Transcript Lötverbindungen Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Grenzflächen.

Lötverbindungen
Löten ist ein thermisches Verfahren zum
stoffschlüssigen Fügen von
Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase
durch Schmelzen eines Lotes
(Schmelzlöten) oder durch Diffusion an
den Grenzflächen (Diffusionslöten)
entsteht. Die Schmelztemperatur der
Grundwerkstoffe wird nicht erreicht;
anders als beim Schweißen.
Svetlana Sipkina
Einteilung nach Löttemperaturen
Das Löten ist nach DIN 8505-2 in drei Verfahrensgruppen
einteilen:
• Weichlöten WL
unter 450°C
Einsatzgebiet: Elektroindustrie, Kälteindustrie und bei
Rohrverbindungen im Kalt- und Warmwasserbereich und für Gase.
• Hartlöten HL
über 450°C
Einsatzgebiet: Maschinenbau und Fahrzeugbau.
• Hochtemperaturlöten HTL
über 900°C
Einsatzgebiet: Luft- und Raumfahrt, Reaktortechnik.
Vor- und Nachteile des Lötens
Vorteile
Nachteile
-es lassen sich unterschiedliche Metalle
miteinander verbinden
- reduzierte Festigkeit der
Lötstelle
- keine Veränderung der
Grundwerkstoffe durch niedriger
Arbeitstemperatur
- zusätzlicher Arbeitsgang der
Oberflächenvorbereitung
- gute elektrische Leitfähigkeit der
Verbindung
- Lote meist teure Werkstoffe
Bauteile werden nicht durch Löcher
geschwächt wie z.B. beim
Nietverbindungen
- galvanische Korrosion durch
unterschiedliche Potentiale der
Verbindungspartner ( besonders
bei Aluminium)
- dauerhaft dichte Verbindung
- automatisierbar
- es können mehrere Lötverbindungen
gleichzeitig an einem Werkstück
hergestellt werden
Legierungsbildung
Im Gegensatz zum Schweißen
wird beim Löten nicht der
Grundwerkstoff geschmolzen,
sondern nur das Lot als
Zusatzstoff.
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,
der wiederum in die Lotschicht.
Kapillarwirkung
Flüssiges Lot besitzt genauso
wie Wasser die Eigenschaft,
sich in enge Spalten zu
ziehen. 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.
Herstellung einer Lötverbindung
Bei der Herstellung einer Lötverbindung geht man wie folgt vor:
1. Reinigen der Lötflächen von Fremdschichten
2. Fixieren der zu lötende Teile unter Beachtung günstiger
Spaltbreiten.
3. Erwärmen des Lötstoßes und des Lotes auf Löttemperatur
Nachdem das Lot in den Lötspalt geflossen ist, muss die
Lötverbindung langsam abkühlen.
4. Langsames Abkühlen der Lötverbindung
5. Nachbehandlung der gelöteten Teile. Störende Anlauffarben,
Zunder und Flussmittelrückstände werden durch geeignete
Verfahren entfernt.
6. Prüfungen zur Sicherung der Qualität gelöteter Bauteile. Zum
Beispiel, ob der Füllgrad des Lötspalts in Ordnung ist, oder ob es
Risse in der Lötnaht gibt.
Auslegung / Gestaltung
1. Bei der Gestaltung von Lötverbindungen sollten ausreichend
große Lötflächen (z.B. durch Überlappungen) vorsehen
werden
2. Im Lötstoßbereich sollte möglichst keine
Biegebeanspruchungen, Spannungskonzentrationen oder
geometrische Kerbwirkungseffekte auftreten
3. Lötnähte sollten möglichst auf Schub beansprucht werden
4. Die Gestaltung der Lötverbindung sollte so ausgelegt sein,
dass Rückstände von Fluss- und Lötstoppmitteln gut zu
entfernen sind (Hohlräume)
5. Die Oberflächen der Lötstellen sollten einen Mittenrauhwert
von Ra ≤ 12,5μm aufweisen.
6. Bei einem geschlossenen Hohlraum muss ein
Druckausgleich vorhanden sein (z.B. durch eine
Entlüftungsbohrung)
Lötkonstruktionen
1. Das Lot kann von innen
nach außen fließen, zusätzlich
hat man die Kontrolle über
den Füllgrad des Lötspalts.
2. Bei der rechten
Lötverbindung wird die
Festigkeit durch achsparallele
Rändelspalte gesteigert.
Durch den Einsatz des
Lotdepots läst sich der
Fließweg des Lotes halbieren.
3. Durch das Umbördeln wird
die Lötverbindung
zugentlastet
Symbolische Darstellung
a) Überlappstoß mit Flächennaht; Hartlöten (Kennzahl 91),
geförderte Bewertungsgruppe nach ISO 18279,
Silberhartlot AG304 nach EN 1044
b) T-Stoß mit Flächennaht
c) Stumpfstoß mit Schrägnaht
d) Falzstoß mit Falznaht; hergestellt durch Weichlöten
(Kennzahl 94)
Berechnung
Aufgabe 5.19
Torsionsbelastung
geg.:
Ka=1,5
Tnenn=8Nm=8000Nmm
D=10mm
S=5
= 205 N/mm² Tab 5-10
Lü
2*Ka*Tnenn*S
=
*d²*
Lü=1,86mm
Berechnung
Aufgabe 5.14
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 ausgelegt ist.
Scherspannung
Berechnung
Lösungsweg:
geg:
d = 54 mm
pe = 8 bar = 0,8 N/mm2
Iü = 10 mm
KA = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)
τIzul = 2 N/mm2 (Faustregel für
Weichlötverbindungen Roloff/Matek, s. 109)
Lös.:
τI =(Ka * F) / AI
Berechnung der druckbeaufschlagten Fläche
A = (d2 * π) / 4
A = (542mm² * π) / 4
A = 2.290,22 mm2
F = pe * A
S = τIzul / τI
F = 0,8 N/mm2 · 2,29 · 103 mm2
S = 2N/mm2 /
1,08N/mm2
F = 1,83 kN
S = 1,8
Berechnung der Lötnahtfläche
AI = d * π * Iü
AI = 54 mm * π * 10 mm
AI = 1.696,46 mm2
τI =(Ka * F) / AI
τI =(1 * 1.83 N) / 1.696,46 mm
τI = 1,08 N/mm2