www.silberlot.com
www.silberlot.com

Grundlagen des Aluminiumlötens

  • Hartlöten
  • Weichlöten
  • Reiblöten

 

Besonderheiten von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Die Alumium-Oxidschicht
Die stabile Aluminiumoxidschicht stellt hohe Anforderungen an die Fügetechnik. Da reines Aluminium bei ca. 660°C und Aluminiumlegierungen zwischen 500°C und 660°C schmelzen, die Oxidschicht hingegen erst ab einer Temperatur von 1500°C bis 2000°C schmilzt, ist ein thermisches Zersetzen der Oxide nicht möglich.

Alumium zeigt keine Anlassfarben
Weiterhin ist für den Lötprozess bzw. für das Erwärmen von Bedeutung, dass der Werkstoff - im Gegensatz zu den Stählen etc. - keine Anlassfarben ausbildet. Als Indikator für das Erreichen der Arbeitstemperatur dient beim Hartlöten von Aluminium ausschließlich das Flussmittel, welches ab einem Temperaturbereich von 460°C bis 500°C zu schmelzen beginnt. Dies kann als Temperaturindikator in Bezug auf die Zuführung des Lotes herangezogen werden.

Hohe Wärmeleitfähigkeit gegenüber Stahlwerkstoffen
Zu beachten ist ebenfalls, dass die Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von Aluminium bei 204 W/m und die von reinem Eisen bei 81 W/m*K liegt. Dies ist mehr als doppelt so hoch, es muss beim Löten von Aluminium also wesentlich mehr Wärme zugeführt werden als bei reinem Eisen, um auf Löttemperatur zu kommen. Aus dieser Erkenntnis ergibt sich ein häufig zu beobachtender Fehler, insbesondere beim Flammlöten von Aluminium. Für die Erwärmung werden zu kleine Brenner bzw. Brennereinsätze gewählt, so dass der Erwärmprozess zu lange dauert und das Flussmittel seine Wirkung einstellt.

 

 

Hartlöten von Aluminium

Hartlöten von Aluminium

Das Hartlöten von Aluminium und Aluminiumlegierungen ist das Standardherstellungsverfahren für die industrielle Fertigung von gelöteten Serienbauteilen. Gelötete Aluminiumkomponenten finden sich in vielen Bereichen des alltäglichen Gebrauchs. Gelötete Rohrkomponenten von Fahrzeugklima-anlagen gehören genau so dazu, wie Verteilerleitungen und Wärmetauscher in Kühlschränken und Aluminium/Edelstahl-Lötungen in Wasserkochern. Gelötete Aluminiumbauteile findet man aber in den verschiedensten Produkten in den Bereichen des Maschinen-
und Elektomaschinenbaus.

 

 

Weichlöten von Aluminium

Weichlöten von Aluminium
Auch das Weichlöten von Aluminium ist ein industriell angwandtes Verfahren. Es bietet gegenüber dem Hartlöten den Vorteil, dass die Lötungen dabei bei Arbeitstemperaturen durchgeführt werden, die deutlich unterhalb des Schmelzpunktes der Aluminiumlegierungen liegen. Somit ist ein sicheres Löten und Herstellen von qualitativ hochwertigen Verbindungen kein Problem. Zum Weichlöten werden, je nach Anwendungszweck, Lotlegierungen auf Basis Zink-Aluminium, Zinn-Kupfer oder Zinn-Silber verwendet.

Weichlote auf Zinnbasis, wie die FONTARGEN-Lote A 611 und A 644 besitzen Schmelzbereiche zwischen 220-250°C. Sie werden hauptsächlich für das Löten elektrischer Bauteile oder Kleinteile verwendet, da das für diese Lote zum Einsatz kommende Flussmittel (FONTARGEN F 600 AL) nur eine begrenzte Wirkdauer besitzt und somit nur für kleine Lötstellen verwendet werden sollte.

Weichlote auf Zink-Aluminium-Basis, wie die FONTARGEN-Lote A 631, A 633 oder A 660, besitzen Schmelzbereiche, die zwischen 380-450°C liegen. Diese Lote werden zusammen mit dem Flussmittel FONTARGEN F 600 ZA für Kapillarlötungen an Aluminiumlegierungen mit max. 0,8% Magnesium verwendet und finden vielfältige Verwendung in den unterschiedlichsten Bereichen. Die Vorgehensweise und Bauteilvorbereitung des Weichlötens mit Flussmittel entspricht der des Hartlötens von Aluminium.

