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Lötverfahren

Kolbenlöten

Das Kolbenlöten Kolbenlöten ist das einfachste Lötverfahren. Bei diesem Verfahren wird das Lot und die Fügeteile mit einem elektrisch oder mit Gas beheizten Lötkolben aus Kupfer aufgeheizt. Der Kolben wird von Hand oder in der Massenfertigung maschinell geführt. Das Kolbenlöten ist nur für das Weichlöten geeignet. Es können Spalt-, Fugen- und Auftragslötungen durchgeführt werden.

Kolbenlöten wird meist in der Elektrotechnik/Elektronik, in der Klempnerei, dem Apparatebau und in der Emballagenfertigung (Fassherstellung) angewendet.
Drahtdurchmesser 0,2 ... 2 mm
Blechstärken 0,2 ... 2 mm
Heizleistung des Kolbens 15 ... 2000 W
Kolbentemperatur 200 ... 600º Grad

Flammlöten

Das Flammlöten ist ein Lötverfahren bei dem die benötigte Wärmeenergie durch Verbrennung von Gas in einem Brenner erzeugt wird. Diese Verfahren wird manuell als auch maschinell eingesetzt. Beim automatischen Flammlöten werden mehrere Brenner, so genannte Flammfeldbrenner eingesetzt.
Die Flamme darf nicht an die Lötstelle mit Flussmittel gelangen um ein vorzeitiges oxydieren zu verhindern. Die Lötstelle ist gleichmäßig zu erwärmen. Bei großen Bauteilen evtl. mit einem zweiten Brenner arbeiten (Handlöten). Nach 3 bis 5 Minuten muss die Lötung beendet sein, da danach schwer entfernbare Rückstände durch das Flussmittel entstehen.
Zur Erzeugung der Wärme wird Propan, Acetylen oder Stadtgas verwendet. Der Brenner ist mit einem Brenngasüberschuss einzustellen außer bei der Verwendung von zinkreichen Loten. In diesem Fall ist die Flamme mit einem Sauerstoffüberschuss (Luftüberschuss) zu betreiben.

Badlöten

Die Fügeteile werden durch ein geschmolzenes Lot- oder Salzbad aufgeheizt. Beim Löten in einem Salzbad wird das Lot vorher in die Fügeteile eingelegt und durch das Bad auf Arbeitstemperatur aufgeheizt. Das Bad muss der Größe der Fügeteile angepasst sein um ein einfrieren des Bades zu verhindern.
Sollen die Teile nicht vollflächig mit Lot benetzt oder erhitzt werden (Elektronikindustrie) wird das Schwalllöten (Wellenlöten) angewendet. Bei diesem Verfahren wird mit einer Pumpe eine stehende Welle an der Oberfläche des Bades erzeugt. Die Fügeteile werden in diese Welle geführt und nur von einer Seite verlötet.
Überschüssiges Lot wird entweder abgeschleudert oder mit einem scharfen Luftstrahl (Luftmesser) abgeblasen.
Das Lötbad wird um 50 ... 100 K höher als die Liquidustemperatur erwärmt.
Das Badlöten wird mit Weichloten für Teile mit einer Masse kleiner als 10kg, evtl. Vorwärmen, angewendet. Anwendung findet es beim Herstellen von Leiterplatten, Verzinnen von Bauteilen und Herstellen von Kühlern.
Im Bereich des Hartlötens werden nur kleine Teile gelötet.

  Weichlöten Hartlöten
Spaltbreite 0,3 mm b < 0,5mm
Lötzeiten Tauchlöten 20... 60 s 1...10 min
Lötzeiten Schwalllöten 1... 7 s  
Grundwerkstoffe Kupfer, Nickel und deren Legierungen.; St St; Aluminiumlegierungen
Anwendung Elektronikindustrie; Kühlerfertigung Wärmetauscher; Rohrleitungsbau


