FT1_12
Löten
Löten
Nenne die Verfahrensprinzipien des Lichtbogenlöten
Plasmalöten
MIG-Löten
Gleich aufgebaut wie die gleichnamigen Schweißverfahren, jedoch mit Zusatzwerkstoffen die bei deutlisch geringeren Temperaturen schmelzen.
Nenne Anwendungsgebiete des Lichtbogenlöten
Nahezu alle Industriebereiche
Weit verbreitet in der Automobilindustrie (Karosserieteile und Crashverstärkungen)
Rohrlötungen
Nenne die gebräuchlichsten Stoßformen beim Löten
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Anwendungsbgebiete, die Vorteile und die prinzipiellen Gestaltungsrichtlinien von Überlappstößen
Anwendungsgebiete:
• dünne Bleche
• dünne Rohre
• ...
Vorteile:
• optimale Überlappungslänge einstellbar
Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien:
vermeiden von
• konstruktiven Kerben
• konstruktiven Zusatzspannungen
• Steifigkeitssprüngen
• ...
Verbessere und nenne die Merkmale folgender ungünstiger überlappstöße
Schauste
Nenne die Anwendungsgebiete, Vorteile und Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien von Stumpfstößen.
Anwendungsgebiete:
•bei unmöglichen Überlappstoß
Vorteile:
• Verdickung der Fügestelle vermeidbar
Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien:
vermeiden von
• konstruktiven Kerben
• konstruktiven Zusatzspannungen
• Steifigkeitssprüngen
• ...
Erstelle günstigere Stumpfstöße als der folgend gezeigt und nenne Merkmale, die es verbessert.
Schauste
Welche Spaltverläufe können beim Löten auftreten?
Paralleler Spalt
Verengender Spalt
Erweiternder Spalt
Wie wird das Lot in folgenden Spalten den Spalt ausfüllen?
Schauste
Was ist bei nicht parallelen Spalten zu beachten?
Der Winkel zwischen den Oberflächen
Wie verhalten sich das Lot bei folgendem Spalt und wie könnte er besser gestaltet werden
Schauste
Welche Rauhtiefenbereiche sollten vor dem Löten erreicht werden? Wie können sie erreicht werden und wie sollten die Riefen ausgerichtet sein?
günstiger Rautiefenbereich Rz = 1,6 - 25 µm
bedingt günstiger Rautiefenbereich RZ = 25 - 100 µm
Erreichbar durch Schlichtdrehen, Schleifen, Genauschmieden
Lotfließrichtung entlang der Riefen
Nenne die drei Lotapplikationsformen
Lotformteil
Lot in Verbindung mit organischem Binder
Sonderformen
Nenne Beispiele für Lotformteile
• Drahtabschnitte
• Drahtringe
• Scheiben
• Blechstanzteile
• gewebtes Lotnetz
Nenne Beispiele für Lotapplikationsformen in Form von "Lot in Verbindung mit organischem Binder"
• Lotpaste
• Lotvlies
• Lot-Tape
• Braze-Skin
• Siebdruck
• Spachteln
• Tauchen
Nenne Beispiele für Sonderformen der Lotapplikation
• PVD – Beschichtung
(Physical Vapour
Deposition)
• CVD – Beschichtung
(Chemical Vapour
Deposition)
• Plasma-/Kaltgasspritzen
• Ionenplattieren
Nenne die drei Prinzipien der Lotpositionierung und beschreibe, wie die folgenden Geometrien dadurch verbessert werden können
Schauste
Was sind Indikatoren, die für das Löten als auszuwählende Fügeart sprechen
- Unterschiedliche Werkstoffe verbinden
- Zahlreiche Fügestellen
- Verzug soll vermieden werden
- Während des Fügevorgangs soll eine Wärmebehandlung realisiert werden
- Verdeckte Fügestellen
- Großflächige Verbindungen
Lötbarkeit Kriterien nach DIN 8514
Löteignung - Werkstoffeignung
Lötsicherheit - Konstruktionseigenschaft (Ist die Konstruktion gelötet sicher?)
Lötmöglichkeit - Fertigung (Ist das Löten hier konstruktiv möglich?)
Ist auch nur eine dieser Anforderungen nicht oder nicht ausreichend erfüllt, ist die Lötbarkeit des Bauteils als solches in Frage gestellt.
