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Löten
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Inhaltsverzeichnis
● Was ist Löten ● Lötverfahren ● Lötvorgang● Einflussgrößen● Gestaltungsbeispiele für Lötverbindungen● Symbolische Darstellungen● Festigkeitsberechnungen● Video ( Löten von Kupferrohren)● Test● Praktische Übungsaufgaben
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Was ist Löten ?
● Löten ist ein thermisches Verfahren bei dem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Grundwerkstoff und einem metallischen Zusatzwerkstoff ( Lot ) hergestellt wird.
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LötverfahrenLötverfahren
● Nach der Arbeits- temperatur unterscheidet man folgende Löt- verfahren:
● Weichlöten (unter 450°C)● Hartlöten (über 450°C)
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Weichlöten und HartlötenWeichlöten und Hartlöten in Vergleich in Vergleich
● Weichlöten:● Werkstoffe: Blei,
Zink, Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium
● Lötnaht nicht hoch beanspruchbar
● Hartlöten:● Werkstoffe:
Unlegierte Stähle, Tempergus, Gus- eissen, Aluminium, Kupfer
● Lötnaht fest und biegsam
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LötvorgangLötvorgang
● Die Werkstücke müssen an den Verbindungsstellen gereinigt werden.
● Einflussmittel ist zuzugeben.● Die Werkstücke sind passgerecht
zusammenzufügen.● Die Werkstücke sind an der Fügestelle zu
erwärmen.● Das Lot wird zu gegeben● Die Verbindungsstelle abkühlen lassen.● Die Flussmittelrückstände sind zu entfernen.
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Werkstücke reinigenWerkstücke reinigen
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Benetzung Benetzung
● Voraussetzung für eine Benetzung sind:
● Die Grundwerkstoffe müssen metalisch rein sein
● Die Reinigung der Werkstücke erfolgt durch Entfernung der Oxidschicht mit einer Feile, Stahlwolle oder Schmirgelpapier
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Flussmittel zugebenFlussmittel zugeben
● Flussmittel lösen Oxidschichten auf Metalloberflächen auf und verhindern die Oxidation während der Lötarbeit
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Wirkungsweise der Flussmittel Wirkungsweise der Flussmittel
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Normgerechte Bezeichnung Normgerechte Bezeichnung der Flussmittelder Flussmittel
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Werkstücke zusammenfügen
● Die Werkstücke werden so zusammengefügt, dass zwischen ihnen ein kleiner Spalt verbleibt. Beim Löten muss das schmelzflüssige Lot in diesen Spalt eindringen. Infolge Kapillar- wirkung.
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KapillarwirkungKapillarwirkung
● Versuch: Je enger der Spalt ist, umso größer ist die Kapillar- wirkung
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Spaltlöten
● Beim Spaltlöten soll der Lötspalt zwischen 0.05 mm und 0.5 mm breit sein
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Einteilung der Lötverfahren nach dem Abstand der
Werkstücke
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● Eine einwandfreie 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.
Erwärmen der Werkstücke auf
Arbeitstemperatur
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Lot am Lötspalt zugeben
● Bei Erreichen der Arbeits- temperatur wird das Lot an den Grundwerkstoff geführt und an diesem Geschmolzen
● Je stärker die Legierungs- bildung ist, umso höher ist die Festigkeit der Verbindung.
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Nach dem Lötvorgang die Nach dem Lötvorgang die Lötverbindung abkühlen lassenLötverbindung abkühlen lassen
● Die Fügeteile, abkühlen lassen und nicht bewegen
● An den Verbindungs-stellen können durch Erschütterungen, Risse enstehen
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Flussmittelrückstände entfernen
● Flussmittelrückstände wirken korrodierend und sind nach den Lötarbeiten zu entfernen
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Normgerechte Bezeichnung von Weichloten
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Legierungsmetalle für Lote
● Cadmiumhaltige Lote entwickeln bei Überhitzung giftige Dämpfe, die nicht eingeatmet werden dürfen
● Seit 1. Juli 2006 sind bleihaltige Lote verboten, wegen den giftigen Dämpfen
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Einflussgrößen auf die Lötbarkeit eines Bauteiles
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Gestaltungsbeispiele für Gestaltungsbeispiele für LötverbindungLötverbindung
● Eine einwandfreie Lötverbindung kann nur zustande kommen, wenn die Verbindung lötgerecht gestaltet ist.
