Lötverbindungen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 14. Januar 2006, 12:51 Uhr

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Fertigstellung bis zum 01.Januar 2006

Allgemeines

In erster Linie ist Löten ein Verfahren um stoffschlüssige Verbindungen herzustellen, es dient aber auch zur Beschichtung von Werkstoffen mithilfe eines geschmolzenen Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Berührungsflächen (Diffusionslöten). Beim Löten liegt die Schmelztemperatur des Lotes unter der des Fügewerkstoffes.

Funktion

Das Löten lässt sich grundsätzlich in drei Verfahrensgruppen einteilen, in das Weichlöten (WL), das Hartlöten (HL) und das Hochtemperaturlöten (HTL). Die Einteilung erfolgt nach der Liquidustemperatur ( die Temperatur, bei der das Lot vollständig flüssig ist). Beim Weichlöten liegt sie unter 450°C, beim Hartlöten über 450°C und beim Hochtemperaturlöten über 900°C.

Frage: In welchem Bereich liegt die Arbeitstemperatur beim Hartlöten?[[Lötverbindungen Lösungen#http://www.web166.silverline-s19.de/mediawiki/index.php?title=L%F6tverbindungen_L%F6sungen&action=edit&section=1%7CHier zur Lösung]]

Wirkung

Entscheidend für das Löten ist das Benetzen des Grundwerkstoffs mit Lot. Das Lot verflüssigt sich, breitet sich aus und haftet (diffundiert ) nach dem erstarren an der Oberfläche des Werkstücks. Voraussetzung für das benetzen der Oberfläche ist eine metallisch reine Oberfläche und die Arbeitstemperatur. Beim benetzen der Oberfläche läuft eine Legierungsbildung zwischen dem Grundwerkstoff und dem Lot ab. Das Lot diffundiert in den Grundwerkstoff wiederum der Grundwerkstoff in die Lotschicht. Das bedeutet, das kleinste Partikel des jeweiligen Stoffes sich in den anderen einlagern, wodurch eine Legierung entsteht.

Vorteile/Nachteile

Vorteile von Lötverbindungen

• Lötstellen sind gut elektrisch leitfähig

• Lötverbindungen sind größtenteils dicht gegen Gase und Flüssigkeiten

• Durch niedrige Arbeitstemperaturen wird der Werkstoff kaum geschädigt

• Lötvorgänge lassen sich je nach Verfahren automatisieren

• Bauteile werden nicht durch Bohrungen geschwächt, wie z.B bei Niet- und Schraubverbindungen

• Auch schwer erreichbare Verbindungsstellen lassen sich gut Löten

Nachteile bei Lötverbindungen

• Die Festigkeit von Lötverbindungen ist geringer als die von Schweißverbindungen

• Lötverbindungen sind im Bezug auf Schweißverbindungen aufwendiger in der Vorbearbeitung

• Flussmittelreste können zu chemischer Korrosion der Verbindung führen

• Größere Lötstellen benötigen viel des meist teuren Lotes, das meist aus Zinn oder Silber besteht

Frage: Warum ist Löten gerade in der Elektroindustrie interessant? Hier zur Lösung

Verschleiß

Kapillarer Fülldruck

Flüssiges Lot besitz genauso wie Wasser die Eigenschaft,sich in enge Spalten zuziehen. Diese Eigenschaft wird Kapillarwirkung genannt. Hierbei besteht zwischen Steighöhe des Lotes und Spaltbreite der Fuge ein direkter Zusammenhang. Je enger die Spaltbreite, desto höher zieht sich das Lot.

Datei:Kapillarer Fülldruck.jpg

Temperaturen beim Löten

Schmelzbereich des Lotes

Der Temperaturbereich vom Beginn des Schmelzens (Solidustemperatur) bis zur vollständigen Verflüssigung (Liquidustemperatur)wird als Schmelzbereich des Lotes bezeichnet.

Arbeitstemperatur

Die Arbeitstemperatur ist die niedrigste Temperatur, die an den Berührungsflächen zwischen Lot und Werkstück herrschen muss, damit das Lost sich aus breitet, fließt und am Grundwerkstoff binden kann.

Die Arbeitstemperatur ist immer höher als die Solidustemperatur. Sie kann gleich sein mit der Liquidustemperatur, aber auch darüber oder darunter liegen.

