Löten von Kontakten und Drähten

Löten ist der Vorgang des Verbindens von Metallen im festen Zustand mit Loten, die beim Schmelzen in den Spalt fließen, die zu lötenden Oberflächen benetzen und beim Abkühlen erstarren und eine Lötnaht bilden.

Das Löten erfolgt bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Materialien der zu verbindenden Teile. Gleichzeitig sollte die Temperatur des zum Löten verwendeten Lotes etwas höher als der Schmelzpunkt sein und die Temperatur der zu verbindenden Teile sollte nahe an der Schmelztemperatur des Lotes liegen. Die Einhaltung dieser Bedingung ist notwendig, um eine solche Beweglichkeit des Lotes zu erreichen, die das Füllen der Lücken in den Nähten zwischen den Kontaktelementen und die Umströmung ihrer Oberflächen gewährleistet.

Eine qualitativ hochwertige Lötverbindung kann nur erreicht werden, wenn das Lot die Kontaktflächen der zu verbindenden Elemente benetzt, außerdem über eine hohe Kapillarwirkung verfügt und die Lücken zwischen den zu verbindenden Elementen füllt.

Die metallurgische Methode zum Verbinden von Teilen mit Lot mit einem Schmelzpunkt unter 450 °C wird als Weichlöten bezeichnet. Die Haftung des Lots am Metall erfolgt aufgrund der Adhäsion des Lots am Metall. Es ist zu beachten, dass der Schmelzpunkt des Lotes beim Weichlöten bedingt mit 450 °C angenommen wird.

Als Löten wird die Herstellung von Kontaktverbindungen mit Lot mit einem Schmelzpunkt über 450 °C bezeichnet. Die Bindung des Lots an das Metall erfolgt in diesem Fall sowohl durch Adhäsion als auch durch Diffusion des Lots in das Metall.

Beim Löten kommt es nahezu nicht zum Schmelzen der verbundenen Elemente, sodass sich Lötverbindungen leichter reparieren lassen.

Durch Hartlöten werden Verbindungen zwischen praktisch jedem gleichen Metall oder einer Kombination unterschiedlicher Metalle hergestellt.

Kupfer gehört zu den Metallen, die sich gut löten lassen. Der Zusatz von Legierungselementen zu Kupfer erschwert jedoch den Lötprozess, da das Vorhandensein von Verunreinigungen im Kupfer die Eigenschaften von Oxidschichten verändert, die der Bildung einer zuverlässigen Verbindung im Wege stehen. Darüber hinaus reagieren Verunreinigungen in Kupferlegierungen beim Löten und bilden spröde Verbindungen. In diesem Zusammenhang müssen Flussmittel und Lote bei der Herstellung von Kontaktverbindungen sorgfältig ausgewählt werden.

Das Hartlöten von Aluminium stellt zwei große Herausforderungen dar. Erstens gibt es auf Aluminium einen feuerfesten Oxidfilm, und zweitens hat Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei relativ geringer Wärmekapazität und einem großen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Daher muss beim Löten von Aluminium-Kontaktelementen die Erwärmung lokal erfolgen, die Wahl des Flussmittels muss in Abhängigkeit von den in das Metall eingebrachten Legierungszusätzen erfolgen.

Die Eigenschaften der verschiedenen zu verbindenden Metalle oder ihrer Kombinationen bestimmen sowohl den technologischen Prozess des Lötens als auch die beim Löten verwendeten Lote, Flussmittel und Geräte.

Geschweißte Kontaktstruktur

Das Hartlöten hat viele Gemeinsamkeiten mit dem Schmelzschweißen, es gibt jedoch grundlegende Unterschiede zwischen beiden. Befinden sich beim Schweißen Haupt- und Zusatzmetall im geschmolzenen Zustand im Schweißbad, so schmilzt das Hauptmetall beim Löten nicht.

Im Allgemeinen handelt es sich beim Löten um einen Komplex metallurgischer und physikalisch-chemischer Prozesse, die an der Grenze zwischen dem festen Grundmetall und dem flüssigen Metall – dem Lot – ablaufen. Abhängig von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Grundmaterials und des Lots sowie den Bedingungen Je nach Art und Weise des Lötens weist die zwischen ihnen gebildete Verbindung eine andere Struktur auf. Es ist bekannt, dass die Voraussetzung für die Verbindung des Grundmetalls mit dem Lot die Haftung ist. Beim Benetzen einer sauberen Metalloberfläche mit Lot und der anschließenden Erstarrung laufen folgende Prozesse ab.