Eigenschaften des Lötens
- fast alle Werkstoffe sind möglich
- viele Zusatzwerkstoffe bieten viele einstellbare Eigenschaften der Lötverbindung
- Zusatzwerkstoff wird aufgeschmolzen (Schmelzlöten) oder aufdiffundiert (Diffusionslöten). Der Prozess läuft bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des zu verbindenden Werkstoffes ab.
- Das Lot ist (im Gegensatz zum Schweißen) nicht zwingend artähnlich zum Grundwerkstoff
Was ist ein Lot?
Als Lot wird eine zum Löten geeignete metallische Legierung oder ein reines Metall bezeichnet.
Was ist Löten?
Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen oder Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht.
Die Temperatur des Schmelzbeginns (Solidustemperatur) des Grundwerkstoffes wird dabei nicht erreicht.
Was ist die Arbeitstemperatur im Bezug aufs Löten?
Die Arbeitstemperatur ist die niedrigste Temperatur der Lötstelle, bei der das Lot den Grundwerkstoff benetzt (bzw. beim Diffusionslöten durch Grenzflächenreaktionen die flüssige Phase entsteht).
Was ist der Schmelzbereich im Bezug aufs Löten?
- Bereich zwischen Schmelzbeginn (Solidustemperatur) ...
- ... und vollständiger Verflüssigung (Liquidustemperatur)
Schildere den Vorgang des Lötens in normaler Athmosphäre.
1. Ungesättigte Bindungskräfte unter Vakuumbedingungen
2. Bildung einer Oxidhaut durch Anlagerung von Gasmolekülen. Aktivität der Oberfläche geht verloren
3. Entfernung der Schicht durch verschiedene Verfahren (Flussmittel, Ultraschall, u.a.) Vermeidung weiterer Oxidschichten
4. Aufbringung von Lot auf die benetzte Oberfläche, Verdrängung des Flussmittels
5. Absättigung freier Bindungskräfte, Adhäsive Bindung zwischen Lot und Substrat
6. Diffusion und Legierungsbildung zwischen Lot und Substrat, dadurch Verstärkung der Haftung, anschließend Abkühlung und Erstarrung des Lotes
4.
Beschreibe die Wechselwirkung zwischen dem Lot und dem Grundwerkstoff
Das Lot löst den Grundwerkstoff, dadurch entsteht ein Änderung der Zusammensetzung des Lots
Das Lot diffundiert in den Grundwerktstoff ein, dadurch ensteht eine Änderung der Zusammensetzung des Grundwerkstoffs
Die Lösungsgeschwindigkeit ist wesentlich größer als die Diffusionsgeschwindigkeit, daher sind die Diffusionsbereiche im Grundwerktstoff (insbesondere bei Hart- und Temperaturlötvorgängen) relativ schmal.
Kategorisiere die Lötverfahren nach Temperatur
Weichlöten: TLiq < 450 °C
Hartlöten: 450 °C < TLiq < 900°C
Hochtemperaturlöten: TLiq >900 °C
Kategorisiere die Lötverfahren nach Verfahrenstechnik
Spaltlöten (< 200 µm bzw. < 500 µm)
Fugenlöten (> 500 µm)
Diffusionslöten
Auftraglöten
Kategorisiere die Lötverfahren nach Energieträgern
Löten durch feste Körper
Löten in Flüssigkeit
Löten durch Gas
Löten durch Gasentladung
Strahlungslöten
Löten durch elektrischen Strom
Ordne dem Diagramm die einzelnen Lot-Elemente zu
Schauste
Nenne die Anwendungsbereiche des Weichlötens
Einsatz in
–Elektro- und Elektronikindustrie
–Versorgungstechnik
–Leichtmetallfügen
Nahezu keine Relevanz für den Maschinenbau
Ordne dem Diagramm die Lot-Metalle zu
Schauste
Nenne die Lotgruppen die für Leichtmetalle zur Verfügung stehen:
Lote auf Aluminiumbasis:
Lote auf der Basis Aluminium-Silizium
Lote auf der Basis Aluminium-Silizium-Zinn
Es werden hauptsächliche Lote auf der Basis Aluminium-Silizium in modifizierter Form angewendet
Lote auf Kupferbasis:
Lote dieser Gruppe zeichnen sich durch sehr gute Fließeigenschaften aus, die durch Gehalte von Ti, Cr, Mn, Si, V, Al und Zn der Grundwerkstoffe beeinträchtigt werden
Lote auf Silberbasis
