Löten ist ein thermisches Verfahren , bei dem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Grundwerkstoff und einem [[Metall|metallischem]] [[Zusatzwerkstoff|Zusatzwerkstoff]] (Lot) hergestellt wird. Die Grundwerkstoffe bleiben dabei in festen zustand nur das zugeführte Lot geht in den flüssigen Zustand über. Die [[Aggregatzustand|Schmelztemperatur]] des Lotes liegt deshalb immer unterhalb der Schmelztemperaturen der zu lötenden Grundwerkstoffe. Voraussetzung für das Löten sind metallisch reine Oberflächen der Fügeteile. Ein mechanisches Reinigen ist notwendig reicht aber nicht aus, daher werden Flussmittel eingesetzt um die restlichen oder sich neu bildenden [[Oxidation|OxydschichtenOxidschichten]] zu beseitigen.
Beim Löten ist die Materialpaarung von Bedeutung. Sie ist unter anderem von folgenden Faktoren abhängig:
*Benetzung des Lotes auf dem Bauteil *Kapillarwirkung des Lotes in einem Spalt
*Entstehung von Bindungen zwischen den Stoffen
*Die Arbeitstemperatur der zu lötenden Teile ist nicht erreicht. ( kalte Lötstelle)
*Die zu verlötenden Teile sind nicht ausreichend sauber (blank):
*Die Korrosionsbefreiende korrosionsbefreiende Wirkung des Flussmittels im Lötzinn reicht nicht aus.*Nach Wegnehmen des Lötkolbens werden die zu verbindenden Teile bewegt, bevor das Lötzinn kalt und erstarrt ist.( risse Risse im Lot).
*Nach dem Lötvorgang werden die Flussmittelrückstände nicht entfernt.( wirken korrodierend)
Das sind die häufigsten Fehlerquellen beim Löten, die gleichzeitig die Einflussgrößen beim Löten eines Bauteils beeinträchtigen.
=== Wann wird gelötet? ===
Eine Lötverbindung kommt in Betracht, wenn metallische [[Werkstoffe|Werkstoffe]] miteinander verbunden werden sollen. Es entsteht eine dichte, saubere und glatte Verbindungsstelle. In vergleich Im Vergleich zum Schweißen ergeben sich einige besondere Vorzüge. Es können unterschiedliche Metalle miteinander verbunden werden. Die Arbeitstemperatur ist niedriger, die Erwärmung kürzer. Dadurch werden Gefüge Veränderungen und Wärmeverspannung in das Werkstück weitgehend vermieden. Außerdem verziehen sich dünne Bauteile nicht so sehr wie beim [[Schweißverbindungen|Schweißen]]. Es sind jedoch auch Nachteile festzustellen. Festigkeit und Temperaturbeständigkeit einer Lötstelle sind begrenzt.
*'''Beispiele für lötbare Bauteile'''
*geringerer Verzug
*es können unterschiedliche Werkstoffe verbunden werden
*gute [[Wärmeleitfähigkeit ]] der Verbindung
*gute elektrische Leitfähigkeit der Verbindung
*die Lötstellen müssen nicht zugänglich sein
*größere [[Toleranzen|Toleranzen]] der Fügeteile möglich
*filigrane Füge teile Fügeteile ohne Beschädigung lötbar
*keine Veränderung der Festigkeit durch Alterung
*keine Veränderung der Grundwerkstoffe durch niedriger Arbeitstemperatur
*ausrichten nach dem Löten nicht möglich
*es ist fast immer eine Überlappung erforderlich
*galvanische [[Korrosion|Korrosion]] durch unterschiedliche Potentiale der Verbindungspartner ( besonders bei [[Aluminium|Aluminium]])
*Nachbehandlung notwendig
*Lote meist teure Werkstoffe
=== Hochtemperaturlöten ===
Das Hochtemperaturlöten wird meist zum Fügen von thermisch und mechanisch Hochbelasteten hochbelasteten Bauteilen aus Keramik oder Edelstahl
verwendet. Es ist bei diesem Verfahren möglich, die Zugfestigkeit bei Edelstahlverbindung bis zu 500 N/mm² zu erreichen.
