Lötverbindung Lösung: Unterschied zwischen den Versionen

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==Lösungen für die Berechnungsaufgaben==
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==Übungsaufgabe 1:==
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==Lösungs Aufgabe 1:==
 
  
 
*Aufgabenstellung:
 
*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 l<sub>ü</sub> sein, wenn die Lötfläche quadratisch ist? Zum Löten wird L-Ag30Cd verwendet, außerdem hat der Konstrukteur eine dreifache Sicherheit bestimmt.  
 
Zwei Bauteile aus S235 sollen so miteinander verlötet werden, dass sie eine Schubkraft (Zugscherkraft) von 500 N halten können. Wie groß muss die Überlappungslänge l<sub>ü</sub> sein, wenn die Lötfläche quadratisch ist? Zum Löten wird L-Ag30Cd verwendet, außerdem hat der Konstrukteur eine dreifache Sicherheit bestimmt.  
  
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[[Bild:Überlappung.jpg]]
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[[Bild:Klebverb Zugscherkraft.JPG]]
  
  
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'''Lös:'''  
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'''lös:'''  
  
  
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Mit einer dreifachen Sicherheit beträgt die Überlappungslange l<sub>ü</sub>= 1,58mm.
 
Mit einer dreifachen Sicherheit beträgt die Überlappungslange l<sub>ü</sub>= 1,58mm.
  
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==Lösungs Aufgabe 2:==
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==Übungsaufgabe 2:==
  
 
*Aufgabenstellung:
 
*Aufgabenstellung:
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Lösungsweg
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'''Formel:'''
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[[Bild:Steckverbindung.jpg]]
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'''Lösungsweg'''
  
 
'''geg:'''
 
