Wie geht eigentlich Löten?

Wie geht eigentlich Löten?

Beim Löten handelt es sich um ein Verfahren, durch das Werkstoffe miteinander verbunden oder ergänzt werden. Dies erfolgt mithilfe von Loten als Zusatzwerkstoffe. Die Schmelztemperaturen der verwendeten Lote sind niedriger als die Schmelzpunkte der zu fügenden Werkstoffe.

Dadurch werden die Werkstoffe beim Fügen zwar mit dem flüssigen Lot benetzt, schmelzen selbst aber nicht auf. Um einer Oxidation entgegenzuwirken, wird beim Löten häufig mit Flussmitteln, Schutzgasen oder im Vakuum gearbeitet. Die Verbindungen, die beim Löten entstehen, sind unlösbar, stoffschlüssig, dicht und können sowohl Wärme als auch elektrischen Strom leiten.

Wie geht eigentlich Löten?

Das Löten basiert auf einem Benetzungsvorgang. Dafür werden die zu fügenden Teile und das Lot bis zur Arbeitstemperatur des Lots erhitzt. Anschließend werden die Werkstücke mit dem flüssigen Lot benetzt.

Das Lot breitet sich dadurch auf der Oberfläche der Werkstücke aus und dringt in das Gefüge der Grundwerkstoffe ein. Das Eindringen bewirkt, dass sich ein Teil des Grundwerkstoffgefüges löst und zusammen mit dem flüssigen Lot eine Legierung bildet. Dieser Vorgang wird als Diffusion bezeichnet. Damit eine möglichst optimale Lötverbindung entstehen kann, müssen die Oberflächen glatt, sauber und frei von Oxidschichten sein. Letzteres wird meist durch die Anwendung von Flussmitteln erreicht.

Der Abstand zwischen den beiden zu fügenden Werkstücken wirkt sich ebenfalls auf den Lötvorgang aus. Dadurch, dass die beiden Lötflächen dicht bei- oder aufeinanderliegen, wird das flüssige Lot in den Zwischenraum gezogen. In diesem Zusammenhang wird von der Kapillarwirkung gesprochen. Beträgt der Abstand zwischen den beiden Werkstücken weniger als 0,2 Millimeter, liegt ein Lötspalt vor. Ist der Abstand größer als 0,2 Millimeter, wird dies als Lötfuge bezeichnet.

Welche Lötverfahren gibt es?

Die Auswahl vom Lot und vom angewendeten Lötverfahren hängt zum einen von den zu fügenden Werkstoffen und zum anderen von der Art der späteren Beanspruchung oder Belastung ab. Dabei stehen beim Löten mehrere Verfahren zur Auswahl. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den Lötverfahren ergeben sich aus den Arbeitstemperaturen und der Art, wie das Lot zugeführt wird.

Die Arbeitstemperatur beschreibt die untere Grenze des Lötbereichs. Damit eine Lötverbindung angefertigt werden kann, müssen die zu fügenden Werkstücke und das Lot mindestens auf diese Arbeitstemperatur erwärmt werden. Die obere Grenze des Lötbereichs ist durch die maximale Löttemperatur festgelegt. Oberhalb dieser Temperatur wird das Lot unbrauchbar.

Je nach Arbeitstemperatur werden drei Lötverfahren voneinander unterschieden:

1.

Beim Weichlöten wird mit Temperaturen bis 450 Grad Celsius gearbeitet. Die mechanische Scherfestigkeit ist bei weichgelöteten Verbindungen vergleichsweise gering. Deshalb findet das Weichlöten fast nur beim Löten von Dichtungen und elektrischen Kontakten Anwendung.

2.

Beim Hartlöten bewegen sich die Arbeitstemperaturen in einem Bereich zwischen 450 und 1200 Grad Celsius. Wie fest hartgelötete Verbindungen sind, hängt von der Konstruktion und der Ausführung der Lötung ab. Grundsätzlich ist es aber möglich, die Festigkeit der Grundwerkstoffe zu erzielen.

3.

