Grundlagen der Schweißtechnik

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1 M. Beckert/A. Neumann Grundlagen der Schweißtechnik Löten von Doz. Dr.-Ing.,/. Wodara, Ing. G, Bernsdorf, Dr.-Ing. R. Köhler, Dr.-Ing. A. Krell, Dr.-Ing. G. Maranna, Prof. Dr.-Ing. F. Petrak, Ing. W. Rubel ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung Was ist Löten? Allgemeine Regeln des Lötens Abgrenzung des Lötens gegenüber anderen Fügeverfahren Abgrenzung des Lötens gegenüber dem Schweißen Abgrenzung des Lötens gegenüber dem Metallkleben Abgrenzung des Lötens gegenüber dem Nieten Crcschiehtliehe Entwicklung der Löttechnik Überblick und Einteilung der Lötverfahren Einteilung der Lötverfahren nach der Temperatur Einteilung der Lötverfahren nach der Form der Lötstelle Einteilung der Lötverfahren nach der Art der Lotzuführimg Einteilung der Lötverfahren nach der Art der Wärmezuführung Kolbenlöten Flämmlöten Tauchlöten Ofenlöten 23 2/1.5. Widerstandslöten Induktionslöten Sonstige Verfahren Grundlagen des Lötens Temperaturen beim Löten Schmelzbereich eines Lots Wirktemperaturbereich Vorgänge beim Löten Benetzung und Ausbreitung Kapillarwirkung Binde- und Diffusionsvorgänge Lote Sehwermetall-Weichlote Zinn-Blei-Lote Weichlote mit Solidustemperaturen unterhalb 183 C... 39

3 Inhaltsverzeichn is Weichlote mit Solidustemperaturen oberhalb 183 C Lieferformen der Weichlote 41 Schwermetall-Hartlote Allgemeine Hartlote Reinkupfer- und ßronzelote Messing- und Neusilberlote Silberlote Kupfer-Phosphor-und Silber-Kupfer-Phosphor-Lote Hochtemperaturlote Vakuumlote Sonderhartlote Lieferformen der Hartlote 52 Leichtmetall-Weichlote Aluminium-Weichlote Sonstige Leichtmetall-Weichlote 53 Leichtmetall-Hartlote Aluminium-Hartlote Sonstige Leichtmetall-Hartlote! 54 Flußmittel, Schutzgase, Vakuum 55 Flußmittel Flußmittel zum Weichlöten der Schwermetalle Flußmittel zum Hartlöten der Sehwermetalle Wirkmechanismus der Hartlot-Flußmittel Flußmittel zum Weichlöten der Leichtmetalle Flußmittel zum Hartlöten der Leichtmetalle Flußmittel-Lot-Kombinationen 60 Sauerstofffreie Atmosphäre Reduzierende Schutzgase Inerte Schutzgase Vakuum 64 Lötverfahren 66 Mechanisierung und Automatisierung des Lötens Begriffserklärung Vorrichtungen und Transporteinrichtungen zur Mechanisierung und Automatisierung des Lötprozesses Güte und Arbeitsproduktivität Forderungen an die Konstruktion Werkstoffwahl für Vorrichtungen und Fördereinrichtungen Gliederung Beispiele Zeitdiagramme Optimierung der Maschinenkapazität beim mechanischen Löten Aufteilung des nutzbaren Gesarntwegs der Transporteinrichtung 73

4 Inhaltsverzeichnis Bedingungen für das optimale Ausbringen von Lötungen Gesetzmäßigkeiten bei kontinuierlichem Betrieb der Fördereinrichtung Zeitdiagramm in rechtwinkligen Koordinaten zur Optimierung mechanisierter Lötprozesse Anwendungsbeispiele für Diagramme Zeitdiagramm in Polarkoordinaten zur Analyse eines vollautomatischen Lötprozesses Lotformteile Technische und wirtschaftliche Vorteile Wahl des Lotwerkstoi'fs für Lotformteile Abmessung von Lotformteilen Lötgerechte Erwärmung Ökonomische Lotauswahl Kolbenlöten Bedarf Anwendungsbereich, Grundwerkstoffe Lote und Flußmittel Arbeitsweise Merkmale des Kolbenlötens Aufbau, Größe, Wirkungsweise, Energiebedarf Kosten Flammlöten Brenngas Lötbrenner Lötlampen für flüssige Brennstoffe Flüssiggasbrenner Lötbrenner für gasförmige Brennstoffe Gaslluxverfahren Arbeitsweise beim manuellen Flammlöten Mechanisiertes Flammlöten Flammenfeld Flammcnfeldlötmasehinen mit intermittierendem Betrieb Flammenfeldlötmaschinen mit kontinuierlichem Betrieb F'örderbandprinzip Rundtischlötmaschine Taktweiser Betrieb Technologie und wirtschaftliche Betrachtungen Tauchlöten Tauchlöten mit Weichloten Tauchlöten mit Hartloten Tauchlötmaschinen Ofenlöten Ofenlöten unter Anwendung von Flußmitteln Ofenlöten unter Anwendung von Schutzgasen Ofenlöten mit inerten Schutzgasen Ofenlöten mit reduzierenden Schutzgasen Diskontinuierliches Schutzgasofenlöten 106

