Übungsaufgabe 1:
- Aufgabenstellung:
Zwei Bauteile aus S235 sollen so miteinander verlötet werden, dass sie eine Schubkraft (Zugscherkraft) von 500 N halten können. Wie groß muss die Überlappungslänge lü sein, wenn die Lötfläche quadratisch ist? Zum Löten wird L-Ag30Cd verwendet, außerdem hat der Konstrukteur eine dreifache Sicherheit bestimmt.
Formel:
Lösungsweg
geg:
S = 3
lü = b
Fnenn= 500 N
KA = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)
τI = 200 N/mm2 (Hartlote lt.Tab. 5.3 Roloff/Matek)
ges:
lü in mm
lös:
τI =(Ka * F) / AI
AI = (Ka * F) / τI
AI = (1 * 500N) / 200N/mm2
AI = 2,5mm2
AI = Iü2
Iü = √AI
Iü = √2,5mm2
Iü = 1,58mm
Antwort: Mit einer dreifachen Sicherheit beträgt die Überlappungslange lü= 1,58mm.
Übungsaufgabe 2:
- Aufgabenstellung:
Mit der Längskraft F belastete Kopfbolzen d = 12mm sollen entsprechend Bild in Grundkörper hart eingelötet werden. Bolzen und Grundkörper bestehen aus S235JR ( Rm 360 N/mm²) und die Scherfestigkeit der Lötnaht beträgt 205 N/mm². Zu berechnen sind: a) Die Überlappungslänge lü ( Einstecktiefe), wenn Bolzen und Lötnaht die gleiche Tragfähigkeit aufweisen sollen. b) die zulässige ertragbare Längskraft F, wenn die Verbindung mit der dreifachen Sicherheit gegen Bruch ausgelegt werden soll und die Last ruhend und stoßfrei auftritt.
Formel:
Lösungsweg
geg:
Werkstoff = S235JR
Rm = 360 N/mm2 (TB 1-1a lt. Roloff/Matek)
TIB = 205 N/mm2 ( für Silberhartlot AG 203 lt. TB 5-10 Roloff/Matek)
d = 12mm
KA = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)
S = 3
ges:
a) lü in mm
b) F in kN
lös a)
lü ≈ ( Rm / TIB ) * d / 4
lü ≈ ( 360 N/mm2 / 205 N/mm2) * 12mm / 4 ≈ 5 mm
lü ≈ 5 mm
Antwort a : Die ( Einstecktiefe ) Überlappungslänge beträgt 5 mm.
lös b)
AI = d * π * Iü
AI = 12mm* π * 5 mm
AI = 188 mm2
F = TIB * AI / KA * S
F = 205 N/mm2 * 188 mm2 / (1,0 * 3 )
F = 12,8 kN
Antwort b : Die Hartlötverbindung kann mit einer dreifachen Sicherheit eine ruhende Längskraft von 12,8 kN übertragen.
Übungsaufgabe 3:
- Aufgabenstellung:
Eine Kaltwasserleitung aus Kupferrohr 54 x 2 wird nach Skizze mit einer weich aufgelöteten Kappe verschlossen. Es ist zu prüfen, ob die Spaltlötverbindung für einen höchsten Wasserdruck von 8 bar sicher ausgelegt ist.
Formel: RM FS 5.10
Lösung
geg:
Tlzul = 2 N/mm2 (Weichlötverbindungen "Faustregel" Roloff/Matek)
KA = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)
lü = 10 mm
d = 54 mm
pe = 8 bar = 0,8 N/mm2
ges:
Scherfestigkeit der Lötnaht TI in N/mm2 =
[TI =(KA * F) / AI ]
Sicherheit S =
[ S = TIzul / TI ]
Lösung
Berechnung der Fläche A in mm2
A = (d2 * π) / 4
A = (54mm2 * π) / 4
A = 2.290,22 mm2
Berechnung der Druckkraft auf die Fläche in kN
pe = F / A
F = pe * A
F = 0,8 N/mm2 · 2,29 · 103 mm2
F = 1,83 kN
Berechnung der Lötnahtfläche in mm2
AI = d * π * lü
AI = 54 mm * π * 10 mm
AI = 1.696,46 mm2
TI =(KA * F) / AI
TI =(1 * 1.832,17 N) / 1.696,46 mm
TI = 1,08 N/mm2
S = TIzul / TI
S = 2N/mm2 / 1,08N/mm2
S = 1,8
Antwort: Die Lötverbindung hält der Belastung von 8 bar mit einer 1,8-facher Sicherheit stand.
