Löttechnik

Löten als eine der Technologien zur Herstellung dauerhafter Verbindungen ist eine einzigartige Möglichkeit, eine Vielzahl von Materialien zu verbinden – Metalle, Nichtmetalle sowie Kombinationen von Metall mit Nichtmetallen (Kohlenstoff, Legierung, Schnellarbeitsstahl, Nichteisenmetalle und deren Legierungen – Kupfer, Aluminium, Hartlegierungen, Halbleiter, Keramik usw.).

Die Qualität von Lötverbindungen hängt maßgeblich von den vorbereitenden Arbeiten ab: Reinigen der Oberflächen, Auftragen von Grundierungen, Einbringen des Lötmaterials, Vormontage des Produkts in Verbindungselemente und Testen des Lötmodus.

Die Reinigung von Oberflächen soll die Entfernung von Oxiden und fetthaltigen Verunreinigungen gewährleisten, die einen kapillaren Abtransport des Werkstückmaterials und des Lotes verhindern. Die Reinigung vor dem Löten erfolgt auf zwei Arten – chemisch und mechanisch. Mit der mechanischen Reinigung werden grobe Verschmutzungen (Rost, Oxide usw.) entfernt, mit der chemischen Reinigung Fett und leichte Verschmutzungen (Abwischen mit Alkoholen – Ethyl, Butyl, Methyl, spezielle Reinigungsmischungen).Im Falle einer chemischen Entfettung sollte die Notwendigkeit eines anschließenden Spülens der Zusammensetzung berücksichtigt werden.

Die mechanische Reinigung erfolgt mit einem Schleifstrahl (Sand, Kugel) für große Flächen, Metallbürsten, Drehmaschinen, Schleifmaschinen. Auch nach dem Trockenstrahlen ist eine Staubentfernung erforderlich. Um eine Neubildung von Oxiden zu vermeiden, sollte möglichst bald nach der Reinigung mit dem Löten begonnen werden.

Durch das Auftragen von Basislacken wird die Fließfähigkeit des Lotes verbessert. Am häufigsten werden Kupferbeschichtungen verwendet. Korrosionsbeständige Stähle werden zusätzlich vernickelt. Kupferüberzüge werden durch Löten oder elektrolytische Abscheidung aufgebracht.

Lot wird entweder in der Nähe des Spalts in Form von Draht, Profilfolie, Paste usw. oder direkt im Spalt platziert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Lot während des Lötvorgangs zuzuführen – manuell oder maschinell. Die Fixierung des Lotes erfolgt durch Kleben oder Schweißen.

Beim Auftragen von Lot im Spalt wird häufig das elektrische Abscheidungsverfahren verwendet (für Zinn, Titan, Kupfer, verschiedene Legierungen). Auch das Plasmaspritzen von Beschichtungen kommt zum Einsatz. Beim kontaktreaktiven Löten wird eine Folie (oder Sprühschicht) in den Spalt eingelegt und bildet so eine Kontaktpaarung mit dem Metall des Werkstücks.

Um nicht lötbare Oberflächen zu schützen, werden spezielle „Stopppasten“ aus Siliziumdioxid (Al2O3), Graphit, Zirkonoxid und anderen verwendet.

Vorfixierung von hergestellten Teilen, um einen bestimmten Abstand und eine bestimmte relative Position der Teile einzuhalten.Dabei können sowohl lösbare Verbindungen (Einbau in Geräte, Pressen) als auch Einkomponentenverbindungen (Erwärmung, Montage durch Punkt-, Widerstands- oder Lichtbogenschweißen) verwendet werden.

Konstruktionen für Lötverbindungen

Die Hauptparameter des Lötmodus sind:

• Löttemperatur,

• Erwärmungsrate,

• Zeit halten

• Druckkraft (zum Drucklöten),

• Kühlrate.

Die Löttemperatur wird auf der Grundlage des maximal zulässigen Wertes zum Löten dieser Materialien bestimmt und das Lot wird so ausgewählt, dass seine Liquidustemperatur 20–50 Grad unter der Löttemperatur liegt.

