Herstellung eines Lichtwellenleiter (LWL) -
Steckerstiftes, bei welchem der Einsatz (3) mit Übermaß in die
Hülse (2) unter spanender Abtragung seiner zylindrischen
Oberfläche eingepreßt wird und die gesamte Anordnung anschlie
ßend auf eine Diffusionsschweißtemperatur erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Einsatz (3) mit mehreren am zylin
drischen Außenmantel annähernd gleichmäßig verteilten umlau
fenden Kerben (9) versehen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Einsatz (3) eine oder meh
rere Längskerben (11) aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einsatz (3) in einen
inneren Einsatz (8) und einen äußeren Einsatz (7) unterteilt
ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der äußere Einsatz (7) mit mehreren am
zylindrischen Außenmantel annähernd gleichmäßig verteilten um
laufenden Kerben (9) versehen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülse (2) aus Hartme
tall aus der Basis WC-(NiCr), aus Aluminiumoxid oder aus
Zirkonoxid hergestellt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Einsatz (3) oder der innere Ein
satz (8) aus reinem Platin oder aus einer Legierung der Me
talle Platin/Iridium oder Platin/Rhodium hergestellt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Einsatz (3) oder der innere Ein
satz (8) aus Titan, Moybdän, Niob, Tantal oder Zirkon herge
stellt ist.
11. Lichtwellenleiter-Steckerstift, der durch ein Verfahren
entsprechend einem der Ansprüche 3 bis 10 hergestellt wird,
gekennzeichnet durch eine stoffschlüssige
Diffusionsschweißverbindung zwischen einer Hülse (2) und einem
Einsatz (3).
12. Lichtwellenleiter-Steckerstift nach Anspruch 11, da
durch gekennzeichnet, daß in einer zen
tralen Bohrung des Einsatzes (3) eine optische Linse angeord
net ist und stoffschlüssig mittels einer Diffusionsschweißver
bindung mit dem Einsatz (3) verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914120429 DE4120429A1 (de) | 1990-08-23 | 1991-06-20 | Verfahren zur herstellung einer diffusionsschweissverbindung, zur herstellung eines lichtwellenleiter-steckerstiftes mit einer diffusionsschweissverbindung und nach diesem verfahren hergestellter steckerstift |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4026681 | 1990-08-23 | ||
DE19914120429 DE4120429A1 (de) | 1990-08-23 | 1991-06-20 | Verfahren zur herstellung einer diffusionsschweissverbindung, zur herstellung eines lichtwellenleiter-steckerstiftes mit einer diffusionsschweissverbindung und nach diesem verfahren hergestellter steckerstift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4120429A1 true DE4120429A1 (de) | 1992-02-27 |
Family
ID=25896159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914120429 Withdrawn DE4120429A1 (de) | 1990-08-23 | 1991-06-20 | Verfahren zur herstellung einer diffusionsschweissverbindung, zur herstellung eines lichtwellenleiter-steckerstiftes mit einer diffusionsschweissverbindung und nach diesem verfahren hergestellter steckerstift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4120429A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1058139A1 (de) * | 1999-05-20 | 2000-12-06 | Tyco Electronics Logistics AG | Ferrule für einen Lichtwellenleiter und Verfahren zum Befestigen der Ferrule an dem Lichtwellenleiter |
WO2008022982A1 (de) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Technische Universität Ilmenau | Verfahren zum atmosphärischen niedrigtemperaturdiffusionsschweissen |
FR2965637A1 (fr) * | 2010-10-04 | 2012-04-06 | Leosphere | Tete optique pour effectuer une mesure atmospherique, systeme et procede de fabrication associes. |
WO2022021627A1 (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 上海光卓通信设备有限公司 | 陶瓷插芯和光纤连接组件 |
-
1991
- 1991-06-20 DE DE19914120429 patent/DE4120429A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1058139A1 (de) * | 1999-05-20 | 2000-12-06 | Tyco Electronics Logistics AG | Ferrule für einen Lichtwellenleiter und Verfahren zum Befestigen der Ferrule an dem Lichtwellenleiter |
US6854899B1 (en) | 1999-05-20 | 2005-02-15 | Tyco Electronics Amp Gmbh | Ferrule for an optical fiber and process for fastening the ferrule on the optical fiber |
WO2008022982A1 (de) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Technische Universität Ilmenau | Verfahren zum atmosphärischen niedrigtemperaturdiffusionsschweissen |
FR2965637A1 (fr) * | 2010-10-04 | 2012-04-06 | Leosphere | Tete optique pour effectuer une mesure atmospherique, systeme et procede de fabrication associes. |
WO2012045976A1 (fr) | 2010-10-04 | 2012-04-12 | Leosphere | Tète optique pour effectuer une mesure atmosphérique, system et procède de fabrication associes. |
WO2022021627A1 (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 上海光卓通信设备有限公司 | 陶瓷插芯和光纤连接组件 |
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