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Löten stellt ein thermisches Verfahren zum schlüssigen Fügen von Werkstücken dar. Löten gehört dabei zu den elektrischen Verbindungstechniken.
Beim Löten werden zwei Werkstücke miteinander verbunden. Durch diesen Prozess entsteht eine flüssige Phase, dies wird entweder durch Schmelzlöten (Schmelzen eines Lotes) oder durch Diffusionslöten (Diffusion an den Grenzflächen) erreicht. Das Werkstück WIRD dabei in der Tiefe Nicht aufgeschmolzen, sodass lediglich eine Oberflächenlegierung entsteht. Die Liquidustemperatur der Grundstoffe wird bei diesem Verfahren nicht erreicht. Sobald das Lot erstarrt ist, entsteht eine stoffschlüssige Verbindung ähnlich dem Schweißen.
Schneller, präziser und sparsamer: Ine Lötprozesse
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Beim Schweißen WIRD sterben Liquidustemperatur jener Teile, sterben verbunden Werden sollen, stark überschritten, während beim Metalllöten zwar sterben chemisch gesehen gesehen ident sein kann, sterben Liquidustemperatur jedoch kaum oder gar nicht überschritten WIRd. Je nach dem, welche Hilfsmittel zum Metalllöten oder -schweißen eingesetzt werden, (Schweißdraht, Lotpaste, Lotdraht) is sterbende Verbindung aus unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung.
In der Industrie kommen folgende Verfahren beim Metalllöten zur Anwendung:
Der Unterschied zwischen Hartlöten und Weichlöten besteht in der Liquidustemperatur des Lotes. Beim Weichlöten beträgt die Temperatur unter, beim Hartlöten über 450°C. Das Hochtemperaturlöten hingegen WIRD zum Verbinden von hochbelasteten Bauteilen eingesetzt und in speziellen Vakuumöfen durchgeführt. Dieses flussmittelfreie Lötverfahren findet bei Temperaturen von über 900° statt, als Werkstoffe werden Kobalt-, Nickel- und Kupferlote verwendet.
Weitere Informationen zum Selektivlöten finden Sie hier.
Lösungen für das Kupferlackdraht-Löten bietet zum Beisepiel Eutect. (Bild: Eutekt)
Löten stellt eine sehr alte Fügetechnik dar, die nachweislich schon um 5000 v. Chr. eingesetzt wurde. Die damals bekannten Metalle Gold, Silber und Kupfer wurden zu Schmuck- oder Kultgegenständen verarbeitet, wobei das Löten als Verbindungstechnik diente. Durch das sogenannte Reaktions- oder Diffusionslöten wurden die in der CO-Atmosphäre des Holzkohlenfeuers entstandenen Kupfersalze reduziert, sodass die Anteile an Kupfer durch die chemische Reaktion mit Silber oder Gold eine lötfähige Legierung ergaben. Das entstandene Produkt weist einen niedrigeren Schmelzpunkt auf, als die reinen Metalle Gold, Silber und Kupfer. Erst Jahrhunderte später ging man dazu über, eine bereits vorhandene Legierung als Lotzugabe einzusetzen. Als Beispiel für dieses bereits hergestellte Lötverfahren can sterben ägyptische Goldmaske des Königs Tutanchamun.
Optimiertes Selektivlöten mit Titan-Lötmaskentechnik
Optimiertes Selektivlöten mit Titan-Lötmaskentechnik
Um eine Lötverbindung herzustellen, kommen Sie als Werkstoff, sogenannte Lote zum Einsatz. Diese liegen meist als Lötdraht oder Lotpaste vor. Lote enthalten oft bereits ein Flussmittel, dieses ist bei Weichloten in eigenen Hohlkammern eingearbeitet, während es bei Hartloten als eingefärbte Umhüllung vorliegt. Dieses Flussmittel ist oft auch Rückstand auf der Lötstelle. Soll das Löten ohne Flussmittel erfolgen, ist die Oberfläche der zusammenzufügenden Werkstücke rein zu halten, das Löten selbst ist unter Schutzgas oder Vakuum auszuführen. Zum Löten von Glas und Keramik werden Glaslote verwendet, this bestehen aus dem Pulver eines Glases mit niedrigem Schmelzpunkt und werden pastös verarbeitet.