5 Inhaltsverzeichn is Kontinuierliches Schutzgasofenlöten 107 (i.5..'s. Wirtschaftliche Gesichtspunkte beim Schutzgasdurchlaufofenlöten 108 Widerstandslöten Anwendungsbereich, Grundwerkstoffe Lote und Flußmittel Vorgang /J. Merkmale Aufbau, Größe, Energiebedarf Kosten 111 Induktionslöten Anwendungsbereich, Grundwerkstoffe Lote und Flußmittel Vorgang Merkmale Aufbau, Größe, Energiebedarf, Sonderangaben Mittel- und Hochfrequenzanlagen Induktoren Eindringtiefe (Wirktiefe) Leistungsdichte Wirkungsgrad Kosten Entstörung von HF-Generatoren 122 Sonstige Lötverfahren Diffusionslöten Vakuumlöten Ultraschall-Löten Lichtstrahllöten Lichtbogenlöten Spritzlöten und Aufspritzen von Lotwerkstolfen Exothermes Löten 128 Eigenschaften der Lötverbindungen 129 Gefüge der Lötstelle 129 Mechanische Eigenschaften der Lötverbindung Fertigungsbedingte Einflüsse Einfluß des Lötverfahrens Einfluß der Löttemperatur Einfluß der Lötzeit Einflüsse der Zusammensetzung des Flußmittels und der Grundwerkstoffes tigkeit Einfluß der Zusammensetzung des Flußmittels Einfluß der Grundwerkstoffestigkcit Konstruktive Einflüsse I. Einfluß der Probenform Einfluß der Oberflächenbeschaffenheit Einfluß der Spaltbreite Einfluß der Lötfläche 136

6 Inhaltsverzeichnis Einflüsse der Betriebsbedingungen Elektrische Eigenschaften der Lötverbindung Korrosion von Lötvorbindungen Prüfung von Lötstoffen und Lötverbindungen Lötbarkeit Prüfung der Benetzung und Ausbreitung Prüfung der Kapillarkraft bzw. des Spaltfüllvermögens Prüfung der mechanischen Eigenschaften Prüfung der mechanischen Eigenschaften des Lots Prüfung der mechanischen Eigenschaften der Lötverbindungen Prüfung der Eigenschaften der Flußmittel Konstruktive Gestaltung und Bemessung von Lötverbindungen Grundregeln für die konstruktive Gestallung von Spaltlötverbindungen Bemessung von Lötverbindungen Bemessung von Lötverbindungen bei statischer Beanspruchung Bemessung von Lötverbindungen bei dynamischer Beanspruchung Löten verschiedener Werkstoffe Löten von Eiscnwerkstoffen Löten von unlegierten Stählen J Löten von niedrig- und hochlegierten Stählen Löten von bochgekohlten Stählen Löten von Gußeisen Löten von Nichteisenmetallen Löten der niedrigschmelzenden Metalle Zinn, Kadmium, Blei, Zink und deren Legierungen ' Löten von Reinkupfer Löten von niedriglegierten Kupferwerkstoffen Löten von hochlegierten Kupferwerkstoffen Kupfer-Zink-Legierungen (Messinge) Bronzen Neusilberlegierungen Kupfer-Nickel-Legierungen Löten von Nickel und Nickellegierungen Löten von Edelmetallen Löten von Molybdän und Wolfram Löten von Sonderwerkstoffen Löten von hoehwarmfesten Legierungen Löten von Halbleiterwerkstoffen Löten von Gläsern 191

7 12 Inhaltsverzeichnis Löten von Leichtmetallen Weichlöten von Aluminium und Aluminiumlegierungen Lötverfahren Weichlöten von Aluminiumwerkstoffen Weichlöten von Aluminium-Schwermetall-Kombinationen Hartlöten von Aluminium und Aluminiumlegierungen Lötverfahren Hartlöten von Aluminiumwerkstoffen Hartlöten von Aluminium-Schwermetall-Kombhiatioiien Löten von Magnesium Löten von Titan Löten von Beryllium Löten verschiedener Werkstoff kombinationen Metallkombinationen Hartmetalle Metalle und Keramiken Metalle und Glas Graphit Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Wirtschaftlichkeit des Lötens gegenüber anderen Fii geverfahren Metallkleben Löten Schweißen Löten Wirtschaftlichkeit von Lötverfahren untereinander Weichlöten Hartlöten Standard- und Vorschriftenverzeichnis Terminologie Flußmittel, Lote, technische Gase Grundwerkstoffe Lötwerkzeuge und Zubehör Prüfung von Lötverbindungen Sonstige Arbeitsschutz Literaturverzeichnis * Sachwörterverzeichnis 222