Löten Lötgerechtes Konstruieren

Autor / Redakteur: Hartmut Schmoor* / Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Hartlöten ist eine Verbindungstechnik zum stoffschlüssigen Fügen metallischer Werkstoffe. Dabei kommt eine Vielzahl an Lötverfahren und Lotwerkstoffen zum Einsatz.

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Flammhartlöten von Aluminiumrohrbögen mit einer vollautomatisierten Lötanlage
Flammhartlöten von Aluminiumrohrbögen mit einer vollautomatisierten Lötanlage
(Bild: Everwand & Fell GmbH)

Das Hartlöten (Löten mit Loten über 450 °C [1]) wird hauptsächlich zum Fügen metallischer Werkstoffe eingesetzt. Der wesentliche Unterschied zum Schmelzschweißen besteht darin, dass beim Löten die Grundwerkstoffe nicht aufgeschmolzen werden. Daher lassen sich auch unterschiedlichste Werkstoffkombinationen miteinander verbinden wie beispielsweise Aluminium und Edelstahl, Aluminium und Kupfer, Stahl und Hartmetall. Generell kann mit folgenden Festigkeiten für ordnungsgemäß durchgeführte Hartlötverbindungen gerechnet werden [2,3,4]: Zugfestigkeit = 200 MPa ; Scherfestigkeit = 100 MPa. Wichtig zur Erreichung der Grundwerkstofffestigkeit ist die Einhaltung der optimalen Lötspaltbreite je nach gewähltem Lötverfahren.

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Konstruktionsregeln

Beim Hartlöten sind folgende Regeln zu beachten:

  • Parallelwandige Stoßkanten vorsehen
  • Lot muss beim Schmelzen Kontakt zum Lötspalt erhalten
  • Lotfließwege so kurz wie möglich halten
  • Werkstücke selbstfixierend gestalten
  • Berücksichtigung der Dimensionsänderung durch Wärmeausdehnung
  • Platzwechsel Lot-Flussmittel ermöglichen
  • Sprunghafte Querschnittsänderungen vermeiden
  • Entgratungsfasen klein und flach halten

Die Normen DIN 65169 [5] und DIN EN 14324 [6] beschäftigen sich mit der Konstruktion von Hartlötverbindungen.

Lötverfahren

Zu den am meisten eingesetzten Lötverfahren gehören das Flammhartlöten, das Induktionslöten sowie das Ofenlöten. Das Flammhartlöten wird sowohl manuell als auch mit vollautomatisierten Lötanlagen für unterschiedlichste Werkstoffe und Anwendungen eingesetzt. Beim Induktionshartlöten entsteht die Wärme im Werkstück selbst und braucht nicht von außen durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung übertragen werden. Das Ofenhartlöten ist ein flussmittelfreies Lötverfahren in kontrollierter Ofenatmosphäre (Normalatmosphäre, reduzierendes oder inertes Schutzgas und Vakuum [7]).

Lot- und Verfahrensauswahl

Bei der Lot- und Verfahrensauswahl sind folgende Kriterien zu berücksichtigen:

  • Art und Behandlungszustand der Grundwerkstoffe
  • Abmessungen und Toleranzen der Werkstücke
  • Zum Löten verfügbare Betriebseinrichtungen
  • Belastung der Lötverbindung
  • Angreifende Medien
  • Weiterverarbeitung der Bauteile
  • Regeln der Technik und Arbeitssicherheit
  • Wirtschaftlichkeit der Fertigung
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Hartlöten bietet eine Vielzahl an Verfahren und Lotwerkstoffen zum Verbinden metallischer Werkstoffe. Neben den durchzuführenden Festigkeitsberechnungen und der Beachtung der Konstruktionsregeln wird empfohlen, die Verbindungsaufgabe hinsichtlich ihrer Gesamtkomplexität zu betrachten. Daraus ergeben sich für den Konstrukteur die Randbedingungen zur lötgerechten Konstruktion, Lot- und Lötverfahrensauswahl.

Relevante Normen und DVS-Merkblätter

Das Deutsche Institut für Normung (DIN) und der Deutsche Verband für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) haben zum Hartlöten das Taschenbuch 196/1: Schweißtechnik 5 , Hartlöten herausgebracht, das eine umfangreiche Zusammenstellung von Normen und Merkblättern bietet. Das Buch ist sowohl im Beuth Verlag als auch in der DVS Media erschienen. (qui)

Literaturquellen

[1] DIN ISO 857-2 Schweißen und verwandte Prozesse – Begriffe – Teil 2: Weichlöten, Hartlöten und verwandte Begriffe

[2] Auswahlregeln für Lote und Flussmittel:Veröffentlichung der Umicore AG & Co. KG

[3] Hart- und Hochtemperaturlöten; Die Schweißtechnische Praxis, Band 20, Paul Zaremba, DVS Verlag GmbH Düsseldorf, 1988

[4] Technik die verbindet Nr. 36: Veröffentlichung der Degussa AG

[5] DIN 65169: Luft- und Raumfahrt - Hart- und hochtemperaturgelötete Bauteile - Konstruktionsrichtlinien

[6] DIN EN 14324: Hartlöten - Anleitung zur Anwendung hartgelöteter Verbindungen

[7] Hartlöten – Eine Einführung; Erarbeitet vom Arbeitskreis „Schulungsunterlagen“ und der Arbeitsgruppe V6.1 „Hartlöten“ im Ausschuss für Technik des DVS, Herausgegeben von der Fachgesellschaft „Löten“ im DVS

* Dr.-Ing. Hartmut Schmoor Geschäftsführer Schmoor Brazing, Aschaffenburg

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