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Lote für die Kälte-und Klimatechnik
Kaelte-Klima-Technik_deutsch.pdf
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1. Die Lötgerechte Konstruktion


Lötstellen sollten immer einen Kapillarzwischenraum aufweisen, in den die geschmolzene Lotlegierung fliessen kann. Die Festigkeit der Lötstelle ist abhängig von der Lotspaltbreite und der Überlappungslänge der Bauteile.
Der optimale Lotspalt bei Handlötungen mit Silberloten und Flussmittel liegt, je nach verwendeter Lotlegierung, zwischen 0,05 - 0,25 mm, wobei mit Loten, die einen breiteren Schmelzbereich aufweisen, auch sogenannte Fugenlötungen mit Lötspaltbreiten bis 0,50 mm durchführbar sind.
Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Grundwerkstoffe beeinflussen den Lotspalt bei Löttemperatur. Für überlappende Verbindungen empfiehlt sich eine minimale Überlappungslänge der 3 bis 4-fachen Materialstärke des dünnsten beteiligten Grundwerkstoffes. Bei Rohren bis zu einem Durchmesser von 25 mm sollte die Einstecktiefe einem Rohrdurchmesser entsprechen.

2. Die Auswahl eines geeigneten Lotes

Lotlegierungen sollten nach ihrer Eignung für eine bestimmte Anwendung gewählt werden.  Zu beachten sind dabei unter anderem die Form der zu lötenden Werkstücke, die Grundwerkstoffe und der spätere Einsatzbereich des Werkstückes wie zum Beispiel, die Lebensmitteltauglichkeit des Lotes, die maximale Betriebstemperatur der die Lötstelle ausgesetzt wird, die benötigte Festigkeit der Lötverbindung und die Medien und Stoffe, die an der Lötstelle angreifen können. Die am leichtesten zu verarbeitenden Lotlegierungen sind hochsilberhaltige, leicht fliessende Legierungen mit einem niedrigen Schmelzbereich (Bsp. FONTARGEN A 314, A 306). Lotlegierungen mit höheren Löttemperaturen und grösseren Schmelzbereichen (Bsp. FONTARGEN A 311, A 319) sind etwas schwieriger in der Anwendung.

3. Die Bauteilreinigung vor dem Löten

Die zu verbindenden Teile sollen eine öl-, fett- und oxidfreie Oberfläche aufweisen. Schmierfette und Öle lassen sich am besten mit einem entfettenden Lösungsmittel entfernen. Oberflächenoxide lassen sich mit einem mittelgroben Schmirgeltuch beseitigen. Die so entstehende rauhe Oberfläche bewirkt eine sehr starke Bindung der Lotlegierung an den Grundwerkstoff. Polierte Oberflächen sind zu vermeiden.

4. Das Auftragen des Flussmittels und die optimale Flussmittelmenge

Die benötigte Flussmittelmenge schwankt je nach Art der Anwendung.
Gewöhnlich reicht es aus, eine dünne Schicht Hartlotflussmittel auf die Flächen des Lotspaltes und dessen Umgebung mit einem Pinsel aufzutragen. Für die Qualität der Lötstelle ist es aber keineswegs schädlich, wenn zu viel Flussmittel aufgebracht wird, sondern es kann sogar das Entfernen der Flussmittelrückstände erleichtern.  Ein Auftragen von Flussmittel auf die Umgebung der Lötstelle verhindert die Oxidation des Werkstückes. Die Anwendung von zu wenig Flussmittel kann seine Wirksamkeit vorzeitig beenden, was zu unschönen und fehlerhaften Lötstellen führt. Merke: Es ist immer besser zu viel als zu wenig Flussmittel aufzutragen.

Wie verhält sich das Flussmittels während des Lötens?
Während der Erwärmung des Flussmittels auf Löttemperatur dampft zuerst das in der Flussmittelpaste enthaltene Wasser aus. Dabei bläht es sich auf und trocknet anschließend weiss am Bauteil ab. Kurz bevor die Löttemperatur erreicht wird, verflüssigt sich das Flussmittel wieder. Es wird klar und durchsichtig und fliesst auf dem Bauteil aus. Dies ist der Zeitpunkt das Lot am Lötspalt anzusetzen.