Lote auf Silber-Basis können zum Fügen fast aller Materialien eingesetzt werden (Eisen und Nicht-Eisenwerkstoffe), außer für Aluminium und Magnesium. Es sind Spalte zwischen 0,05 und 0,13 mm Notwendig
Nenne wichtige Eigenschaften, die Lote auf Al-Si Basis betreffen
Einsatz verschiedener Modifikationen von Al-Si-Loten
die Gasatmosphäre muss inert sein
reduzierende Schutzgase sind nicht in der Lage, das Oxid zu spalten
unter Schutzgas ist die Verwendung von Flussmitteln nötig
Problematik beim Al-Löten ist die Nähe von Arbeitstemperatur und Schmelzpunkt der Al-Legierungen
Einsatztemperatur zwischen 580 °C und 620°C
Nenne wichtige Eigenschaften für Lote auf Kupferbasis
vergleichsweise geringe Festigkeit
korrosionsbeständig gegenüber Warmwasser (O2-, CO2-arm) und Trinkwasser (Cl-Gehalt)
kostengünstig
oxidationsunempfindlich
Einlöten von Hartmetallen und Diamant möglich
Einsatztemperatur zwischen 825 °C und 1085 °C
Nenne zwei Typoische Anwendungsgebiete für Kupferbasislote und die Lötathmosphären
Wärmetauscher aus Edelstahl (Schutzgas)
Großküchenbräter aus Kupfer und Edelstahl (Vakuum)
Nenne wichtige Eigenschaften von Loten auf Silberbasis
fast alle Werkstoffe außer Al und Mg
keine Einschränkung hinsichtlich der Aufheizung
Spalte zwischen 0,05 und 0,13 mm notwendig
Lote dieser Gruppe weisen i.a. gute Fließeigenschaften auf
Arbeitstemperaturen zwischen 765 – 980 °C
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Lernkarten
Warum existiert eine Maximallötzeit beim Löten mit Flussmitteln?
Lösungsvermögen der Flussmittel ist begrenzt.
Nach ca. 5 Minuten kann das Flussmittel keine Oxide mehr aufnehmen.
Bei Flammlötung sollte die Zeit 2 Min. nicht überschreiten,
Bei Löten unter Schutzgas mit Flussmittel kann die maximalzeit vervielfacht werden
Welche Unterschiede werden beim Löten mit Schutzgasen gemacht?
Es wird in Löten mit reduzierenden und inerten Schutzgasen unterschieden
Wie funktionieren reduzierende Schutzgase und wie laufen die Reaktionen ab?
Wirkung Auflösen der Metalloxide während der Aufheizphase, Auflösung erfolgt durch chem. Reaktion mit den reduzierenden Bestandteilen des Schutzgases.
FeO + CO → Fe + CO2
FeO + H2 → Fe + H2O
Cr2O3+ 3H2 → Cr + 3H2O
Wie setzen sich reduzierende Schutzgase zusammen und wie werden sie hergestellt?
Zusammensetzung
prozentualer Anteil an H2,
prozentualer Anteil an CO,
Mischung dieser Gase
Herstellung: partielle Verbrennung von herkömmlichen Brennstoffen (Propan, Erdgas, Stadtgas) mit Luft
Wie Wirken inerte Schutzgase beim Löten? Nenne Beispiele für Inerte Schutzgase
Wirkung
keine chemische Bindung mit den zu lötenden Werkstoffen bzw. Loten
Verhindern der Oxidneubildung
Aufreißen der dünnen Oxidfilme, die dann vom Lot unterwandert und abgelöst werden können.
Beispiele: alle Edelgase (Argon, Helium, ...)
Nenne die Verschiedenen Einteilungen von Vakuum und definiere den Begriff Vakuum
Grobvakuum 1000 - 1 mbar
Feinvakuum 1 - 10-3 mbar
Hochvakuum 10-3 - 10-7 mbar
Ultrahochvakuum < 10-7 mbar
Definition: Der Zustand in einem gasgefüllten Raum bei Drücken
unterhalb des Normaldrucks wird als Vakuum bezeichnet.
Nenne die Vorteile und Wirkungsweisen vom Löten im Vakuum
Vorteile:
keine Verwendung von Flussmittel
hochwertige Lötstelle mit guten Festigkeitseigenschaften
Bauteile bleiben metallisch blank
Lötbarkeit von Werkstücken mit sehr beständigen Oxiden wie Ta, Va, Ti, B, Zr, Al
Wirkung:
Verhindert aufgrund des geringen Anteils an Wasserdampf und O2 die Oxidneubildung.
Während der Erwärmung verdampfen Oxide aufgrund ihres geringeren Dampfdruckes gegenüber den Metallen.
