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Theorie und Praxis beim Hartlöten |
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Für die Überlassung dieses Artikels aus der GummikuH bedanken wir uns ganz herzlich beim Verleger Rainer Baues.
"Gummikuh & past perfect" war ein hervorragendes, unabhängiges Klassiker-Magazin der 90er Jahre, dass sich vorwiegend mit der Technik an Motorrad-Oldies beschäftigte.
Rainer hat noch nahezu alle Ausgaben der Gummikuh im Regal, bei Interesse bitte einfach eine kurze Email an  bauesverlag@freenet.de. |
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1. Hartlöten  Top |
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Wurde im vorhergehenden Bericht vorwiegend die Weichlötung behandelt, sollen nun die Vorgänge bei der Hartlötung besprochen werden.
Im Gegensatz zu der anspruchslosen Weichlötung, bei der die Verbindung ja nur auf Oberflächenhaftung (Adhäsion) beruht, also salopp ausgedrückt auf dem Klebeeffekt, sind die Vorgänge bei der Hartlötung entschieden schwieriger. Die große Anzahl der Fehlermöglichkeiten bei der Verarbeitung von Weichloten potenzieren sich bei der Hartlotverarbeitung. Zur schon bekannten Vorbehandlung der Metalloberflächen müssen darüber hinaus auch noch die physikalischen Eigenschaften Lot - Grundwerkstoff stimmen. Da bei der Hartlötung zwischen Lot und Grundwerkstoff eine sogenannte Legierung entsteht, ist die Wahl des geeigneten Lotes äußerst wichtig. Der Wunsch nach hoher Belastbarkeit kommt - genau wie beim Weichlot - auch hier noch dazu. Lote haben die Eigenschaft, auf den metallisch sauberen Oberflächen der auf Arbeitstemperatur gebrachten Grundwerkstoffe sich in alle Richtungen gleichmäßig flächig auszubreiten. Lote verlaufen, wie der Praktiker sagt. Dieser Vorgang ist nicht umkehrbar, denn der Ausgangszustand, ein kugeliger Lottropfen auf dem Grundwerkstoff, kann nicht wieder hergestellt werden. Dieses Verhalten ist aber nicht selbstverständlich. So schmilzt beispielsweise Silber bei 960 °C, also bei erheblich tieferer Temperatur als Stahl. Es ist aber nicht möglich, reines Silber als Hartlot für Stahl zu gebrauchen. Bringt man nämlich flüssiges Silber von 1000 °C auf Stahl, so verhält es sich wie Quecksilber auf Glas. Es bilden sich einzelne, voneinander unabhängige Tropfen, die wild auf dem heißen Grundwerkstoff herumtanzen. Kühlt das ganze ab, so erstarrt auch das Silber in Tropfenform, ohne sich mit dem Metalluntergrund zu verbinden, d.h. es ist auch nicht imstande, mechanische Kräfte zu übertragen. Genau dieses Silber ist aber bereit, mit verschiedenen Nichteisenmetallen eine ausgezeichnete Legierung zu bilden.
Eine Legierungsbildung, bei der ein Partner in festem Zustand bleibt (Grundwerkstoff), bezeichnet man als Diffusion. Nach den Diffusionsgesetzen diffundieren immer beide Partner ineinander, d.h. die Grundwerkstoffe (Eisen, Kupfer etc.) in die Lotschicht, wie umgekehrt Lotwerkstoffe in den Grundwerkstoff. Dies kann aber nur perfekt geschehen, wenn die thermischen Eigenschaften der zu verbindenden Metalle ähnlich sind.
Unser doch nur sehr grobe Streifzug durch die theoretischen Kenntnisse bei Hartlötungen zeigt auf, wo überall üble Fallen auf den Anwender lauern können. Das istaber noch nicht alles. Wenden wir uns den Loten direkt zu, so kann man grob vier Gruppen aufstellen:
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2. Die Lote Top |
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Gruppe l
Sie umfaßt die bei der üblichen, verhältnismäßig langsamen Abkühlung hartgelöteter Teile einphasig, d.h. aus einheitlichen Kristallen aufgebauten Lote, nämlich das reine Kupferlot und die Kupfer/ Zinn-Lote.