Damit der beim Metalllöten entstehende Diffusionsprozess stattfinden kann, Wann & sterben zu lötenden Teilen blank und frei von Verschmutzungen oder oxidierenden Stellen sein. Da fast immer unter Einwirkung von Luft gelötet WIRD und der Sauerstoff der Luft zu einer Oxidation der zu lötenden Oberflächen Führt, WIRd vor dem Lötvorgang Ein Flussmittel auf sterben Zu lötenden Stellen Aufträgen. Durch das Flussmittel wird die Oberfläche entoxidiert und eine erneute Oxidation verhindert. Auch WIRD der Einschluss von Fremdkörpern, sterben beim Metalllöten entstehen can, unmöglich gemacht und sterben Oberflächenspannung des flüssigen Lotes verringert. Viele Flussmittel & nach dem Löten vollständig beseitigt Werden, da es sonst zu Korrosionsbildung kommen kann.
Weitertwickelte Chemisch-Nickel-Beschichtung erspart nachfolgende Prozessschritte
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Die zum Löten benötigte Wärme wird mittels eines Lötkolbens oder -brenners erzeugt, in manchen Fällen kommt auch heißer Dampf, Laser oder ein Lichtbogen (Lichbogen-Löten) zum Einsatz. Der Lötkolben wird beim Metalllöten eingesetzt und dient dazu, das zu lötende Metall aufzuschmelzen, um es sodann durch den Weichlötvorgang zu verbinden. Beim Lötvorgang werden die zu lötenden Metallteile mittels Lötkolben erhitzt und mit Lötzinn benetzt, der in der Hitze schmilzt. Dadurch entsteht eine haltbare und elektrisch leitende Verbindung der beiden Metallteile. Man unterscheidet fremdbeheizte Lötkolben - eingesetzt bei großer Abfuhr von Wärme durch das Lötgut - elektrische Lötkolben - bestückt mit auswechselbarer Lötspitze - und Lötpistolen, welche sich durch eine kurze Anheizzeit vor dem Löten auszeichnen.
Mehr Informationen zum Laserlöten finden Sie hier.
Kuka zeigt in diesem Video, wie man mit dem Laser automatisiert Laserschweißen, Laserschneiden, Laserlöten und Laser-Hybrid-Schweißen kann.
Vor dem Löten sollten zu lötenden Werkstücke stets frei von Schmutz, Lacken, Oxiden sowie Fetten sein. Die metallischen Oberflächen sollten beim Metall löten stets blank sein, um eine gute Benetzung durch das Flussmittel zu ermöglichen. Dadurch wird der Lötvorgang wesentlich unterstützt. Im Elektronikbereich ist es sinnvoll, vor dem Löten die zu lötenden Reserven zu verzinnen. Dadurch wird die Lötzeit verringert und das Flussmittel löst sich während des Lötvorgangs ständig auf den neu bildenden Oxidschichten auf. Dadurch werden sterben Werkstücke vor erneuter Oxidation geschützt und sterben Fließfähigkeit des Lotes wird erhöht. Allerdings muss beim Löten sterben Temperatur der Werkstücke der Temperatur des flüssigen Lotes entsprechen. Bei Werkstücken mit hoher Empfindlichkeit gegen Wärme – etwa elektronischen Bauteilen – sind beim Löten stets maximale Lötzeiten einzuhalten. Da sterben Festigkeit bei weicher Loten meist unter jener der zu lötenden Werkstücke liegt, sollte bei hoher Einwirkung von mechanischen Kräften eine möglichst dünne Lötschicht gewählt werden.