*Die Grundwerkstoffe müssen metallisch rein sein.
Das Lot kann sein Zweck nur dann erfüllen, wenn es mit den Werkstoff der Fügeteile eine Verbindung eingeht. Das Schmelzflüssige schmelzflüssige Lot muss hierzu die Werkstücke an den Verbindungsstellen benetzen. Beim Löten kann eine Benetzung durch das Lot nur dann erreicht werden, wenn an der Verbindungsstelle Verunreinigung ( z B. Fett, Farbe, Schmutz usw.) entfernt werden. Außerdem ist zu beachten, dass durch Einwirken des Luftsauerstoffs Oberflächen unedler Metalle mit einer Oxidschicht überzogen sind. Diese [[Oxidation|Oxidschicht]] verhindert eine Benetzung des Grundwerkstoffes.
Das Lot perlt auf der Oberfläche ab und haftet daher nicht. Die Reinigung der Werkstücke erfolgt durch Entfernung der Oxidschicht mit einer Feile, Stahlwolle oder mit Schmirgelpapier
Eine einwandfrei Lötung ist dann erreicht, wenn sich das Lot im Spalt ausbreitet und ihn vollständig ausfüllt. Dazu müssen die Werkstücke an der Verbindungsstelle gleichmäßig auf eine bestimmte Temperatur, die Arbeitstemperatur, erwärmt werden.
Die Arbeitstemperatur ist die niedrigste Oberflächentemperatur an der Lötstelle,
bei der das Lot benetzt, fließen und am Grundwerkstoff binden kann. Sie richtet sich im Wesentlichen nach der Schmelztemperatur des benutzten Lotes. Unterhalb der Arbeitstemperatur ergibt sich keine Bindung zwischen lot Lot und Grundwerkstoff.Man spricht von einer ,, kalten Lötstelle”. Die Arbeitstemperatur kann jedoch überschritten werden. Zum Löten steht also Temperaturbereiche zur Verfügung, der von der Arbeitstemperatur bis zu maximalen Löttemperatur reicht. Oberhalb dieser Temperatur ist ein gutes Löten nicht mehr möglich, weil Bestandteile des Lotes verbrennen, das Flussmittel unwirksam wird und beim Grundwerkstoff Grobkorn- bildung Grobkornbildung auftreten kann. Für den Unerfahrenen ist es schwierig. Dass Erreichen der Arbeitstemperatur festzustellen. Wird das zum Löten passende Flussmittel verwendet, so zeigt das Verdampfen des Flussmittels das erreichen der Arbeitstemperatur an.
Beim Weichlöten ist die Arbeitstemperatur gleichfalls erreicht, wenn der Lötdraht außerhalb der Lötflamme beim Antupfen an das erwärmte Werkstück abschmilzt.
*Die Werkstücke müssen anschließend erschüterungsfrei erschütterungsfrei abkühlen.
Ist das Lot in den Lötspalt eingedrungen und hat eine Bindung mit den Grundwerkstoff erreicht, dann wird die Wärmezufuhr beendet. In den Fügeteilen ist die wärme noch gespeichert, dadurch erstart das Lot nicht umgehend. Nach einer bestimmten kurzen warte Zeit, sinkt die Temperatur der Fügeteile und das Lot verfestigt sich . In diesem Zeitraum darf das Werkstück keine Erschütterungen ausgesetzt sein, da sonst in den Verbindungen Risse entstehen Können
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'''Die einzelnen Schritte sind als Video dargestellt.'''
wenn es mit den Werkstoff der Fügeteile eine Verbindung eingeht. Das Schmelzflüssige schmelzflüssige Lot muss hierzu die Werkstücke
an den Verbindungsstellen benetzen.
Beim Löten kann eine Benetzung durch das Lot
Das Aufsteigen oder Hochsaugen von Flüssigkeiten in engen Spalten entgegen der Schwerkraft sind ist auf die Kapillar- oder Haarröhrchenwirkung Kapillarwirkung zurückzuführen. Die Molekühle Moleküle des Wassers ziehen sich durch die Adhäsion an den eng gegenüber- liegenden gegenüberliegenden Wandungen des Spaltes nach oben. Das Wasser steigt soweit, bis sich die Adhäsionskraft und die Gewichtskraft der hängenden Wassersäule im Gleichgewicht befinden. Dort, wo der Spalt eng ist, wird eine größere Höhe erreicht, wo der Spalt breit ist, dagegen eine geringere. Diese Wirkung tritt nur bei benetzenden Flüssigkeiten auf. Nur dann überwiegt die Adhäsion gegenüber der Kohäsion.