Wenn die Bestandteile des Lotes nicht mit dem Grundmetall interagieren, bevor sie sich darin auflösen, entstehen interkristalline Bindungen zwischen dem Lot und diesem Metall. Die Bindungsstärke des ausgehärteten Lotes zum Grundmetall kommt der Festigkeit des Lotes selbst nahe. Dies liegt daran, dass das Lot alle Unregelmäßigkeiten und Mikrokanäle ausfüllt, wodurch eine entwickelte Haftfläche entsteht, die die sichtbare Kontaktfläche deutlich überschreitet.

Für den Fall, dass bei der Löttemperatur oder bei niedrigeren Temperaturen die Auflösung eines Metalls in einem anderen möglich ist, kommt es neben interkristallinen Bindungen zu einer Diffusion von Lotatomen in das gelötete Metall und umgekehrt. Die gegenseitige Diffusion von Lot und Lotmetall ist äußerst temperaturempfindlich. Daher ist die Entwicklung dieses Prozesses von der Löttemperatur und der Erhitzungsdauer abhängig. Bei bestimmten Temperaturen bilden die Schweißgut- und Lotkomponenten an der Verbindungsgrenze intermetallische Schichten.

Die Struktur der durch Löten hergestellten Kontaktverbindung ist eine Fläche, die aus einer Schicht aus gegossenem Lot besteht, die dem Spalt zwischen den zu verbindenden Elementen entspricht und auf beiden Seiten von den Produkten der Wechselwirkung des Lots mit den Grundmetallen – intermetallischen Zwischenprodukten – umgeben ist Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung – und Bereiche gegenseitiger Verteilung.

Die Struktur der Lötverbindung: 1 – verbundene Drähte; 2 – Korrosionszonen; 3 – intermetallische Schichten; 4 – Lot; 5 – Diffusionszone

Löten von Aluminiumdrähten

Der Anschluss und die Abzweigung von Massivdrähten mit einem Querschnitt von 2,5 - 10 mm2 durch Löten erfolgt, nachdem die Enden des Kerns zuvor mit einer Doppeldrehung verbunden wurden, so dass an der Berührungsstelle der Kerne eine Nut entsteht. Die Verbindungsstelle wird mit der Flamme eines Propan-Butan-Brenners oder einer Benzinlampe auf die Temperatur erhitzt, bei der das Lot zu schmelzen beginnt. Anschließend reiben Sie die Verbindungsflächen mühsam mit einem in die Flamme eingeführten Lötkolben ab. Durch die Reibung wird die Nut beim Erhitzen der Verbindung von Verunreinigungen gereinigt und verzinnt. Auf diese Weise wird die gesamte Verbindung abgedichtet.

Lötverbindung und Abzweigung von Massivdrähten

Verbindung, Anschluss und Abzweigung von isolierten Aluminiumdrähten durch Löten, hergestellt nach schrittweisem Schneiden der Kontaktflächen von Aluminiumdrähten und deren Vorverzinnung. Die Enden der Venen werden in spezielle Formen eingeführt und so in der Mitte und in der Mitte des Röhrenteils platziert, dass sie sich berühren. An den Drähten sind Schutzschirme angebracht, um die Isolierung der angeschlossenen Drähte vor der Einwirkung der Flamme zu schützen. Bei großen Leitungsquerschnitten kommen zusätzlich Kühler zum Einsatz. Die Innenflächen der Formen werden mit Kaltfarbe vorgestrichen oder mit Kreide eingerieben. Die Stellen, an denen die Drähte in die Matrize eintreten, sind mit Asbestplatten oder -schnüren abgedichtet, um ein Austreten von Lot zu verhindern.

Vor dem direkten Flammlöten wird der mittlere Teil der Matrize erhitzt, dann wird Lot in die Flamme eingeleitet, das durch Schmelzen die Matrize bis zur Lochoberkante füllt.

Die Abbildung zeigt eine zum Löten vorbereitete Verbindung. Das Lotgussverfahren wurde entwickelt und angewendet. Bei dieser Methode werden vorbereitete Adern mit Fasen im Winkel von 55° verlegt. Form, so dass zwischen ihnen ein Abstand von etwa 2 mm verbleibt. Die übrigen Vorgänge zur Vorbereitung des Drahtes für die Verbindung ähneln denen, die bei der Schmelzverbindung durchgeführt werden.

