Kaltschweißen - Wikipedia

Kaltschweißen oder Kontaktschweißen ist ein Festkörper-Schweißverfahren, bei dem das Fügen ohne Schmelzen / Erwärmen an der Schnittstelle der beiden zu schweißenden Teile erfolgt. Anders als bei den Schmelzschweißverfahren ist in der Fuge keine flüssige oder geschmolzene Phase vorhanden.

Kaltverschweißen wurde erstmals in den 1940er Jahren als allgemeines Werkstoffphänomen erkannt. Dann wurde entdeckt, dass zwei saubere, ebene Oberflächen aus ähnlichem Metall stark haften würden, wenn sie unter Vakuum in Kontakt gebracht würden. Das neu entdeckte Mikro- ^[1] und das Kaltschweißen im Nanomaßstab ^[2] hat in den neuesten Nanofabrikationsprozessen bereits ein großes Potenzial gezeigt.

Der Grund für dieses unerwartete Verhalten besteht darin, dass die Atome nicht in der Lage sind, zu „wissen“, dass sie sich in unterschiedlichen Kupferstücken befinden, wenn die miteinander in Kontakt stehenden Atome gleichartig sind. Wenn es andere Atome gibt, in den Oxiden und Fetten und in den komplizierteren dünnen Oberflächenschichten der Verunreinigungen dazwischen, "wissen" die Atome, wenn sie nicht auf derselben Ebene liegen.

Zu den Anwendungen gehören Drahtvorräte und elektrische Verbindungen (z. B. Schneidklemmverbinder und Wire-Wrap-Verbindungen).

Im Weltraum [ edit ]

Mechanische Probleme in frühen Satelliten wurden manchmal auf das Kaltschweißen zurückgeführt.

Im Jahr 2009 veröffentlichte die Europäische Weltraumorganisation ein Peer-Review-Papier, in dem detailliert beschrieben wird, warum das Kaltschweißen ein wichtiges Thema ist, das von Raumfahrzeugkonstrukteuren sorgfältig geprüft werden muss. ^[3] Das Papier zitiert auch ein dokumentiertes Beispiel ^[4] aus dem Jahr 1991 mit der Raumsonde Galileo -neue Antenne.

Eine Schwierigkeit besteht darin, dass das Kaltschweißen keine relative Bewegung zwischen den zu verbindenden Flächen ausschließt. Dies ermöglicht, dass die allgemein definierten Vorstellungen von Abreiben, Fretting, Haften, Haften und Haften in einigen Fällen überlappen. Zum Beispiel ist es möglich, dass eine Verbindung das Ergebnis sowohl des Kalt- (oder "Vakuum" -) Schweißens als auch des Abreibens (und / oder des Fretting und / oder Stoßes) ist. Kaltverschweißen und Kaltverschweißen schließen sich daher nicht aus.

Nanoscale [ edit ]

Im Gegensatz zum Kaltschweißverfahren auf Makroebene, das normalerweise große angelegte Drücke erfordert, entdeckten Wissenschaftler, dass einkristalline ultradünne Goldnanodrähte (Durchmesser kleiner als 10 nm) kann innerhalb von Sekunden durch mechanischen Kontakt allein und unter bemerkenswert niedrigen Anpressdrücken kaltverschweißt werden. ^[2] Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie und In-situ-Messungen zeigen, dass die Schweißnähte nahezu gleich sind, bei gleicher Kristallorientierung, Festigkeit und Festigkeit elektrische Leitfähigkeit wie der Rest des Nanodrahts. Die hohe Qualität der Schweißnähte wird auf die Abmessungen von Proben im Nanomaßstab, Mechanismen zur orientierten Befestigung und mechanisch unterstützte schnelle Oberflächendiffusion zurückgeführt.
Es wurden auch nanoskalige Schweißnähte zwischen Gold und Silber sowie Silber und Silber gezeigt, was darauf hindeutet, dass dieses Phänomen allgemein anwendbar ist und daher eine atomistische Sicht auf die Anfangsstadien des makroskopischen Kaltschweißens entweder für Massenmetall oder metallischen dünnen Film bietet. ^[2]

Siehe auch [ edit ]

Referenzen [ edit

1. ^ Kontaktadhäsion von dünnen Goldfilmen auf Elastomerunterlagen: Kaltverschweißen unter Umgebungsbedingungen Conditions Science, 253 5021 (16 Aug. 1991), p. 776
   


2. ^ ^{a b c} c c , Y. Lu et al. 5 (14. Februar 2010, doi: 10.1038 / nnano.2010.4), p. 213-224
   


3. ^ A. Merstallinger; M. Vertrieb; E. Semerad; B. D. Dunn (2009). Beurteilung des Kaltschweißens zwischen trennbaren Kontaktoberflächen aufgrund von Schlag und Reibung unter Vakuum (ESA STM-279 November 2009) (PDF) . ESA Communication Production Office. ISBN 978-92-9221-900-0 . 24. Februar 2013
   


4. Johnson, Michael R. (1994). Die Galileo-Anomalie mit hoher Gewinnantenne (PDF) . NASA Jet Propulsion Laboratory . 1. Dezember 2016 .
   

5. Sinha, K., et al. "Einfluss von Fertigungsparametern auf die Haftfestigkeit von geklebten Flip-Chip-Verbindungen." Journal of Adhesion Science and Technology 28.12 (2014): 1167-1191.

Weiterführende Literatur [ edit ]

• Kalpakjian, Fertigungstechnik und Technologie, 5. Auflage. 981.