● Durch Überlappen der Werkstücke wird eine hohe Festigkeit der Lötverbindungen erreicht.
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Lötspaltverhalten
● Die erforderliche Lötspaltbreite b muss bei der Arbeitstemperatur vorhanden sein. Der Lötspalt soll parallel oder in Lötflussrichtung enger werdend verlaufen. RT= Raumtemperatur AT= Arbeitstemperatur
unzweckmäßig zweckmäßig
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Lötflussverhalten
● Lötspalt darf nicht unterbrochen werden. Lot kann Spalterweiterung nicht überbrücken.
● Lötfließweg wird durch eingelegten Lotdrahtring halbiert. Steigerung der Festigkeit durch achsparallele Rändelspalte.
● Lot fließt von innen nach außen, Flussmittel kann entweichen
unzweckmäßig zweckmäßig
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Entlastung der Lötverbindung
● Bei weichgelöteten Verbindungen Kraftentlastung der Lötnähte durch Formschluss der Bauteile. Lötnähte übernehmen z.B. nur Dichtfunktion.
unzweckmäßig zweckmäßig
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Kraftübertragung
● Um die Festigkeit des Grundwerkstoffes zu erreichen, genügt: lü= ( 3...6) t. Bei hoher Beanspruchung allmählicher Übergang günstiger.
● Erhöhung der Festigkeit ● Steckverbindung bei
Biegebeanspruchung günstig. Verbesserung der Dauerfestigkeit durch allmählichen Übergang.
● Durch Steifigkeitserhöhung im Nahtbereich und allmähliche Übergänge können Spannungsspitzen abgebaut und in die Bauteile verlagert werden.
unzweckmäßig zweckmäßig
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Fertigungserleichterung
● Beim Löten ohne Vorrichtung Lagersicherung der Bauteile durch Anschläge, Rändelpresssitze und Heftstellen
unzweckmäßig zweckmäßig
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Symbolische Darstellung
● Überlappstoß mit Flächennaht; hergestellt durch Hartlöten (Kennzahl 91)
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Symbolische Darstellung
● Falzstoß mit Falznaht; hergestellt durch Weichlöten ( Kennzahl 94 )
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Symbolische Darstellung
● T-Stoß mit Flächeninhalt
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Symbolische Darstellung
● Stumpstoß mit Schrägnaht
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Festigkeitsberechnungen
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Stumpfstoßverbindungen
● Diese werden nur bei gering belasteten Bauteilen mit Blechdicken t > 1mm ausgeführt.
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Normalspannung der Lötnaht
● O1 = Normalspannung in der Lötnaht [N/mm²]
● Ka = Anwendungsfaktor [ 1] ● Fnenn = von der Lötnaht zu
übertragende Nennkraft [ N ]● A1 = Lötnahtfläche [ mm² ]
( b * t)● OiB = Zugfestigkeit der
Lötnaht [ N/mm² ]● S = Sicherheit [ 2....3 ]
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Überlappstoßverbindungen
● Überwiegend ausgeführt, vor allem dann, wenn die Lötnähte die gleiche Tragfähigkeit aufweisen soll wie die zu verbindenden Bauteile.