Nenne die Eigenschaften von Vakuumöfen
höchste Qualität der Fügeverbindungen gleichmäßiges Erwärmen ohne örtliche Überhitzung
automatische Prozesssteuerung
besonders geeignet zum Löten von titanstabilisierten Stählen und CrNi-Stählen mit Ni-Basisloten
Kosten 2 bis 3 mal so hoch wie bei Schutzgasofen
Nenne die verschiedenen Erwärmungsmöglichkeiten (Erwärmungseinrichtungen) beim Hart- und Hochtemperaturlöten
häufig:
Flammlöten (nur zum Hartlöten geeignet)
Induktionslöten
Widerstandslöten
Ofenlöten
seltener und teuer:
Löten durch Flüssigkeit
Löten durch Strahl
Löten durch Lichtbogen
Nenne die Eigenschaften vom Ofenlöten
einsetzbar beim Hart- und Hochtemperaturlöten
Flussmittel, Schutzgas und Vakuum sind verwendbar
Hochtemperaturlöten im Fein- und Hochvakuum oder im Durchlaufofen unter reduzierenden Schutzgasen
Nenne die Verschiedenen Vakuumofenarten mit Ihren Eigenschaften
Heißwandofen:
von außen beheizte Retorte
unter Atmosphärendruck ->Implosionsgefahr
Vermeidung: Druckgasentlastung
Kaltwandofen:
wassergekühlter Kessel
Heizkammer im Innenraum
Heizelemente aus Wolfram o. Graphit
Strahlungsbleche aus Molybdän
Vorteile vom Ofenlöten
Lötteile bleiben Spannungs- bzw. Verzugsfrei
Werkstücke komplizierter Form können gelötet werden.
Wärmebehandlung kann im Lötprozess integriert werden.
Welche Wärmequellen werden beim Flammlöten eingesetzt
Gasbeheizter Brenner (Brenngas – Luft- bzw. - Sauerstoffgemisch)
„Schweißbrenner“ (Acetylen - Sauerstoffgemisch, neutral bis leicht reduzierend)
Propan - Luft oder Propan - Sauerstoff möglich
Wie kann das Flammlöten betrieben werden und wo wird das Flammlöten eingesetzt? Nenne Bsp. für Flammlötanlagen
Das Flammlöten kann von Hand und automatisch betrieben werden
Großer Einsatzbereich: Kupferrohrinstallation
–in der Kälte- und Klimatechnik
–im Klein- und Großapparatebau
–bei Sanitär- und Heizungsinstallationen
–Gas- und Flüssiggasinstallationen im
Hausbereich
Automatisiertes Flammlöten mit Einzel- oder Mehrbrennern erfolgt
auf Rundtisch-Lötanlagen
auf Fahrwagen-Lötanlagen
auf Förderband-Lötanlagen
Beschreibe das Verfahrensprinzip des Induktionslöten
Induktionsspulen erzeugen ein hochfrequentes, elektromagnetisches Wechselfeld. Dadurch werden hohe Wirbelströme I im Werkstück induziert, die aufgrund des elektrischen Widerstandes R des Werkstückes zu einer Heizleistung P führen, die in die Wärmemenge Q umgesetzt wird.
Nenne die Formeln zur Berechnung der Erwärmung eines Bauteils mittels Induktionslöten
\(P =R* I^2\)
\(Q = P*t = R*I^2*t\)
P: Heizleistung
Q: Wärmemenge
I: Wirbelströme
R: El. Widerstand
Nenne die Bestandteile von Induktionsanlagen und die Vorteile einer induktiven Erwärmung
Bestandteile der Induktionslötanlage:
Mittel- und Hochfrequenzgeneratoren mit 5 - 10 kHz bzw. > 100 kHz
Induktionsspulen: wassergekühlte Kupferspulen
Vorteile der induktiven Erwärmung:
hohe mögliche Aufheizraten
kurze Gesamtprozesszeiten
einfach zu automatisieren
geringe Verlustwärme
exakte, gezielte Energieeinbringung
Für welches Löten wird Induktionslöten verwendet
Hauptsächlich Hartlöten
Es existieren aber auch Anwendungen im Hochtemperaurlötbereich wie das induktive Beschichten nach dem Brazecoat Verfahren oder das Breitspaltlöten.