Ofenlöten

Das Ofenlöten ist ein Lötverfahren bei dem die Fügeteile in einem Ofen mit eingelegten Lot aufgeheizt werden.Um ein oxydieren der gereinigten Fügeteile zu verhindern wird die Luft im Ofen evakuiert oder dieser mit einem Schutzgas gefüllt.
Das Ofenlöten wird bevorzugt für das Hartlöten eingesetzt.
Die Vorteile des Ofenlötens liegen im spannungs- und verzugsfreien Löten durch gleichmäßige Erwärmung der Fügeteile. Es werden beliebig viele Lötstellen in einem Arbeitsgang gefertigt unter Verzicht von Flussmittel. Eine gleichzeitige Wärmebehandlung der Grundwerkstoffe in einem Arbeitsgang ist ebenfalls möglich.
Bei den Öfen handelt es sich entweder um Chargenweise arbeitende Geräte wie dem Kammer- und Schachtofen oder um einen kontinuierlich arbeiten Ofen mit Förderband.

  Schutzgaslöten Vakuumlöten
Spaltbreite 0,1... 0,2 mm 0,01 ... 0,1 mm
Fügeteile Blech s = 1 ... 10 mm
Masse der Fügeteile ? 2 ... 3 kg
Blech s = 0,5 ... 10 mm
Teile mit kleiner Masse
Grundwerkstoffe St; Aluminiumlegierungen; Kupferlegierungen hoch legierter St; Legierungen mit hohem Schmelzpunkt( z.B. Tantal, Molybdän); Titan-, Kupfer- und Nickellegierungen
Anwendung Geräteindustrie; Fahrzeugbau Raumfahrttechnik; Feinwerktechnik


Elektrisches Widerstandslöten

Beim Widerstandslöten wird die benötigte Wärme durch elektrischen Strom an einer Widerstandsstelle im Bauteil bzw. an der Lötstelle erzeugt. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass ein von Strom durchflossener Widerstand bei entsprechender Stromstärke heiß wird.
Das Widerstandslötverfahren wird vorwiegend in der Serienfertigung zur Lötung einfacher Geometrien eingesetzt. Bei Teilen gleicher Masse wird meist die direkte Erwärmung der Lötstelle durchgeführt. Das heißt, der elektrische Widerstand wird von der Lötstelle gebildet die sich direkt erwärmt. Bei Teilen ungleicher Masse wird eine Elektrode an das massivere Bauteil nahe der Lötstelle gedrückt und bildet zusammen mit dem Werkstück den benötigten elektrischen Widerstand. Die entstehende Wärme wird durch das Bauteil zur Lötstelle transportiert.

   
Spaltbreite 0,1... 0,3 mm
Lötzeiten 5 ... 20 s
Fügeteile Blech s = 2 ... 20 mm
Lötfläche ... 4000 mm²
Grundwerkstoffe alle metallischen Werkstoffe
Anwendung Bandsägeblattlötung; Schneidplattenlötung; Rohr- Rohr -Verbindungen


Induktionslöten

Beim Induktionslöten wird die benötigte Wärme durch Induktion in den Bauteilen erzeugt. Ein Induktor umschließt die Lötstelle. Er wird von einem Wechselstrom durchflossen (Primärkreis). In den Bauteilen wird durch das wechselnde Magnetfeld ein Strom erzeugt der diese erwärmt (Sekundärkreis). Durch eine geeignete Formgebung des Induktors ist es möglich nur die Lötstelle zu erwärmen.
Die Frequenzen mit denen gearbeitet wird werden in die Bereiche Mittelfrequenz und Hochfrequenz eingeteilt. Kleinere Frequenzen bewirken eine Erwärmung in tieferen Schichten der Bauteile. Hochfrequenzen erhitzen hauptsächlich die Oberfläche.
Das Induktionslöten wird meist bei einfachen rotationssymetrischen Bauteilen wie z.B. Stoßdämpfer und Bremsleitungen eingesetzt.