Bezeichnung: L Cu; L S Cu, L Sn Bz 6 oder L-Sn Bz 12.
Gruppe 2
Sie umfaßt die messingartigen Lotlegierungen, die immer zwei- oder mehrphasig, d.h. aus mindestens 2 verschiedenen Kristallarten, aufgebaut sind, und zwar
alle Cu/Zn, Cu/Ni/Zn Lot-legierungen.
Gruppe 3
Sie umfaßt die Vierstoftlegieungen auf der Basis Ag Cd Cu Zn. Die alle aus mehreren Kristallen aufgebaut sind. Hierzug gehört z.B. das L = Lot Ag 30 Cd.
Gruppe 4
Sie umfaßt die phosphorhaltigen Lote. die aus zwei oder mehreren verschiedenen Kristallarten aufgebaut sind. Hierzu gehört z.B. L AG 15 P
Genau wie heim Weichlot bestehen die Bezeichnungen für Hartlot aus den Kürzeln für die enthaltenen chem. Elemente mit nachfoloender Prozentzahl. Das reicht aus, um ein Lot zu identifizieren und einzuordnen. In der Praxis zeigt es sich aber, daß die verschiedenen Hersteller ihr Firmenlogo in die Bezeichnung mit einfließen lassen. Das sieht dann so aus: Degussa 4576 entspricht L-Ag 45 Sn oder Poro® Ag 34 Sn entspricht L-Ag 34 Sn oder Grilot 16 entspricht L-Ag 55 Sn
Stößt man bei der Beschaffung auf solch ein verschlüsseltes Kürzel, so bleibt nichts anderes übrig, als das von diesem Hersteller herausgegebene Handbuch "Schweißzusatzwerkstoffe" zu erfragen.
Diese Handbücher können durchaus Buchformat erreichen. Je umfangreicher diese Werke, umso unwilliger werden sie über die Ladentheke gehen. Ist man aber bereit, eine Schutzgebühr zu entrichten, so lohnt sich die Anschaffung allemal. Ein empfehlenswertes Handbuch ist z.B. von der Messer-Griesheim GmbH in 6230 Frankfurt am Main 83 herausgegeben worden. Es wird vertrieben von der Informationsabteilung und heißt "Handbuch Schweißzusatzwerkstoffe, Broschüre 40.001?.
Bei Grilot 6 = L Ag 40 Cd ein hoch silberhaltioes Hartlot mit niedrigster Arbeitstemperatur steht u.a. bei "Besondere Hinweise" in dieser Broschüre: "Flamme des Lötbrenners leicht reduzierend einstellen (Brenngasüberschuß). Lötstelle und Umgebung ausreichend mit Flußmittel bestreichen. Nach der Lötung Flußmitt Rückstände sorgfältig entfernen, sie sind in Wasser löslich."
Das ist schon eine Menge Information für den Handwerker, darüber hinaus stehen vor jedem Informationsblock weitere praktische Ratschläge. Natürlich macht man sich recht abhängig von der Firma, die man als Einsteiger zuerst gewählt hat. Die angebotenen weiteren Hilfsmittel sind natürlich immer genau auf das Herstellerprogramm abgestimmt und erbringen beste Ergebnisse, sagt die Werbung. Aber keine Angst, Lote mit gleicher oder sehr ähnlicher Zusammensetzung ergeben immer vergleichbare Ergebnisse.
Gerade deshalb lohnen sich Preisvergleiche, denn die Kosten für einen Lotstab bewegen sich nicht im Pfennig-, sondern im Markbereich.
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3. Flussmittel Top |
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Ohne Flußmittel geht nichts. Die Aufgabenstellung liegt ja darin, die zu verlötenden Stellen metallisch blank zu halten und Oxidschichten abzuwehren. Und hier an dieser Stelle wird die Chemie gefordert. Erfüllt werden diese Bedingungen von einigen recht üblen Chemikalien. Gleich im voraus: das milde und umweltfreundliche Produkt muß noch erfunden werden. Was uns angeboten wird, sind äußerst aggressive Substanzen. Deshalb wird die Zusammensetzung der Flußmittel von den Herstellern nur in allgemeinen Informationen beschrieben. Als Beispiel: Boraxfreies Spezialflußmittel in Pastenform. Aus allen Informationen verschiedener Hersteller geht aber einheitlich hervor, daß die Absaugung am Arbeitsplatz äußerst wichtig ist.