Nenne das Prinzip, das Einsatzgebiet und die Berechnungsformel der Wärmemenge beim Widerstandslöten
Prinzip
Genutzt wird die durch den Joule-Effekt erzeugte Wärme. Die Wärmemenge
Q entsteht in stromdurchflossenen elektrischen Leitern und ist abhängig von
deren Widerstand R, der Stromstärke I und der Zeit t
\(Q=I^2*R*t\)
Der Widerstand entsteht beimÜbergang starker Wechselströme mit niedriger Spannung an den Berührflächen von Elektrode und Werkstück bzw. zweier Werkstücke.
Einsatzgebiet
Überlappungen
Auflöten von Hartmetallplatten
Starkstromtechnik
Nenne die Verfahrensvarianten des Widerstandslöten
Löten mit Innenwiderstandserwärmung
Löten mit Kontaktwiderstandserwärmung
Nenne die Eigenschaften des Elektronenstrahllöten
Erwärmung im Vakuum durch einen Elektronenstrahl
Aufgrund hoher Energiedichte können an großen Bauteilen begrenzte Lötstellen auf Löttemperatur bei geringer thermische Beeinflussung erwärmt werden.
Sehr kostenintensives Verfahren
Nenne die Eigenschaften des Laserstrahllötens
Anwärmen der Fügeteile und Aufschmelzen des Lots durch einen auf die Lötstelle fokussierten Laserstrahl
berührungslose Wärmeübertragung ohne Verunreinigungen durch Lötwerkzeuge
exakte Fokussierung und hohe Leistungsdichte
hohe Qualität der Lötstellen mit hoher Prozesssicherheit
Nenne typische Anwendungsgebiete für das Laserstrahllöten
Fügen von elektrischen und elektronischen Baugruppen
Bauelemente in der Automobilindustrie
Nenne die Verfahrensprinzipien des Lichtbogenlöten
Plasmalöten
MIG-Löten
Gleich aufgebaut wie die gleichnamigen Schweißverfahren, jedoch mit Zusatzwerkstoffen die bei deutlisch geringeren Temperaturen schmelzen.
Nenne Anwendungsgebiete des Lichtbogenlöten
Nahezu alle Industriebereiche
Weit verbreitet in der Automobilindustrie (Karosserieteile und Crashverstärkungen)
Rohrlötungen
Nenne die gebräuchlichsten Stoßformen beim Löten
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Formeln für die zulässige Belastung und optimale Gestaltung des folgenden Stoß
Schauste
Nenne die Anwendungsbgebiete, die Vorteile und die prinzipiellen Gestaltungsrichtlinien von Überlappstößen
Anwendungsgebiete:
• dünne Bleche
• dünne Rohre
• ...
Vorteile:
• optimale Überlappungslänge einstellbar
Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien:
vermeiden von
• konstruktiven Kerben
• konstruktiven Zusatzspannungen
• Steifigkeitssprüngen
• ...
Verbessere und nenne die Merkmale folgender ungünstiger überlappstöße
Schauste
Nenne die Anwendungsgebiete, Vorteile und Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien von Stumpfstößen.
Anwendungsgebiete:
•bei unmöglichen Überlappstoß
Vorteile:
• Verdickung der Fügestelle vermeidbar
Prinzipielle Gestaltungsrichtlinien:
vermeiden von
• konstruktiven Kerben
• konstruktiven Zusatzspannungen
• Steifigkeitssprüngen
• ...
Erstelle günstigere Stumpfstöße als der folgend gezeigt und nenne Merkmale, die es verbessert.
Schauste
Welche Spaltverläufe können beim Löten auftreten?
Paralleler Spalt
Verengender Spalt
Erweiternder Spalt
Wie wird das Lot in folgenden Spalten den Spalt ausfüllen?
Schauste
Was ist bei nicht parallelen Spalten zu beachten?
Der Winkel zwischen den Oberflächen
Wie verhalten sich das Lot bei folgendem Spalt und wie könnte er besser gestaltet werden
Schauste
Welche Rauhtiefenbereiche sollten vor dem Löten erreicht werden? Wie können sie erreicht werden und wie sollten die Riefen ausgerichtet sein?
günstiger Rautiefenbereich Rz = 1,6 - 25 µm
bedingt günstiger Rautiefenbereich RZ = 25 - 100 µm
Erreichbar durch Schlichtdrehen, Schleifen, Genauschmieden
Lotfließrichtung entlang der Riefen
Nenne die drei Lotapplikationsformen
Lotformteil
Lot in Verbindung mit organischem Binder
Sonderformen
Nenne Beispiele für Lotformteile
• Drahtabschnitte
• Drahtringe
• Scheiben
• Blechstanzteile
• gewebtes Lotnetz