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Bild:Kapillar.jpg|Kapillarkräfte
Bild:Kapillarwirkung.jpg|Schematische Darstellung
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=== Bindungen : ===
1. Hinsichtlich Lötspalt- und Lötflussverhalten, Kraftübertragung und Fertigungserleichterung ist zu Beachten (sehe auf die folgenden Bilder).
In der DIN 65169 (Konstruktionsrichtlinien für hart- und Hochtemperaturgelötete hochtemperaturgelötete Bauteile) kann man weitergehende Ausführung für lötgerechtes Gestalteten entnehmen.
2. Lötnähte sollen möglichst auf Schub beansprucht werden.
===Aufgabe 3===
*Eine Kaltwasserleitung aus Kupferrohr 54 x 2 wird nach Skizze mit einer weich Aufgelöteten aufgelöteten Kappe verschlossen. Es ist zu prüfen, ob die Spaltlötverbindung für einen höchsten Wasserdruck von 8 bar sicher ausgelegt ist.
<u>Hier findes du findest Du die Lösung von Aufgabe 3 :</u>
*Der Zugversuch Das Verbinden von Bauteilen ist ein wesentlicher Bestandteil des Maschinenbaus. Zu den wichtigsten Verbindungselementen gehören[[Nietverbindungen| Niete]], [[Schraubenverbindungen|Schrauben]], [[Elastische Federn|Federn]], [[Bolzen- und Stiftverbindungen|Stifte]], [[Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente|Bolzen]] sowie [[Schweißverbindungen|Schweiß]]-, Löt- und [[Klebverbindungen|Klebverbindungen]], wobei Schweißen, Löten und Kleben zu den stoffschlüssigen Fügeverfahren gehören. Um vor der Fertigung mit ausreichender Sicherheit behaupten zu können, dass das entstehende Produkt der wichtigste vorgesehenen Belastung standhält, sind viele Untersuchungen durchzuführen.Eine von diesen Untersuchungen ist die Zugfestigkeit. '''[[Zugversuch|Zugversuch einer Steckverbindung.]]''' [[Bild:Muffe.jpg]] '''Die dargestellte Steckverbindung wurde auf Zug belastet und Zerstört.''' '''Dieser Versuch in wurde auf Video aufgenommen und bewährtet.''' <u>Die einzelnen Arbeitsschritte für den Zugversuch:</u> # Weichlöten der Steckverbindung[http://www.myvideo.de/watch/5253625/H_Ayyildiz_Schritt_3_7].# Zugbelastung der WerkstoffprüfungSteckverbindung [http://www.myvideo.de/watch/5253665/H_Ayyildiz_Zugversuch].# Zerstörungsbereich [http://www.myvideo.de/watch/5253691/H_Ayyildiz_Zerstoerungsbereich]. <u>'''Beobachtung :'''</u> Zuerst wirkt eine sehr hohe Kraft (ca.85 kN) auf die Steckverbindung. Diese Kraft lässt allmählich nach und das Gefüge des Werkstoffes fängt an zu fließen. Der Werkstoff reist neben der Lötnaht durch eine geringere Kraft (ca.15 kN). Mit diesem Prüfverfahren werden Festigkeitskennwerte '''[[Zugversuch|Zugversuch einer Überlappstoßverbindung.]]''' [[Bild:Lü.jpg]] '''Die dargestellte Überlappstoßverbindung wurde auf Zug belastet und Zerstört.''' '''Dieser Versuch wurde auf Video aufgenommen und Verformungskennwerte bestimmtbewährtet.''' <u>Die einzelnen Arbeitsschritte für den Zugversuch:</u> # Weichlöten der Überlappstoßverbindung [http://www.myvideo.de/watch/5253883/H_Ayyildiz_nLoeten_der_Ueberlappstossverbindung]. # Zugbelastung der Überlappstoßverbindung [http://www.myvideo.de/watch/5253756/H_Ayyildiz_Zugversuch]. # Zerstörung der Überlappstoßverbindung [http://www.myvideo.de/watch/5253734/H_Ayyildiz_Zerstoerung].