(Vakuum-)Löten M. Rink Verfahrenstechnik IPSEN International GmbH

Präsentation zum Thema: "(Vakuum-)Löten M. Rink Verfahrenstechnik IPSEN International GmbH"—  Präsentation transkript:

1 (Vakuum-)Löten M. Rink Verfahrenstechnik IPSEN International GmbH
28. März 2017

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

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

4 Temperaturbereiche des Lötens
Weichlöten Tliq. < 450 °C Hartlöten °C < Tliq. < 900 °C Hochtemperaturlöten Tliq. > 900 °C

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14 Vakuum als „Schutzgas“
Druck in mbar Gesamt Vol.-% O2 Vol.-% N2 Vol.-% O2 ppm N2 ppm 1013 100 20 79 200*103 790*103 1 0,1 0,026 264 1040 10-1 0,01 0,0026 26,4 104 10-2 0,001 0,00026 2,64 10,4 10-3 0,0001 0,000026 0,264 1,04 10-4 0,00001 0,

15 Verunreinigungen in Flaschengasen
O2 in ppm N2 in ppm H2O in ppm Helium <10 <25 Extrem rein <1 <2 Argon Reinst <5 <20

16 Vakuumniveaus und Beispiele üblicher Einsatzbereiche
Grobvakuum: 1000 – 1 mbar C-Stahl + Cu Lot °C Feinvakuum: 1 – 10-3 mbar Rostfreier Stahl + Au-Lot °C + Ni-Lot Hochvakuum: 10-3 – 10-6 mbar Sonderlegierungen + Au-Lot Rostfreier Stahl + Ag-Lot 830 °C Hochvakuum + „Allmetall“ < 10-4 mbar Aluminium + Al-Lot ca. 600 °C Titan +Al-Lot ca. 700 °C +Ti-Lot ca. 900 °C

17 Übersicht Lote Lot Löttemperatur in °C Festigkeit in N/mm2 Zähigkeit
Anwendung Ag, Cu, Ni, Pd mäßig gut Cu-Leg, Ni, Fe, Ti Al, Si, Mg Al-Leg, Ti Au, Cu, Ni Rostfreier Stahl, hitzebeständige Ni-Leg. Cu, Ni, Mn, Au gut – sehr gut Fe-Leg., Mo, W Co, Ni, Cr, Si, W, B 1190 ca. 500 spröde hitzebeständige Ni, Cr, Si, P, B, Fe mäßig – spröde hitzebeständig, hohe Festigkeit Pd, Ni sehr gut W, Mo hohe Festigkeit Ti, Cu, Ni, Pd, Zr <1020 gut Ti

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 Lötzyklus im Vakuumofen

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 Plattierte Al-Bänder

22 Schematischer Ablauf des Lötprozesses

23 3-Kammer-Durchlaufofen

24 Temperatur-Druck-Zeit-Verlauf

25 Löten von Aluminiumkühlern

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