Date post: | 05-Apr-2015 |
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2010 Ipsen International GmbH
(Vakuum-)Löten
M. RinkVerfahrenstechnikIPSEN International GmbH11. April 2023
MRi 2010Seite 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
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Begriffe der Löttechnik (2/2)
Bereich zwischen Schmelzbeginn(Solidustemperatur) …
und vollständiger Verflüssigung(Liquidustemperatur)
Beginn der Benetzung bzw.
Grenzflächenreaktionen erzeugenflüssige Phase (Diffusionslöten)
fest flüssig
Schmelz-bereich
Solidus-temperatur
Liquidus-temperatur
T
Schmelzbereich
Arbeitstemperatur
MRi 2010
Temperaturbereiche des Lötens
Weichlöten Tliq. < 450 °C
Hartlöten 450 °C < Tliq. < 900 °C
Hochtemperaturlöten Tliq. > 900 °C
MRi 2010
Verfahren
Spaltlöten(> 500 µm)
Fugenlöten (< 500 µm)
Auftragslöten
Diffusionslöten
1 mm
0,2 mm
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Zustand einer technischen Metalloberfläche
1
2
3
4
5
6
1. 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, 3Verflüchtigen sich nach Erwärmen
Schicht 4Die Oxidschicht wird unterwandert
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Ablauf des Lötvorgangs Voraussetzung zum Löten :
Lösung des Grundwerkstoffs im flüssigen Lot
Grundwerkstoff
Diffusionszone
Lot
Konzentrationsverschiebung:fest flüssigflüssig fest (optional)
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Benetzbarkeit
VollkommeneUnbenetzbarkeit
VollkommeneBenetzbarkeit
Voraussetzungen:-keine Oxid- oder Schmelzschicht-ausreichende Erwärmung-niedrigviskoser Zustand der Lotschmelze
MRi 2010
Benetzung und metallurgische Wechselwirkung
(nach Young) Gute Benetzung: < 30°
MRi 2010
Bestimmung der Steighöhe
Kapillarwirkung und Fließverhalten sind nicht direkt miteinander verknüpft!
MRi 2010
Abhängigkeit des Fülldruckes vom Spaltquerschnitt
Spalt zu weit
Spa
lt fü
r F
luss
mitt
el z
u en
g
MRi 2010
Mögliche Verbindungen
Metall-Metallverbindungen
Keramik-Metallverbindungen
Glas-Metallverbindungen
Graphit-Metallverbindungen
Reaktor- und Turbinenbauteile
hochwarmfeste Stoffe:Z. B.: Inconel, Nimonic, etc
etc
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Was istVakuum?
Mit Vakuum bezeichnet man den leeren Raum, das heißt ein nicht mit Luft oder einem anderen Gas gefülltes Volumen.
www.pfeiffer-vacuum.net
Vakuumwärmebehandlung
Vakuum-/Hochtemperaturlöten
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Vakuum als „Schutzgas“
Druck in mbar
Gesamt Vol.-%
O2
Vol.-%N2
Vol.-%O2
ppmN2
ppm
1013 100 20 79 200*103 790*103
1 0,1 0,026 0,1 264 1040
10-1 0,01 0,0026 0,01 26,4 104
10-2 0,001 0,00026 0,001 2,64 10,4
10-3 0,0001 0,000026 0,0001 0,264 1,04
10-4 0,00001 0,0000026 0,00001 0,026 0,1
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Verunreinigungen in Flaschengasen
Gas O2 in ppm N2 in ppm H2O in ppm
Helium <10 <25 <10
Helium
Extrem rein
<1 <2 <2
Argon
Reinst
<5 <20 <10
Argon
Extrem rein
<1 <1 <2
MRi 2010
Vakuumniveaus und Beispiele üblicher Einsatzbereiche
Grobvakuum: 1000 – 1 mbar C-Stahl + Cu Lot 1120 °C
Feinvakuum: 1 – 10-3 mbar Rostfreier Stahl + Au-Lot
1050-1200 °C
+ Ni-Lot
Hochvakuum: 10-3 – 10-6 mbar Sonderlegierungen + Au-Lot
1050-1200 °C
+ Ni-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
MRi 2010
Übersicht LoteLot Löttemperatur
in °CFestigkeitin N/mm2
Zähigkeit Anwendung
Ag, Cu, Ni, Pd 770-930 200-450 mäßig gut Cu-Leg, Ni, Fe, Ti
Al, Si, Mg 580-710 130-320 Al-Leg, Ti
Au, Cu, Ni 950 - 1000 450-550 mäßig gut Rostfreier Stahl, hitzebeständige Ni-Leg.
Cu, Ni, Mn, Au 950-1300 300-500 gut – sehr gut
Fe-Leg., Mo, W
Co, Ni, Cr, Si, W, B 1190 ca. 500 spröde hitzebeständige
Ni, Cr, Si, P, B, Fe 950-1480 150-500 mäßig –spröde
hitzebeständig,hohe Festigkeit
Pd, Ni 1250-1580 500-700 sehr gut W, Mohohe Festigkeit
Ti, Cu, Ni, Pd, Zr 870-960 <1020 gut Ti
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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
MRi 2010
Lötzyklus im Vakuumofen
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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
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Plattierte Al-Bänder
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Schematischer Ablauf des Lötprozesses
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3-Kammer-Durchlaufofen
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Temperatur-Druck-Zeit-Verlauf
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Löten von Aluminiumkühlern
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