5. Die Erwärmung der Lötstelle und das Ansetzen des Lotes

Es gibt verschiedene Erwärmungsmethoden für das Löten mit Silberhartloten an der Luft, wie zum Beispiel Handbrenner, Induktions- und elektrische Widerstandserwärmung. Handbrenner lassen sich mit unterschiedliche Brenngasmischungen betreiben, z.B. Sauerstoff, Luft oder Druckluft, zusammen mit den Brenngasen Azetylen, Propan, Erdgas oder Wasserstoff.

Für den Lötvorgang ist es entscheidend, dass die Grundwerkstoffe gleichmässig und zügig bis zur erforderlichen Löttemperatur erwärmt werden. Beachte: Werden Konstruktionen mit Bauteilen unterschiedlicher Masse oder Wärmeleitfähigkeit gefügt, ist darauf zu achten, dass die Komponenten mit größerer Masse oder besserer Wärmeleitfähigkeit vergleichweise länger und stärker erwärmt werden, als die kleineren oder schlechter die Wärme leitenden Fügeparnter.

Der Lotstab oder Lotdraht sollte bei Erreichen der Löttemperatur an der Öffnung des Lotspaltes angesetzt werden. Leicht fliessende Lotlegierungen werden durch die Kapillarkraft in die Lötstelle hinein und aussen herum fliessen. Eine zähflüssige Lotlegierung sollte entlang der gesamten Lötstelle aufgetragen werden, um eine fortlaufende Lötnaht zu bilden.

Das geschmolzene Lot fliesst immer an den heissesten Ort der Lötstelle. Die Wärmezufuhr ist während des Einfliessens des Lotes in den Lotspalt aufrecht zu erhalten. Beim Flammlöten empfiehlt sich ein indirektes Erwärmen. Sobald der Lötvorgang beendet ist, soll keine Wärme mehr zugeführt werden. Wenn das Lot erstarrt ist, kann die Lötstelle mit Wasser abgeschreckt werden, um die Entfernung der Flussmittelrückstände zu erleichtern. Während des Abkühlens ist Vorsicht geboten, um die gelöteten Teile nicht zu beschädigen oder Risse durch einen Temperatur-schock zu verursachen.

6. Entfernen der Flussmittelrückstände nach dem Löten

Es ist wichtig, die Flussmittelrückstände nach dem Lötvorgang zu entfernen, da Flussmittelreste zu Korrosionsangriffen führen und das Bauteil zerstören können. Es gibt, je nach Flussmitteltyp und Hersteller, unterschiedliche Empfehlungen für das Entfernen von Flussmittelrückständen.

Nachfolgend werden einige genannt.

  • vorsichtiges Abschrecken der Bauteile nach dem Löten in Wasser ; hierbei platzt bereits ein Großteil der Flussmittelreste vom Bauteil ab.
  • um die danach noch auf dem Bauteil verbliebene Flussmittelrückstände zu entfernen können die  Bauteile für ca. 30 Minuten in heisses Wasser eingeweicht und anschließend unter fliessendem warmem Wasser abgebürstet werden. Diese Vorgehensweise ist in der Regel für alle Silberlotflussmitteln der Gruppe FH 10 und FH 12 (FONTARGEN F 300 S, F 300 H Ultra, F 300 HFS) geeignet.
  • fest haftende, hartnäckige Flussmittelreste können durch Beizen der Bauteile entfernt werden. Dazu werden diese in 5-10%iger Schwefelsäure eingelegt und anschließend unter fliessendem warmem Wasser abgebürstet.
  • Flussmittel der Gruppe FH 21 (Messing- und Neusilberlot-Flussmittel FONTARGEN F 100). Flussmittel dieser Gruppe sind nicht korrosiv und können in der Regel auf den Bauteilen verbleiben. Sollen sie dennoch enfernt werden, kann das nur mechanisch z.B. durch Sandstrahlen geschehen.