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Scherspannung in der Lötnaht
● T1 = Scher- bzw. Torsionsspannung in der Lötnaht [ N/mm² ]
● Ka = Anwendungsfaktor [ 1] ● Fnenn = von der Lötnaht zu
übertragende Nennkraft [ N ]● A1 = Lötnahtfläche [ mm² ]
( b * lü)● Lü = Überlappungslänge
[ mm ]● TiB = Scherfestigkeit der
Lötnaht [ N/mm² ]● S = Sicherheit [ 2....3 ]
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Überlappungslänge
● Die Überlappungslänge wird meist so gewählt, dass die Lötnaht die gleiche Tragfähigkeit wie die zu verbindenden Bauteile aufweist.
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Formel für die Überlappungslänge
● B = Breite des Lötstoßes [ mm ]
● tmin = kleinste Bauteildicke am Lötstoß [ mm ]
● Rm = Zugfestigkeit des Grundwerkstoffes[ N/mm² ]
● TiB = Scherfestigkeit [ N/mm² ]
● Lü = Überlappungslänge [ mm ]
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Steckverbindung
● T1 = Scher- bzw. Torsionsspannung in der Lötnaht [ N/mm² ]
● Ka = Anwendungsfaktor [ 1] ● Fnenn = von der Lötnaht zu
übertragende Nennkraft [ N ]● A1 = Lötnahtfläche [ mm² ]
( b * t)● Lü = Überlappungslänge d/4
anstatt tmin [ mm ]● TiB = Scherfestigkeit der
Lötnaht [ N/mm² ]● S = Sicherheit [ 2....3 ]
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Scherspannug durch Torsionsbelastung
● Bei Torsionsbelastung von runden Steckverbindungen nimmt die ringförmige Lötfläche (Bild) das Torsionmoment T auf.
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Scherspannug durch Torsionsbelastung
● T1 = Scher- bzw. Torsionsspannung in der Lötnaht [ N/mm² ]
● Ka = Anwendungsfaktor [ 1] ● Tnenn = Nenntorsionmoment
[ Nmm ]● A1 = Lötnahtfläche [ mm² ]
( b * t)● Lü = Überlappungslänge d/4
anstatt tmin [ mm ]● TiB = Scherfestigkeit der
Lötnaht [ N/mm² ]● S = Sicherheit [ 2....3 ]
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Video
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Rohrende außen und Fitting innen mit Schmirgelpapier, Rundbürste oder Vlies metallisch blank machen
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Nur das Rohrende mit den Flussmittel bestreichen. Dadurch gelangt kein unverbrauchtes Flussmittel in das Rohrinnere
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Das Rohrende bis zum Anschlag in den Fitting schieben und mit weicher Flamme gleichmäßig erwärmen
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● An der Lötstelle erscheinen durch das verdampfende Flussmittel kleine Rauchwölkchen. Die Arbeitstemperatur ist erreicht.
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Bei abgewendeter Flamme das Lot so lange am Lötspalt abschmelzen, bis ein Lötring sichtbar ist.
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Flussmittelreste entfernen
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Lötvorgang am Beispiel einer Kupferrohrlötung
● Beim Hartlöten wird das Lot in der Flamme abgeschmolzen
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Unfallverhütung beim LötenUnfallverhütung beim Löten● Brenngase sofort nach dem Öffnen
des Ventils entzünden. Es besteht Explosionsgefahr.
● Darauf achten, dass kein unverbrauchtes Gasgemisch in Rohre geblasen werden.
● Beim Löten auf Baustellen und in der Nähe brennbarer Werkstoffe Brandschutzmatten anbringen.
● Lote aus Schwermetalllegierungen können bei Überhitzung giftige Metalldämpfe entwickeln. Dämpfe niemals einatmen, Arbeitsplatz gut belüften.
● Beim Löten Schutzbrille und Schutzkleidung tragen.
● Flussmittelreste sollen mit der Haut nicht in Berührung kommen, da sie aggressive Stoffe. z.B. Säuren, enthalten.
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Fragen● Wenn ja! Dann stehe
ich Ihnen gern zu Verfügung.
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Danke, fürs zu Hören
● Ich hoffe, es hat Ihnen genauso viel Spaß gemacht wie mir.