'''geg:'''
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b) F in kN
 
b) F in kN
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'''lös a)'''
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l<sub>ü</sub> ≈ ( R<sub>m</sub> / T<sub>IB</sub> ) * d / 4
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l<sub>ü</sub> ≈ ( 360 N/mm<sup>2</sup> / 205 N/mm<sup>2</sup>) * 12mm / 4 ≈ 5 mm
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l<sub>ü</sub> ≈ <u>5 mm</u>
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'''Antwort a :''' Die ( Einstecktiefe ) Überlappungslänge beträgt 5 mm.
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'''lös b)'''
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A<sub>I</sub> = d * π * Iü
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A<sub>I</sub> = 12mm* π * 5 mm
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A<sub>I</sub> = 188 mm<sup>2</sup>
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F = T<sub>IB</sub> * A<sub>I</sub> / K<sub>A</sub> * S
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F = 205 N/mm<sup>2</sup> * 188 mm<sup>2</sup> / (1,0 * 3 )
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F = <u>12,8 kN</u>
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'''Antwort b : ''' Die Hartlötverbindung kann mit einer dreifachen Sicherheit eine ruhende Längskraft von 12,8 kN übertragen.
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==Übungsaufgabe 3:==
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*Aufgabenstellung:
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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.
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[[Bild:Kappe.jpg]]
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'''Formel:''' RM FS 5.10
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[[Bild:Steckverbindung.jpg]]
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'''Lösung'''
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'''geg:'''
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T<sub>lzul</sub> = 2 N/mm<sup>2</sup> (Weichlötverbindungen "Faustregel" Roloff/Matek)
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K<sub>A</sub> = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)
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l<sub>ü</sub> = 10 mm
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''d'' = 54 mm
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''p''<sub>e</sub> = 8 bar = 0,8 N/mm<sup>2</sup>
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'''ges:'''
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Scherfestigkeit der Lötnaht T<sub>I</sub> in N/mm<sup>2</sup> =
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[T<sub>I</sub> =(K<sub>A</sub> * ''F'') / A<sub>I</sub> ]
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Sicherheit ''S'' =
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[ S = T<sub>Izul</sub> / T<sub>I</sub> ]
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'''Lösung'''
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Berechnung der Fläche ''A'' in mm<sup>2</sup>
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''A'' = (''d''<sup>2</sup> * π) / 4
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''A'' = (54mm<sup>2</sup> * π) / 4
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''A'' = <u>2.290,22 mm<sup>2</sup></u>
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Berechnung der Druckkraft auf die Fläche in kN
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''p''<sub>e</sub> = ''F / A''
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''F'' = ''p''<sub>e</sub> * ''A''
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''F'' = 0,8 N/mm<sup>2</sup> · 2,29 · 103 mm<sup>2</sup>
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''F'' = <u>1,83 kN</u>
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Berechnung der Lötnahtfläche in mm<sup>2</sup>
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''A''<sub>I</sub> = ''d'' * π * ''l''<sub>ü</sub>
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''A''<sub>I</sub> = 54 mm * π * 10 mm
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''A''<sub>I</sub> =<u> 1.696,46 mm<sup>2</sup>
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</u>
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T<sub>I</sub> =(K<sub>A</sub> * ''F'') / ''A''<sub>I</sub>
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T<sub>I</sub> =(1 * 1.832,17 N) / 1.696,46 mm
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T<sub>I</sub> = 1,08 N/mm<sup>2</sup>
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''S'' = T<sub>Izul</sub> / T<sub>I</sub>
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''S'' = 2N/mm<sup>2</sup> / 1,08N/mm<sup>2</sup>
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''S'' = <u>1,8</u>
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'''Antwort:''' Die Lötverbindung hält der Belastung von 8 bar mit einer 1,8-facher Sicherheit stand.
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==Ergebnisse Übungsaufgabe 4==
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{| {{Tabelle
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! Fragen
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! Antwort
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| 1) Was ist Löten?
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d) ein Verbinden von gleichen oder verschiedenen  Metallen mit                        -  Hilfe eines leichter schmelzenden Zusatzmetalls
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| 2) Wann ist beim Löten
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die Arbeitstemperatur  erreicht?
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e) wenn das Lot in die Lötnaht fließt und sich mit dem Werkstoff verbindet                   
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| 3) Wo liegt die Temperatur zwischen
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Hart- und Weichlöten ?                               
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|b) 450°C                                                                     
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| 4) Wie müssen Teile zum Löten
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vorbereitet werden?
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b) Die Teile müssen vollkommen sauber und metallisch blank sein
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| 5) Was sind Weichlote? 
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c) Alle Lote, deren Schmelzpunkte unter 450°C liegen 
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| 6) Wozu benötigt man Flussmittel?
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c) damit die bestehende Oxidschicht aufgelöst und
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ihre Neubildung verhindert wird
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| 7) Lotpasten können  eingesetzt werden für
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| a) Weichlöten
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| 8)Welche Aussagen über Lotpasten ist richtig?
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c) Lotpasten müssen  mind. 60% Metall enthalten 
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| 9) Beim Löten ist die Materialpaarung von großer Bedeutung.
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Sie ist unter anderem von folgenden Faktoren abhängig welche?
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|1. Benetzung des Lotes auf dem Bauteil
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2. Kapillarwirkung des Lotes in einem Spalt
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3. Entstehung von Bindungen zwischen den Stoffen
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| 10) Welche Behauptung  über  die Wirkung
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des Lötspaltes ist richtig?
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e) Der Spalt soll etwa der halben Blechdicke entsprechen 
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|11) Wie groß soll der Lötspalt sein?
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c) Spaltbreite 0.05- 0.5 mm
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| 12)Welches Flussmittel wird zum Hartlöten verwendet?
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| a) F-SH 1     
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| 13) Wie viel Prozent Zinn enthält ein Lot
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mit der Bez. S-Sn 97Cu 3 
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|c) 97%   
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| 14) Welche Regel gelten für das
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Löten von Gasleitungen?
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d) nur Hartlöten von Cu- Rohren
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| 15) Welche Regel gelten
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für das Löten von Wasserleitung ?
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d) Weichlöten von Cu-Leitung bis 28x 1.5
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| 16) Was sind die Einflussgrößen
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Auf die Lötbarkeit eines Bauteils.?
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| 1:Werkstoffe
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2:Konstruktion
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3:Fertigung
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| 17) Wie lautet die Kennzahl von Weich- bzw.
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Hartlöten bei der Symbolischen Darstellung?
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|a) Weichlöten Kennzahl= 94
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b) Hartlöten Kennzahl= 91
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| 18) Welche Aussage über
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die Stumpfstoßverbindung ist richtig?
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c) Diese werden nur bei gering belasteten Bauteilen mit Blechdicke t>1mm ausgeführt.
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| 19) Wann wird die Überlappstoß-
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verbindung eingesetzt ?
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b) wenn die Lötnähte die gleiche Tragfähigkeit aufweisen soll wie die zu verbindenden Teile.
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|-
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| 20) Was ist lü und ihre Einheit ?
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| lü ist die Überlappungslänge in mm
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| 21) Bei runden Steckverbindungen können
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welche Kräfte auf der Lötfläche aufgenommen werden?
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c) T1 = Torsionsspannung in  N/mm²
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| 22) Um die Festigkeit des Grundwerkstoffes
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zu errechen genügt lü =(..) t
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c) ( 3...6) t
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|}
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[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]
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[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

Aktuelle Version vom 17. Juli 2015, 17:14 Uhr

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.

Klebverb Zugscherkraft.JPG


Formel:


Überlappstöße.jpg


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.


Sapfen.jpg


Formel:

Steckverbindung.jpg


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.


Kappe.jpg


Formel: RM FS 5.10

Steckverbindung.jpg



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?


d) nur Hartlöten von Cu- Rohren


15) Welche Regel gelten

für das Löten von Wasserleitung ?


d) Weichlöten von Cu-Leitung bis 28x 1.5

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


c) ( 3...6) t


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