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2010 Ipsen International GmbH (Vakuum-)Löten M. Rink Verfahrenstechnik IPSEN International GmbH 17. Februar 2014.

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1 2010 Ipsen International GmbH (Vakuum-)Löten M. Rink Verfahrenstechnik IPSEN International GmbH 17. Februar 2014

2 MRi 2010 Seite 2 Begriffe der Löttechnik (1/2) Thermisches Füge- oder Beschichtungsverfahren Schmelzen eines Lotes oder Diffusion an den Grundflächen Grundwerkstoffe schmelzen nicht auf Zusatzwerkstoff zum Fügen oder Beschichten Metallische Legierung oder reines Metall Löten Lot

3 MRi 2010 Seite 3 Begriffe der Löttechnik (2/2) Bereich zwischen Schmelzbeginn (Solidustemperatur) … und vollständiger Verflüssigung (Liquidustemperatur) Beginn der Benetzung bzw. Grenzflächenreaktionen erzeugen flüssige Phase (Diffusionslöten) fest flüssig Schmelz -bereich Solidus- temperatur Liquidus- temperatur T Schmelzbereich Arbeitstemperatur

4 MRi 2010 Temperaturbereiche des Lötens WeichlötenT liq. < 450 °C Hartlöten450 °C < T liq. < 900 °C Hochtemperaturlöten T liq. > 900 °C

5 MRi 2010 Verfahren Spaltlöten (> 500 µm) Fugenlöten (< 500 µm) Auftragslöten Diffusionslöten 1 mm 0,2 mm

6 MRi 2010 Seite 6 Zustand einer technischen Metalloberfläche Schicht polarisierter Moleküle 2.adsorbiertes Wasser 3.Schicht adsorbierter Gase 4.Oxidhaut (Chrom- / Mischoxide) 5.Verformungszone im Metall 6.metallischer Grundwerkstoff Oxidbelegung entscheidet über Benetzung mechanische Reinigung chemische Reinigung Flussmittel Lötatmosphäre Schichten 1, 2, 3 Verflüchtigen sich nach Erwärmen Schicht 4 Die Oxidschicht wird unterwandert

7 MRi 2010 Seite 7 Ablauf des Lötvorgangs Voraussetzung zum Löten : Lösung des Grundwerkstoffs im flüssigen Lot Grundwerkstoff Diffusionszone Lot Konzentrationsverschiebung: fest flüssig flüssig fest (optional)

8 MRi 2010 Seite 8 Benetzbarkeit Vollkommene Unbenetzbarkeit Vollkommene Benetzbarkeit Voraussetzungen: -keine Oxid- oder Schmelzschicht -ausreichende Erwärmung -niedrigviskoser Zustand der Lotschmelze

9 MRi 2010 Benetzung und metallurgische Wechselwirkung (nach Young) Gute Benetzung: < 30°

10 MRi 2010 Bestimmung der Steighöhe Kapillarwirkung und Fließverhalten sind nicht direkt miteinander verknüpft!

11 MRi 2010 Abhängigkeit des Fülldruckes vom Spaltquerschnitt Spalt zu weit Spalt für Flussmittel zu eng

12 MRi 2010 Mögliche Verbindungen Metall-Metallverbindungen Keramik-Metallverbindungen Glas-Metallverbindungen Graphit-Metallverbindungen Reaktor- und Turbinenbauteile hochwarmfeste Stoffe: Z. B.: Inconel, Nimonic, etc etc

13 MRi 2010 Seite 13 Was ist Vakuum? Mit Vakuum bezeichnet man den leeren Raum, das heißt ein nicht mit Luft oder einem anderen Gas gefülltes Volumen. Vakuumwärmebehandlung Vakuum-/Hochtemperaturlöten

14 MRi 2010 Seite 14 Vakuum als Schutzgas Druck in mbar Gesamt Vol.-% O 2 Vol.-% N 2 Vol.-% O 2 ppm N 2 ppm * * ,10,0260, ,010,00260,0126, ,0010,000260,0012,6410, ,00010, ,00010,2641, ,000010, ,000010,0260,1

15 MRi 2010 Seite 15 Verunreinigungen in Flaschengasen GasO 2 in ppmN 2 in ppmH 2 O in ppm Helium<10<25<10 Helium Extrem rein <1<2 Argon Reinst <5<20<10 Argon Extrem rein <1 <2

16 MRi 2010 Vakuumniveaus und Beispiele üblicher Einsatzbereiche Grobvakuum:1000 – 1 mbarC-Stahl+ Cu Lot 1120 °C Feinvakuum:1 – mbarRostfreier Stahl+ Au-Lot °C + Ni-Lot Hochvakuum:10 -3 – mbarSonderlegierungen+ Au-Lot °C + Ni-Lot Rostfreier Stahl+ Ag-Lot830 °C Hochvakuum + Allmetall < mbarAluminium + Al-Lotca. 600 °C Titan+Al-Lotca. 700 °C +Ti-Lotca. 900 °C

17 MRi 2010 Übersicht Lote LotLöttemperatur in °C Festigkeit in N/mm 2 ZähigkeitAnwendung Ag, Cu, Ni, Pd mäßig gutCu-Leg, Ni, Fe, Ti Al, Si, Mg Al-Leg, Ti Au, Cu, Ni mäßig gutRostfreier Stahl, hitzebeständige Ni-Leg. Cu, Ni, Mn, Au gut – sehr gut Fe-Leg., Mo, W Co, Ni, Cr, Si, W, B1190ca. 500sprödehitzebeständige Ni, Cr, Si, P, B, Fe mäßig – spröde hitzebeständig, hohe Festigkeit Pd, Ni sehr gutW, Mo hohe Festigkeit Ti, Cu, Ni, Pd, Zr <1020gutTi

18 MRi 2010 Seite 18 Vorteile des Vakuumlötens bessere Beherrschung der Ofenatmosphäre keine Gasaufnahme – keine Einschlüsse Entgasung der Werkstücke umweltfreundlich - flussmittelfrei schnelle Temperaturregelung ausgezeichnete Temperaturgleichmäßigkeit minimale Verzüge (kontrolliertes Heizen und Kühlen) automatischer Betrieb rentables Konditionieren der Anlage keine Verfärbung - Oxidation keine Nachreinigung

19 MRi 2010 Lötzyklus im Vakuumofen

20 MRi 2010 Seite 20 Vakuumhartlöten von Aluminium erfolgt in Ein- oder Mehrkammer-Vakuumöfen, erfolgt flußmittelfrei, d.h. das Entfernen/Aufreißen der Oberflächenoxide erfolgt durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Al-Oxid und reinem Metall, sowie dem Ausgasen von Mg bei hohen Temperaturen, ist ein Hartlötverfahren unter Verwendung von Mg-haltigen Loten in Form lotplattierter Bänder (Löttemperatur ca. 600 °C), erfordert sehr passgenaue und saubere Teile, d.h. Spaltmaß 0,05 - 0,10 mm. Haupteinsatzgebiet: automatisiertes Löten von Wärmeübertragern

21 MRi 2010 Seite 21 Plattierte Al-Bänder

22 MRi 2010 Seite 22 Schematischer Ablauf des Lötprozesses

23 MRi 2010 Seite 23 3-Kammer-Durchlaufofen

24 MRi 2010 Seite 24 Temperatur-Druck-Zeit-Verlauf

25 MRi 2010 Seite 25 Löten von Aluminiumkühlern

26 MRi 2010 Seite 26


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