7. Hinweise zum Arbeitsschutz

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung von Silberloten und Flussmittel
 Es liegt in der Natur der Flussmittel, dass sie, mit wenigen Ausnahmen, aggressive Stoffe enthalten. Ihre Anwendung ist trotzdem, sofern die elementaren, jedem Fachmann, Schweisser oder Löter bekannten Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, sicher.

 

Die wichtigsten Maßnahmen lauten:

  • flüssige oder pastenförmige Flussmittel mit Pinsel auftragen
  • die Berührung mit der Haut ist zu vermeiden; dies ist bei empfindlicher Haut oder Hautwunden besonders wichtig.
  • Tragen Sie beim Löten geeignete Schutzausrüstung wie Schutzbrille und Schutzhandschuhe.
  • nach erfolgter Arbeit und vor den Mahlzeiten Hände sorgfältig waschen
  • das Einatmen der beim Verarbeiten entstehenden Flussmittel- und Lotdämpfe soll vermieden werden. Die erste Voraussetzung dazu ist ein hinreichend gelüfteter Arbeitsraum, bzw. die Verwendung einer geeigneten Absauganlage.
  • werden Flussmittelreste mittels Beizen mit stark ätzenden Säuren entfernt, ist ebenfalls darauf zu achten, dass dabei geeignete Schutzausrüstung getragen wird.



  • Hartlöten
  • Weichlöten
  • Reiblöten

 

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.

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.

Empfohlene Vorgehensweise beim Löten von Aluminium

  • die Bauteile müssen vor dem Löten sauber und fettfrei sein
  • vorzugsweise sollte mit Propan/Luft gelötet und ein großer Löteinsatz verwendet werden
  • die Bauteile müssen gleichzeitig und gleichmäßig auf die notwendige Löttemperatur erwärmt werden
  • verwendet man separates Flussmittel, sind die Bauteile vor dem Löten damit einzustreichen
  • das Flussmittel dient als Anzeigehilfe für das Erreichen der Arbeitstemperatur.
  • das pastenförmige Flußmittel trocknet bei der Erwärmung ab und wird danach wieder flüssig (klare Flüssigkeit)  -> dies ist der Zeitpunkt, an dem die Arbeitstemperatur erreicht ist und das Lot zugeführt werden kann.


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 (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.



Unser Lieferprogramm

 

Lieferprogramm Löttechnik

  • cadmiunfreie Silberlote als blanken und flussmittelumhüllten Lotstab, als Lotdraht, Lotfolie oder Lotpaste sowie die dazugehörigen Flussmittel in Pasten- und Pulverform
  • Messing- und Neusilberlote als blanken und flussmittelumhüllten Lotstab, als Lodraht und als gebrauchsfertige Lotpaste
  • Aluminiumhartlote, Aluminiumweichlote, Aluminiumreiblote als Lotstab und Lotdraht, sowie die dazugehörigen Flussmittel
  • Sonderweichlote für das Löten von Kupfer, Messing, Stahl und Edelstahl
  • Löthilfsmittel wie z.B. Lotstopp, Antiflussmittel und Fixiermassen
  • Lötgeräte der Hersteller Primus Sievert, GCE Lorch und Greggersen

 

Lieferprogramm Schweißtechnik

  • Schweißzusätze auf Kupferbasis zum Schweißen von Kupfer- und Kupferlegierungen, zum farbgleichen Schweißen von Messing und zum MIG-Löten von verzinkten Blechen
  • Stabelektroden für das Schweissen von Guss und Gusseisen/Stahl-Verbidnungen
  • Stabelektroden für besondere Anwendungen für schwer schweißbare Stähle, Werkzeugstähle und schwarz/weiß-Verbindungen

 

Lieferprogramm Metallfolien

  • Kupferfolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken
  • Messingfolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken auch in selbstklebender Ausführung
  • Edelstahlfolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken auch in selbstklebender Ausführung
  • Bronzefolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken
  • Neusilberfolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken
  • Alumniumfolien als Zuschnitte in verschiedenen Längen, Breiten und Dicken

 

Lieferprogramm Arbeitsschutz

  • Persönliche Schutzausrüstung und andere Arbeitsschutzartikel von WELDAS
  • Schweißdecken, Spritzerschutzdecken und Schweißvorhänge von CEPRO