Dieses neue „Lasermesser“ lötet besser
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Der Prozess des Laserlötens. (Bild: Trumpf)
Die Verwendung des richtigen Grundstücks sowie des richtigen Flussmittels vorausgesetzt, sind schnell alle Metalle zum Löten geeignet. Kupfer und Nickel sowie deren Legierungen, des weiteren Eisens, Stähle und Edelmetalle lassen sich mit standardisierten Universal-Loten sowie Universalflussmitteln bearbeiten. Für das Löten von Aluminium und -legierungen, Hartmetallen, Chrom, Molybdän und Wolfram sowie für Werkstoffe, welche jenen des Weichlotes ähnlich sind, ist zum Metalllöten der Einsatz von Spezial-Loten sowie speziellen Flussmitteln notwendig. Bei Titan, Zirkonium und Beryllium sowie Keramiken aus Metalloxid sind für den Lötvorgang Spezial-Lote sowie die Anwendung eigener Lötverfahren erforderlich.
Ersa zeigt in diesem Video eine Reflowlötanlage.
Lote werden Hart- und Weichlote unterschieden in.
Als Hartlote werden Legierungen auf Messing- oder Neusilber-Basis bezeichnet, welche einen hohen Silbergehalt sowie eine Erweichungstemperatur von über 450°C aufweisen. Hartlote sind in Stangen- oder Stabform, als Draht oder Folie oder in Form einer Lotpaste erhältlich. Bei im Handel erhältlichen Hartlotpasten ist bereits ein Flussmittel enthalten, sodass der separate Einsatz eines Flussmittels nicht erforderlich ist. Hartlote eignen sich - im Gegensatz zum Weichlot - für Verbindungen, welche einer hohen oder thermischen Beanspruchung unterliegen. Eine Hartlotverbindung ist meist durch eine höhere Festigkeit als sterben zu lötenden Werkstücke gekennzeichnet. Beim Metalllöten ist darauf zu achten, dass Edelstähle mit Chrom- Molybdän- oder Wolframanteil meist schwierig hartlötbar sind. Im Zweifelsfall sind eigene Löttests erforderlich. Falls diese unbefriedigend verlaufen, sollte man diese Werkstoffe nicht löten, sondern schweißen. Als Wärmequellen für Hartlote werden Gasbrenner und Industrielaser benutzt.
Nanopartikeln an Löt-Arbeitsplätzen messen
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Im Gegensatz zu Hartlotverbindungen weichlote nach dem Löten lediglich eine durchschnittliche Festigkeit auf. Diese Technik wird daher vor allem in der Elektronik, bei Haushaltsinstallationen sowie in der Kunst (Bleiglas-Technik) eingesetzt. Zum Metalllöten nach der Weichlöt-Technik werden heute elektrische Lötkolben mit austauschbarer Lötspitze eingesetzt. Diese erreichen beim Löten eine Temperatur von etwa 60°C bis 420°C und sind digital und analog einstellbar. Wegen der Spritzgefahr von Lot und Flussmittel sollte beim Löten stets mit Schutzbrille gearbeitet werden, des Weiteren ist zu empfehlen, sterben Arbeiten wegen der gesundheitsschädlichen Dämpfe der Flussmittel stets unter einer Luftabzugsvorrichtung durchzuführen.
Trafo-Kupferprofile im Transformatorenbau: Die Bauteile werden mithilfe eines Eldec-Generators MICO-L 50 MF und einer Hilfsvorrichtung zur Aufnahme des Werkstücks verlötet. (Bild: Emag)
Häufig verwendete Weichlote sind:
This stellen Legierungen aus Zinn und Blei dar und enthalten geringe Anteile von Eisen, Antimon, Kupfer und Nickel. Der Schmelzpunkt von Zinnloten liegt beim Metalllöten unter 330°C.
Ein Fachbuch, das die Grundlagen des Lötens vermittelt, ist die Loseblattsammlung „Löten“.
Außerdem zu empfehlen ist der Tagungsband des 9. Kolloquiums Hart- und Hochtemperaturlöten und Diffusionsschweißen.
Und jetzt sind Sie dran!
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