Fügen durch Löten

Löten ist ein Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung oder zur Beschichtung von Werkstoffen mit Hilfe eines geschmolzenen Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Berührungsflächen (Diffusionslöten). Die Schmelztemperatur der Lote liegt niedriger als die Schmelztemperatur der Fügewerkstoffe.

Es gibt 3 Arten von Löten:

Weichlöten: Weichlote für Schwer- und Leichtmetalle sind Legierungen aus den Metallen Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Cadmium und Zink. Die Schmelztemperatur der Lote liegt unter 450°. Die Arbeitsverfahren der Weichlötung sind: Flammlöten (WL-FL), Lötbad (WL-LO), Kolbenlöten (WL-KO) und Induktionslöten (WL-IL)

Einsatz: Elektroindustrie, Schmuckwarenindustrie, Nahrungsmittel- und Kälteindustrie.

Hartlöten: für Schwermetalle sind Legierungen aus Kupfer, Zinn, Silber, Zink, Cadmium und Phosphor. Ihr Schmelzbereich (Solidus) zwischen 550° und 960° und endet (Liquidus) zwischen 600° und 970°. Die Arbeitstemperatur liegt bei der Liquiduslinie oder etwa 10° darunter.

Einsatz: Maschinenbau, Fahrzeugbau.

Hochtemperaturlöten: unter Schutzgas oder im Vakuum. Die Arbeitstemperatur liegt bei über 900°.

Einsatz: Luft- und Raumfahrt, Reaktortechnik.

Lötvorgang:

Benetzen: Nach Erwärmung des Werkstoffes auf die Arbeitstemperatur beginnt das flüssige Lot, die Oberfläche des Werkstückes zu benetzen. Es kommt zu einer engen Verbindung zwischen dem flüssigen Lot und dem festen Grundwerkstoff und dabei zur Bildung einer Legierungsschicht von der Dicke einiger Kristalldurchmesser.

Fließen: Bei der Legierungsbildung wird Wärme frei, die dazu dient, Energie zu liefern für eine Ausbreitung des Lotes in den Lötspalt hinein. Im Lötspalt erfährt das flüssige Lot eine Kapillarwirkung (Saugwirkung).

Der Lötspalt soll möglichst eng sein (0,05- 0,2mm).

Binden: Das fließende Lot dring entlang der Korngrenze in den Grundwerkstoff ein, wobei beide Stoffe ineinander diffundieren, d.h., Lot und Grundwerkstoff durchdringen sich gegenseitig. Diese Art Legierungsbildung, bei der ein Partner im festen Zustand bleibt, bezeichnet man als Diffusion (lat. Ausbreitung).

Verschiedene Arten der Lötung:

Kolbenlöten:

Mit einem Kupferlötkolben (elektrisch oder gasbeheizt) wird die Wärmeenergie auf das Lot und die zu verbindende Werkstücke gebracht.

Lotbadlöten:

Durch Eintauchen in ein Lotbad (Lötschmelze) werden die zu verbindende Teile erwärmt

Flammlöten:

Die Lötteile werden durch Brenner (Lötlampe oder Autogenschweißbrenner) von Hand oder in Brennvorrichtungen erwärmt. Das Löten erfolgt sowohl mit eingelegtem wie auch mit angesetztem Lot. Flußmittel sind erforderlich.

Wichtig ist, daß das Lot nicht in die Flamme gehalten und dadurch abgeschmolzen wird, sondern durch das erwärmte Werkstück.

Einsatz: Weichlötung, Hartlötung. Häufig angewandtes Verfahren.

Widerstandslöten:

Hier erfolgt die Erwärmung der Fügeteile wie beim Widerstandsschweißen mittels Kohle- oder Kupferelektroden. Die Erwärmung geschieht sehr schnell und ist örtlich sehr begrenzt. Das Lot wird meistens als Blech oder Folie eingelegt. Die zu bindenden Teile müssen bis zur Erstarrung des Lotes unter Druck stehen.

Induktionslöten:

Um die Lötstelle wird die Sekundärspule einer Hochfrequenz- Stromquelle eingelegt. Das Werkstück und dir Lötstelle werden induktiv erwärmt. Durch die hohe Erwärmungsgeschwindigkeit, die Gleichmäßigkeit der Erwärmung und die Unabhängigkeit von der Art der Lötteile ist das Induktionslöten ein für Massen- Kleinteile sehr wirtschaftliches, aber einrichtungsmäßige sehr aufwendiges Verfahren.

Einsatz: Weichlötung, Hartlötung; voll mechanisiertes und automatisches Löten.

Flußmittel

Flußmittel sind nichtmetallische Stoffe, die vorhandene Oxide von der Lötfläche beseitigen und ihre Neubildung verhindern sollen.

Jedes Metall ist mit einer Oxidschicht überzogen, die das Benetzen durch das Lot verhindert. Auch wenn diese Schicht gelöst ist, bildet sich sofort eine neue Schicht. Flußmittel, Schutzgase und Vakuum können eine Oxidschicht auflösen und verhindern.

Das Lot kann nur in den Grundwerkstoff diffundieren, wenn keine Oxidschicht vorhanden ist.

Flußmittel werden unterschieden nach ihrer Verwendung in solche für:

Schwermetalle (S), Leichtmetalle (L), Weichlöten (W) und Hartlöten (H).

Flußmittel für Weichlöten werden in korrodierende (11), bedingt korrodierende (21) und in nicht korrodierende (31) eingeteilt.

Bei Flußmitteln für Hartlöten wird der Wirktemperaturbereich angegeben, z.b. 1=550° bis 800°, 2=750° bis 1100°.