Ergebnisse Übungsaufgabe 4
| Fragen | Antwort |
|---|---|
| 1) Was ist Löten? |
d) ein Verbinden von gleichen oder verschiedenen Metallen mit - Hilfe eines leichter schmelzenden Zusatzmetalls |
| 2) Wann ist beim Löten
die Arbeitstemperatur erreicht? |
e) wenn das Lot in die Lötnaht fließt und sich mit dem Werkstoff verbindet |
| 3) Wo liegt die Temperatur zwischen
Hart- und Weichlöten ? |
b) 450°C |
| 4) Wie müssen Teile zum Löten
vorbereitet werden? |
b) Die Teile müssen vollkommen sauber und metallisch blank sein |
| 5) Was sind Weichlote? |
c) Alle Lote, deren Schmelzpunkte unter 450°C liegen |
| 6) Wozu benötigt man Flussmittel? |
c) damit die bestehende Oxidschicht aufgelöst und ihre Neubildung verhindert wird |
| 7) Lotpasten können eingesetzt werden für | a) Weichlöten |
| 8)Welche Aussagen über Lotpasten ist richtig? |
c) Lotpasten müssen mind. 60% Metall enthalten |
| 9) Beim Löten ist die Materialpaarung von großer Bedeutung.
Sie ist unter anderem von folgenden Faktoren abhängig welche? |
1. Benetzung des Lotes auf dem Bauteil
2. Kapillarwirkung des Lotes in einem Spalt 3. Entstehung von Bindungen zwischen den Stoffen |
| 10) Welche Behauptung über die Wirkung
des Lötspaltes ist richtig? |
e) Der Spalt soll etwa der halben Blechdicke entsprechen
|
| 11) Wie groß soll der Lötspalt sein? |
c) Spaltbreite 0.05- 0.5 mm |
| 12)Welches Flussmittel wird zum Hartlöten verwendet? | a) F-SH 1 |
| 13) Wie viel Prozent Zinn enthält ein Lot
mit der Bez. S-Sn 97Cu 3 |
c) 97% |
| 14) Welche Regel gelten für das
Löten von Gasleitungen? |
|
| 15) Welche Regel gelten
für das Löten von Wasserleitung ? |
|
| 16) Was sind die Einflussgrößen
Auf die Lötbarkeit eines Bauteils.? |
1:Werkstoffe
2:Konstruktion 3:Fertigung |
| 17) Wie lautet die Kennzahl von Weich- bzw.
Hartlöten bei der Symbolischen Darstellung? |
a) Weichlöten Kennzahl= 94
b) Hartlöten Kennzahl= 91 |
| 18) Welche Aussage über
die Stumpfstoßverbindung ist richtig? |
c) Diese werden nur bei gering belasteten Bauteilen mit Blechdicke t>1mm ausgeführt. |
| 19) Wann wird die Überlappstoß-
verbindung eingesetzt ? |
b) wenn die Lötnähte die gleiche Tragfähigkeit aufweisen soll wie die zu verbindenden Teile.
|
| 20) Was ist lü und ihre Einheit ? | lü ist die Überlappungslänge in mm |
| 21) Bei runden Steckverbindungen können
welche Kräfte auf der Lötfläche aufgenommen werden? |
c) T1 = Torsionsspannung in N/mm² |
| 22) Um die Festigkeit des Grundwerkstoffes
zu errechen genügt lü =(..) t |
|