Im Tiegel werden 7-8 kg Lot geschmolzen und auf ca. 600 °C erhitzt (um ein schnelles Abkühlen zu vermeiden). Zwischen dem Tiegel und der Stelle, an der das Lot gegossen wird, ist eine Lotablaufwanne installiert, die an den freiliegenden Teilen der Drähte befestigt wird.Durch das Angussloch wird Lot in die Form gegossen, bis die Kanten der Kerne geschmolzen sind und die Form gefüllt ist. Es wird empfohlen, das Lot umzurühren und den Oxidfilm mit einem Schaber von den Enden der Kerne abzukratzen. Die Lötzeit beträgt nicht mehr als 1 – 1,5 Minuten.

Litzendrähte mit darauf montierten Formen, vorbereitet zum Löten: 1 – Drahtisolierung, 2 – Schutzschirm, 3 – Form, 4 – verlegter Draht, 5 – Asbestdichtung.

Verbindung von Aluminiumkabelleitern durch Löten durch Eingießen von geschmolzenem Lot: a – Gesamtansicht des Lötprozesses, b – Schablone zum Dekorieren der Enden der Drähte; c – fertiger Anschluss, 1 – Löten, 2 – Lötpunkte

Löten von Kupferdrähten

Die Technologie zum Verbinden und Anschließen von Kupferdrähten durch Löten ist dieselbe. Das Löten von Drähten mit einem Querschnitt von 1,5 bis 10 mm2 erfolgt mit einem Lötkolben und bei einem Querschnitt von 16 bis 240 mm2 mit einem Propan-Butan-Brenner oder einer Lötlampe. Der Lötvorgang besteht aus dem Eintauchen in geschmolzenes Lot oder dem Aufgießen von geschmolzenem Lot auf die Lötstelle.

Der Anschluss und die Verzweigung von Kupferdrähten bis 10 mm2 durch Löten erfolgt nach der Vorbereitung ihrer Kontakte. Die Adern werden verdrillt, mit Kolophonium bedeckt, die Lötstelle wird mit einem Lötkolben erhitzt, indem das Lot an der Lötstelle geschmolzen wird oder die Verbindung in ein Lötbad getaucht wird. Nachdem die Verbindung mit Lot benetzt und die Lücken zwischen den Lötenden damit gefüllt sind, hört die Erwärmung der Verbindung auf.

Der Anschluss und die Abzweigung von Kupferdrähten mit einem Querschnitt von 4 bis 240 mm2 erfolgt durch Löten unter Verwendung von Kontaktarmaturen, dies erfolgt durch Bewässerung.Dazu wird Lot in Graphit- oder Stahltiegeln in einem Elektro- oder Gasofen auf eine Temperatur von 550-600°C erhitzt.

Für den Anschluss oder Abschluss vorbereitete Drähte werden vorverzinnt und dann in eine Hülse oder Aderendhülse gesteckt. Die Leiterverbindung befindet sich in der Mitte der Hülse. Anschließend wird der Kern so in den Bohrer eingeführt, dass sein Ende bündig mit dem Ende des Rohrabschnitts der Spitze abschließt. Um ein Austreten von Lot auf den Kern zu vermeiden, wird Asbest zwischen das Ende der Hülse (Spitze) und den Rand der Isolierung gewickelt. Die Fuge ist horizontal. Die Spülung des Lots wird fortgesetzt, bis das Volumen zwischen Kern und Spitze gefüllt ist, jedoch nicht länger als 1,5 Minuten. Am Ende des Lötvorgangs sofort (bis das Lot abgekühlt ist) die Hülse mit einem mit Lötsalbe befeuchteten Tuch abwischen, um Lötflecken zu entfernen und zu glätten.

Das Löten verschiedener Metalldrähte erfolgt mit der gleichen Technologie wie das Verbinden zweier Aluminiumdrähte. Bei der Vorbereitung der Enden von Aluminiumdrähten zum Löten werden deren Enden in einem Winkel von 55° abgeschrägt oder abgestuft und anschließend verzinnt. Das Löten erfolgt durch direktes Aufschmelzen in der Form oder durch Vergießen mit vorgeschmolzenem Lot. Der Anschluss und die Abzweigung von Aluminium-Litzen- und Massivleitern kann auch in verzinnten Kupferdurchführungen erfolgen.