 

 

Reiblöten von Aluminium

Reiblöten von Aluminium (ohne Flussmittel)
Das älteste Verfahren zum flussmittelfreien Löten von Aluminiumwerkstoffen ist das Reiblöten. Als Lote kommen hierbei in der Regel SnZn oder ZnAl-Legierungen zum Einsatz, deren Schmelzbereiche, je nach Zusammensetzung der Legierung, zwischen 200-450°C liegen. Das Reiblöten wird in der Regel zur Reparatur von beschädigten Bauteilen (Risse, Brüche und Bearbeitungs- oder Gießfehler) verwendet. Sollen neue Bauteile gefügt werden, sollte man diese durch Weich- oder Hartlöten mit geeigneten Flussmitteln herstellen.

Wie funktioniert das Reiblöten von Aluminium und was ist dabei zu beachten?
Die Bauteile müssen vor dem Löten durch Entfetten von organischen Rückständen (Öle,Fette) befreit werden. Zudem sollte die Oxidschicht des Aluminiums mechanisch durch Bürsten mit einer Edelstahlbürste oder mit einem mittelgroben Schmirgeltuch entfernt werden. Risse sollten an den Enden ausgebohrt und der Riss durch Ausschleifen zu einer Lötfuge (V-Naht bei einem Oberflächenriss - X-Naht bei einem durchgehendem Riss) geöffnet werden, in die das Reiblot eingebracht werden kann. Abgebrochene Bauteile müssen auf die gleiche Weise vorbereitet werden.  Nach der Reinigung der Bauteile werden diese gleichmäßig mit der Flamme - vorzugsweise mit einem Propan- oder Butan/Luft-Brenner - auf die Arbeitstemperatur des Lotes erwärmt. Dabei wird das Lot solange auf dem Bauteil gerieben, bis sich - ähnlich wie beim Verzinnen - eine dünne Schicht aus geschmolzenem Lot auf dessen Oberfläche bildet. Da sich die Oxidschicht des Aluminiums auch nach der vorherigen Beseitigung sehr schnell neu bildet, ist es wichtig, dass das Lot nach dem ersten Aufschmelzen auf dem Werkstück weiter kräftig, durch die Lotschicht hindurch, gerieben und dem Bauteil bei Bedarf weitere Wärme zugeführt wird. Das Reiben bewirkt, dass die neugebildete Oxidschicht wieder aufgerissen wird und das Lot den Grundwerkstoff benetzen kann. Dieses Aufreißen der Oxidhaut kann entweder mit dem Lotstab selbst, durch Bürsten mit einer Edelstahlbürste oder das Kratzen mit einem spitzen Gegenstand (Schraubendreher) erfolgen. Die aufgebrachte Lotschicht schützt hierbei die darunter liegende Oberfläche vor weiterer Oxidation.

Der Arbeitsschritt des Aufreibens ist von großer Wichtigkeit, da er die Qualität der Lötverbindung deutlich beeinflusst. Die Festigkeit der Verbindung ist um so größer, je sorgfältiger das Reiben während der Lotbeschichtung durchgeführt und je gleichmäßiger das Bauteil dabei erwärmt wird.

Danach kann bei Bedarf weiteres Lot aufgebracht werden um ein gewisses Übermaß zu erzeugen, damit die Fügestelle nach der Nachbearbeitung durch Feilen oder Schleifen fehler- und porenfrei ausgebildet wird.

Sollen Bauteile durch Reiblöten miteinander verbunden werden (gebrochenes Bauteil), müssen beide Fügepartner durch die beschriebene Vorgehensweise mit einer Lotbeschichtung versehen werden. Ist dies erfolgt, werden diese zueinander fixiert, erneut erwärmt und gegebenenfalls durch weitere Lotzugabe miteinander verbunden.

 

Sollten Sie weitere Fragen zum Löten von Aluminium oder zu einem speziellen Projekt haben, stehen wir Ihnen für die Beantwortung Ihrer Fragen gerne zur Verfügung. Bitte rufen Sie uns an.