# Zerstörungsansicht der Überlappstoßverbindung [http://www.myvideo.de/watch/5253769/H_Ayyildiz_Ansicht]. <u>'''Beobachtung :'''</u> Es wirkt eine kontinuierlich steigende Kraft auf die Überlappstoßverbindung. Diese Werkstoffkenngrößen sind Durch die Grundlage für ansteigende Kraft wird die Dimensionierung statisch beanspruchter BauteileVerbindung bei ca. 65 kN zerstört. '''Festigkeitsvergleich zwischen Löt- und Klebverbindung:''' Im '''[[Zugversuch|Zugversuch wird das Werkstoffverhalten bei stetig zunehmender Zugbeanspruchung untersucht, bei der einer Klebüberlappstoßverbindung.]]''' [[Bild:Lü.jpg]] Als Festigkeitsvergleich wurde die Beanspruchung einachsig Überlappstoßverbindung mit derselben Überlappungslänge und gleichmäßig über den Querschnitt unter der Zugprobe verteilt wirktderselben Voraussetzung mit einer Klebverbindung geprüft. '''Die Zugprobe wird bei diesem Prüfverfahren stoßfrei dargestellte Überlappstoßverbindung wurde auf Zug belastet und gleichmäßig gedehnt, bis ein Bruch eintrittZerstört. '''Gleichzeitig werden die für den Werkstoff charakteristischen Kennlinien, sogenannte Spannungs-Dehnungs-Diagramme '''Dieser Versuch wurde auf Video aufgenommenund bewährtet.'''
<u>Die einzelnen Arbeitsschritte für den Zugversuch:</u>
# Zugbelastung der Überlappstoßverbindung[http://www.myvideo.de/watch/5253819/H_Ayyildiz_Klebverbindung].
# Zerstörungsansicht der Überlappstoßverbindung[http://www.myvideo.de/watch/5253808/H_Ayyildiz_Klebverbindung].
Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe. Es kann in verschiedene Bereiche eingeteilt werdenwirkt eine kontinuierlich steigende Kraft auf die Überlappstoßverbindung. Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt Durch die ansteigende Kraft wird die Dehnung der Probe elastisch, dVerbindung bei ca.h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge L0 wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der [http://www.bhak-bludenz.ac.at/physik/geschichte/physiker/hooke.shtml Physiker Hooke], nach dem dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird25 kN zerstört.
<u>'''Bewertung:'''</u>
Mit dem gleichen Werkstoff und unter der gleichen Vorrausetzung wurde die Überlappstoßverbindung als Löt-und [[Bild:Spannungsdehnungsdiagramm.gifKlebverbindungen|Klebverbindung]] auf Zug getestet. Zu beobachten war das bei beiden Fügeverfahren die Zugkraft am anfang gut aufgenommen wurde. Bei steigender Zugkraft wurde die Klebverbindung bei ca. 25 kN und die Lötverbindung bei ca.65 kN zerstört.
==Lotarten und Flussmittel==
'''Weichlote:''' Ihre Arbeitstemperatur liegt unterhalb 450° C. Wegen ihrer geringen Festigkeit sind sie für Kraftübertragungen nicht geeignet. Den größten Einsatz haben Weichlote in der Elektrotechnik (z. B. LnSn 60 Pb = Lötzinn). Weichlote werden als Stangen, Fäden, Drähte, als Pulver oder Pasten (gemischt mit Flussmitteln) angeboten. Während das Löten ohne Flussmittel bisher nur für Hartlötverbindungen unter Schutzgas oder im Vakuum möglich war, ist dies durch neuartige Lote (z. B. SnAgTi + seltene [[Metalle der Seltenen Erden|Seltene Erden]]) auch beim Weichlöten an Luft möglich. Neuere Lote lassen sogar Verbindungen zwischen Keramiken und Metallen zu.