Maximale Lötemperatur

Die maximale Löttemperatur ist die Temperatur,oberhalb der das Lot oder das Werkstück oder das Flussmittel geschädigt wird. Der Bereich der Löttemperatur wird nach unten hin durch die Arbeitstemperatur und nach oben hin durch die maximale Löttemperatur begrenzt.

Wirktemperatur

Unter dem Wirktemperaturbereich versteht man den Temperaturbereich, innerhalb dessen ein Flußmittel oder Lötschutzgas das Benetzen von Werkstücken durch flüssige Lote ermöglicht.

Berechnung

Lote und Flussmittel

Lote

Weichlote

Weichlote sind nach DIN 1707 in vier Gruppen eingeteilt.

• Gruppe A Blei-Zinn- und Zinn-Blei-Lote
• Gruppe B Zinn-Blei-Weichlote mit Kupfer-,Silber- oder Pospohrzusatz
• Gruppe C Sonder Weichlote
• Gruppe D Weichlote für Aluminiumwerkstoffe

Weichlotverbindungen eignen sich nicht dafür Kräfte zu übertragen, da sie bei Dauerbelastungen zum kriechen neigen.

Hartlote

Hartlote lassen sich nach ihren Bestandteilen für unterschiedliche Aufgaben unterteilen

cadmiumhaltige Hartlote

• Hartlote die aus Silber, Zink und Cadmium bestehen,ermöglichen ein werkstück- und werkstoffschonendes löten, bei kurzen Lötzeiten. Das Cadmium hat dabei die Aufgabe die Arbeitstemperatur auf 610°C herab zu setzen. Werden cadmiumhaltige Lote stark Überhitzt, so entstehen gesundheitsschädliche Cadmiumdämpfe.

nickel- manganhaltige Hartlote

• Nickel- manganhaltige Hartlote werden zum Auflöten von Hartmetallen auf Stahlträgern und zum löten von schwerbenetzbaren Werkstoffen, wie Wolfram und Molybdän, verwendet.

phosphorhaltige Hartlote

• Phosphorhaltige Hartlote besitzen einen Selbstfließeffekt, der es ermöglicht Kupferwerkstoffe an der Atmosphäre ohne Flußmittel zu löten. Bei Eisen und Nickelwerkstoffe entstehen allerdings spröde Übergangszonen und daher nicht geeignet.

Beispiele für Hartlote

Hochtemperaturlote

Flussmittel

Die Aufgabe von Flußmitteln ist es die Oberfläche der Lötstelle von Oxidationen zu befreien und ihre Neubildung zu verhindern, desweitern wir die Benetzung der metallischen Oberfläche mit geschmolzenem Lot unterstützt. Flußmittel sind als Pulver, Paste oder Flüssig erhältlich. Der Schmelzpunkt von Flussmitteln muss 50°C unter der des Lotes liegen. Die Wirksamkeit von Flussmitteln ist zeitlich begrenzt, da nach einer Zeit keine Oxide mehr gelöst werden können.

Folgende Aspekte sind bei der Auswahl von Flussmitteln zu berücksichtigen:

• der praktische Nutzen
• mögliche Korrosion durch Flussmittelrückstände
• Gesundheitsschäden durch Dämpfe
• die Entsorgung

Hersteller

DIN Normungen

Übungsaufgaben

Übungsaufgabe 1:

Eine Kaltwasserleitung aus Kupferrohr 54 x 2 wird nach Skizze mit einer weich aufgelöteten Kappe verschlossen. Es ist zu prüfen, ob die Spaltlötverbindung für einen höchsten Wasserdruck von 8 bar sicher auslegen.

Hier geht es zum ausführlichen Lösungsweg

Lösung:

geg: d = 54mm Pe= 8bar » 0,8MPa Iü = 10mm Ka= 1 (laut Tabelle 3.5 Roloff Matek) t_Izul, = 2N/mm² (laut Faustregel für Weichlötverbindungen im Roloff Matek S.91)

ges: Scherfestigkeit der Lötnaht tI

Lös:

Die Spaltlötverbindung hält der Belastung von 8bar mit 1,8facher Sicherheit aus!

http://www.brazetec.de/brazetec/content/produkte/produkte.cfm http://www.glt-pforzheim.de/prod05.htm http://www.stannol.de/Flussmitteluebersicht.htm http://www.brazetec.de/brazetec/content/datenblaetter_flussm.cfm

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