  Mittelfrequenz - Löten Hochfrequenz - Löten
Frequenz 1000 - 10 000 Hz 0,1 - 5 MHz
Spaltbreite 0,05 ... 0,25mm (bei den kleinen Spalte unter Schutzgas)
Fügeteile Stahl s = 5 ... 15 mm
Kupfer s = 4 ... 12 mm
Stahl s = 0,1 ... 3 mm
Kupfer s = 0,3 ... 3 mm
Grundwerkstoffe St; Aluminiumlegierungen; Kupferlegierungen hoch legierter St; Legierungen mit hohem Schmelzpunkt( z.B. Tantal, Molybdän); Titan-, Kupfer- und Nickellegierungen
Anwendung Geräteindustrie; Fahrzeugbau Raumfahrttechnik; Feinwerktechnik


Reflowlöten

Das Reflowlöten wird auch Wideraufschmelzlöten genannt und beschreibt das wesentliche Merkmal dieses Lötverfahrens. Bereits mit Lot benetzte Lötstellen werden unter Wärmzufuhr bis auf Löttemperatur erhitzt. Das Lot schmilzt und verbindet die Bauteile.
Die Wärmeenergie um die Bauteile auf Löttemperatur zu erhitzen wird in den Anlagen unterschiedlich zugeführt.

Das Haupanwendungsfeld des Reflowlötens ist in der Elektronik im Bereich der Herstellung von Leiterplatten mit SMD Bauteilen. Das Lot wird in Form einer Paste vor dem Löten aufgetragen und das elektronische Bauteil auf dieser Paste platziert, dadurch ist es vor dem verrutschen gesichert und für den Lötprozess vorbereitet.
Reflow-Lötanlagen sind sehr flexibel, so können Leiterplattenhersteller Ihren Kunden die Fertigung von Leiterplatten mit Eilservice anbieten, da unterschiedliche Formate ohne große Umstellungen die Anlagen durchlaufen. Eine Reflow-Lötanlage besteht meist aus vier Zonen die von den Leiterplatten auf einem Transportsystem durchlaufen werden: Durch die Länge der Zonen und die Geschwindigkeit mit der diese durchlaufen werden, steuern den Lötprozess.

Laserlöten

Da ein Laser sehr präzise Energie punktgenau in ein Material einbringen kann, wird er zum so genannten Laserlöten verwendet. Bei diesem Verfahren sind genaue Lötungen in sehr kurzen Taktzeiten möglich.
Der Lötprozeß erfolgt berührungslos an der Luft, kann aber auch unter Schutzgas oder Vakuum erfolgen. Der Laserstrahl wird durch Umlenkspiegel oder Positionierung der Strahlquelle zur Lötstelle geführt. Die Fügepartner müssen die zugeführte Energie absorbieren um auf die erforderliche Löttemperatur erhitzt werden zu können. Mit dem Laserlöten können Weich-, Hart- und Hochtemperturlötungen durchgeführt werden. Zur Erzeugung des Laserstrahles werden CO2-Laser, Nd-YAG-Festkörperlaser und Diodenlaser verwendet.
Beim Löten mit Lötdraht wird die Lötstelle mit dem Laser erwärmt, anschließend das Lot automatisch, mit Überwachung durch Wegaufnehmern, zugeführt. Damit das Lot noch verlaufen kann wird nach Beendigung der Lotzufuhr die Energiezufuhr für eine definierte Zeit aufrecht erhalten.
Mit dem Laserlöten können Metalle wie Aluminium, Kupfer und Messing, sowie auch Materialien wie Keramik und Glas verbunden werden. So werden z.B. durch Laserlöten Heckklappen und Fahrzeugdächer mit dem Laser hartgelötet. Es entstehen sogenannte Nullfugen die ohne Nachbearbeitung lackiert werden.
Das Laserlöten gehört zu der Gruppe der Strahllötverfahren zu denen auch das Elektroenenstrahllöten und Lichtstrahllöten gehört.

  Laserstrahllöten Elektronenstrahllöten Lichtstrahllöten
Weichlöten X   X
Hartlöten X X X
Hochtemperaturlöten X X  
Leistung 10 W - 100 W Weichlöten
200 W - 2 kW Hartlöten
  1 - 3 kW
Energiequelle CO2-Laser
Nd:YAG- Festkörperlaser
Diodenlaser
Elektronenstrahlkanone Infrarotstrahler

Autor: Uwe Koerbitz


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