Lötverbindung Lösung

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 l_ü 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

l_ü = b

F_nenn= 500 N

K_A = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)

τ_I = 200 N/mm2 (Hartlote lt.Tab. 5.3 Roloff/Matek)

ges:

l_ü in mm

lös:

τ_I =(K_a * F) / A_I

A_I = (K_a * F) / τ_I

A_I = (1 * 500N) / 200N/mm²

A_I = 2,5mm²

A_I = I_ü²

I_ü = √A_I

I_ü = √2,5mm²

I_ü = 1,58mm

Antwort: Mit einer dreifachen Sicherheit beträgt die Überlappungslange l_ü= 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

R_m = 360 N/mm² (TB 1-1a lt. Roloff/Matek)

T_IB = 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) l_ü in mm

b) F in kN

lös a)

l_ü ≈ ( R_m / T_IB ) * d / 4

l_ü ≈ ( 360 N/mm² / 205 N/mm²) * 12mm / 4 ≈ 5 mm

l_ü ≈ 5 mm

Antwort a : Die ( Einstecktiefe ) Überlappungslänge beträgt 5 mm.

lös b)

A_I = d * π * Iü

A_I = 12mm* π * 5 mm

A_I = 188 mm²

F = T_IB * A_I / K_A * 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:

Lösung

geg:

T_Izul = 2 N/mm² ( Weichlötverbindungen "Faustregel" Roloff/Matek)

K_A = 1 (Betriebsfaktor lt. Tab. 3.5 Roloff/Matek)

I_ü = 10 mm

d = 54 mm

pe = 8 bar = 0,8 N/mm²

ges:

Scherfestigkeit der Lötnaht T_I in N/mm² =

[ T_I =(K_A * F) / A_I ]

Sicherheit S ( ohne Einheit ) =

[ S = T_Izul / T_I ]

lös:

Berechnung der Fläche A in mm²

A = (d² * π) / 4

A = (54mm² * π) / 4

A = 2290,22 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

A_I = d * π * I_ü

A_I = 54 mm * π * 10 mm

A_I = 1696,46 mm²

T_I =(K_A * F) / A_I

T_I =(1 * 1832,17 N) / 1696,46 mm

T_I = 1,08 N/mm²

S = T_Izul / T_I

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.