Beim Hochtemperaturlöten, kurz HTL, beträgt die Arbeitstemperatur mehr als 900 Grad Celsius. Gearbeitet wird entweder in einer Atmosphäre aus Schutzgas oder im Vakuum, Flussmittel werden nicht verwendet. Hochtemperaturgelötete Verbindungen enthalten kaum Poren oder Lunker und weisen meist die gleiche Festigkeit auf wie die Grundwerkstoffe.

Das HTL ist gut geeignet, wenn die Werkstücke später Schwingungen und vergleichbaren Belastungen standhalten müssen.Neben der Arbeitstemperatur ist die Art der Lotzufuhr ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal beim Löten. Erfolgt die Lotzufuhr mit angesetztem Lot, werden die Werkstücke an der Stelle, an der sie gelötet werden sollen, auf die erforderliche Arbeitstemperatur erwärmt. Anschließend wird das Lot geschmolzen, indem es mithilfe einer Wärmequelle wie dem Lötkolben mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird.

Beim Löten mit eingelegtem Lot werden die Werkstücke zusammen mit einem Lotformteil in einen Ofen gegeben. In dem Ofen werden die Werkstücke und das Lot dann auf Temperatur gebracht. Außerdem gibt es noch das Tauch- oder Schwalllöten. Hierbei werden die Werkstücke in ein Bad aus flüssigem Lot gegeben. Die Werkstücke erwärmen sich in dem Bad auf die erforderliche Löttemperatur und das flüssige Löt füllt den Spalt oder die Fuge automatisch aus.

 

Welche Lote werden verwendet?

Lote sind grundsätzlich Legierungen aus reinen Metallen. Ihre Schmelzpunkte sind niedriger als die Schmelzpunkte der zu fügenden Werkstoffe. Ähnlich wie bei den Lötverfahren wird dabei in Abhängigkeit zu den Arbeitstemperaturen zwischen folgenden Loten unterschieden:

  • Bei Weichloten liegt der Schmelzpunkt unter 450 Grad Celsius. Da Weichlote eine nur geringe Festigkeit aufweisen, halten sie Kraftübertragungen nicht stand. Deshalb beschränkt sich der Einsatzbereich von Weichloten hauptsächlich auf die Elektrotechnik. Erhältlich sind Weichlote in Form von Stangen, Drähten, Fäden, als Pulver und vermischt mit Flussmitteln als Pasten.

 

  • Hartlote schmelzen je nach Art und Zusammensetzung bei Temperaturen zwischen 450 und 1200 Grad Celsius. Sie werden vorrangig verwendet, um Teile aus Werkstoffen wie Eisen, Kupfer und Nickel miteinander zu verbinden. Um Aluminium und Aluminiumlegierungen zu löten, kommen üblicherweise die sogenannten Aluminiumbasislote zum Einsatz.
  • Hochtemperaturlote sind Hartlote mit Schmelzpunkten zwischen 800 und 1200 Grad Celsius. Meist handelt es sich bei den Loten um Nickel-Chromlegierungen, wobei Hochtemperaturlote generell eine hohe Reinheit aufweisen.

 

Welche Aufgabe haben Flussmittel beim Löten?

Flussmittel werden verwendet, um Oxidschichten auf den Lötflächen zu lösen und zu beseitigen. Außerdem sollen Flussmittel verhindern, dass sich beim Löten neue Oxidschichten bilden. Welches Flussmittel zum Einsatz kommt, hängt von den zu fügenden Werkstoffen und dem Lötverfahren ab.

Generell muss ein Flussmittel ausgewählt werden, bei dem die Wirkung vor Erreichen der Arbeitstemperatur einsetzt und über die maximale Löttemperatur hinaus anhält. Da ein Flussmittel nur zeitlich begrenzt wirkt, darf es immer erst kurz vor dem Lötvorgang aufgebracht werden.

Damit es zu keiner Korrosion kommt, müssen Flussmittelreste nach dem Löten beseitigt werden. Flussmittel sind flüssig, pulverförmig und als Pasten erhältlich, mitunter kommen aber auch Mischungen aus Loten und Flussmitteln zum Einsatz.

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