Aufheizgeschwindigkeit ist bei dünnwandigen Teilen unerlässlich. Sie wird empirisch ermittelt.

Die Haltezeit bei Löttemperatur wird ebenfalls empirisch ermittelt, da sie den Benetzungs- und Ausbreitungsprozess sicherstellen muss. Gleichzeitig wird davon abgeraten, den Wert unangemessen zu erhöhen, da dies zu einer Erosion des Metalls des Werkstücks durch die Einwirkung von geschmolzenem Lot führen kann.

Das Erhitzen zum Schmelzen des Lotes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen – manuell (mit Brennern, Lötkolben), in Öfen, induktiv und mit Kontaktmethoden.

Nach dem Löten muss eine Reinigung durchgeführt werden, die in der Regel in zwei Schritten erfolgt. Das erste ist die Beseitigung von Lötabfällen. Beim zweiten Schritt handelt es sich um das Abisolieren, um die beim Flussmittellötprozess entstandenen Oxidschichten zu entfernen. Bei mangelnder Haftung aggressiver Flussmittelrückstände kann es zu einer Schwächung der Lötstellen kommen.

Da die meisten Flussmittel wasserlöslich sind, können Sie sie am besten entfernen, indem Sie die Baugruppe in heißem Wasser (50 Grad oder mehr) abspülen. Am besten tauchen Sie die Baugruppe in Wasser, solange die gelöteten Teile noch heiß sind. Bei Bedarf kann das Flussmittel mit einer Drahtbürste leicht verrieben werden. Anspruchsvollere Methoden zur Flussmittelentfernung – feine Ultraschallreinigung – können verwendet werden, um die Einwirkung von heißem Wasser oder Dampf zu beschleunigen.

Manchmal ist es notwendig, das Flussmittel von den überhitzten Teilen des Lotes zu entfernen. In solchen Fällen ist das Flussmittel vollständig mit Oxiden gesättigt und wird grün oder schwarz. In diesem Fall muss es mit einer verdünnten Salzsäurelösung (Konzentration 25 %, Erhitzungstemperatur 60-70 Grad, Einwirkungszeit 0,5 ... 2 Minuten) entfernt werden. In diesem Fall müssen Sie alle Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit Säuren beachten.

Nachdem das Lot von Flussmittelrückständen gereinigt wurde, werden die Oxide entfernt. Die besten Reinigungsmittel sind die vom Hersteller des zum Löten verwendeten Lotes empfohlenen. Es können auch saure Lösungen verwendet werden, allerdings zerstört beispielsweise Salpetersäure beim Ätzen Silberlote.

Nach dem Entfernen des Flussmittels und der Oxide können die Lötstellen einer Reihe weiterer Nachbearbeitungsvorgänge unterzogen werden – Polieren oder Ölkonservieren.

Fehler beim Lötvorgang ähneln denen beim Schweißen: nicht tropfende, nichtmetallische Einschlüsse, Poren und Hohlräume, Risse. Nichtlöten kann auftreten, wenn der Spalt und die Erwärmung ungleichmäßig sind, wenn keine ausreichende Benetzung erfolgt oder kein Gasaustritt vorhanden ist.

Nichtmetallische Einschlüsse in der Lötstelle entstehen bei der Wechselwirkung des Lotes mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff, durch die Wechselwirkung des Flussmittels mit dem Metall des Werkstücks bei längerer Erwärmung und bei schlechter Vorreinigung der Oberflächen. Bei großen Spalten und wenn die Löslichkeit von Gasen während der Schweißnahtkristallisation abnimmt, können sich Poren und Hohlräume bilden.

Risse können durch thermische Spannungen beim Abkühlen von Teilen oder durch die Bildung spröder intermetallischer Verbindungen entstehen.

Durch die Einhaltung des Lötregimes, eine gründliche Reinigung und die Sicherstellung eines optimalen Abstands zwischen den zu lötenden Teilen wird das Risiko von Defekten an den Lötstellen deutlich reduziert.

Siehe auch: Lötstifte und Drähte