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: RM FS 5.10

Lösung

geg:

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

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

l_ü = 10 mm

d = 54 mm

p_e = 8 bar = 0,8 N/mm²

ges:

Scherfestigkeit der Lötnaht T_I in N/mm² =

[T_I =(K_A * F) / A_I ]

Sicherheit S =

[ S = T_Izul / T_I ]

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

p_e = F / A

F = p_e * A

F = 0,8 N/mm² · 2,29 · 103 mm²

F = 1,83 kN

Berechnung der Lötnahtfläche in mm²

A_I = d * π * l_ü

A_I = 54 mm * π * 10 mm

A_I = 1.696,46 mm²

T_I =(K_A * F) / A_I

T_I =(1 * 1.832,17 N) / 1.696,46 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.

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