Beim Lötvorgang reagieren feste und flüssige Phasen miteinander unter Bildung von
- Rauchen, - Gasen und ? Aerosolen als luftverunreinigende Stoffe. Diese können bei unzureichenden Entsorgungsmaßnahmen inhalatorisch mit der Atemluft in den menschlichen Organismus gelangen und dabei unter bestimmten Umständen zu gesundheitlichen Schäden führen.
Als charakteristische Kenngrößen kommen daheim Frage:
Arbeitstemperatur Löttemperatur Lötzeit
Wirkzeit von
1. Loten, 2. Flußmitteln, 3. Bindemitteln, 4. Grundwerkstoffen.
Freigesetzt können dabei werden: - Zink- und andere Metallchloride, - organische Säuren,- Cadmium,
- Amine, Diamine und Harnstoff,
- organische Halogenverbindungen,
- Fluoride,
- Formaldehyd, - Bromide.
Dies ist nur eine begrenzte Auswahl der Möglichkeiten. Auch wenn jetzt nicht jeder sofort die Problematik erkennt, der Fachmann ist sich der Gefahr wohl bewußt. Deshalb stehen auf den Gefäßen, die Flußmittel enthalten, Sicherheitshinweise, die genau beachtet werden sollten. Auszug:
"Flußmittel enthalten aggressive Chemikalien, um überhaupt wirken zu können. Bei falschem Umgang können diese Bestandteile für den menschlichen Organismus schädlich sein. Die Berührung der Haut. besonders bei Hautwunden. ist daher zu vermeiden. Gegebenenfalls sind ungeschützte Hautpartien mit einer Schutzsalbe einzureiben. Außerdem ist darauf zu achten, daß Flußmittel nicht in den Magen-Darmtrakt gelangen. Vor dem Berühren von Speisen ist deshalb auf Sauberkeit der Hände zu achten. Zum Schutz der Atmungsorgane sind Werkstatt oder Arbeitsplatz hinreichend zu belüften. Wie zu allen Ratschlägen, auch hier die typische Gummiempfehlung: Zum Schutz der Atmungsorgane hinreichend belüften. Was ist denn nun eine hinreichende Belüftung? Ein geöffnetes Fenster? Gerade an dieser Stelle sollte jeder wirklich penibel arbeiten, denn es sind ausreichend böse Erfahrungen gesammelt worden. Eine ausreichende Belüftung ist nur dann gegeben, wenn die aufsteigenden Schwaden vor Erreichen der Atmungsorgane abgesaugt sind. Im Handel werden Saugeinrichtungen angeboten, die diese Forderung erfüllen. Für den Normalverbraucher nicht bezahlbar. Theoretisch könnte man im Freien arbeiten, denn hier ist ausreichend Lüftung vorhanden. Aber diese Empfehlung ist nicht praxisnah. Bleibt also nur die Eigeninitiative. Eine Möglichkeit ist durchaus der alte Staubsauger. Der Saugschlauch muß nahe am Lötplatz angebracht werden, wobei die Schwaden nach unten von der Atmung weg abgezogen werden. Zu beachten ist aber, daß der Staubsauger nur Grobstaub zurückhält, die in unserem Fall auftretenden Aerosole und Feinstäube passieren ungehindert den Filterbeutel und werden in den Raum ausgestoßen. Der Staubsauger muß also außerhalb des Arbeitsraumes stehen und da, wo er abbläst, dürfen sich natürlich keine Menschen aufhalten. Es sollte aber beachtet werden, daß wirklich nur ein alter Staubsauger benutzt wird. Dieses Gerät hält nicht allzulange die Einwirkung dieser aggressiven Schwaden aus. Er wird bald zerfressen sein.
Und noch eine negative Erscheinung wird sich zeigen. Durch den Luftsog am Arbeitsplatz wird die dem Werkstück zugeführte Wärme recht schnell abgesaugt. Man verbraucht also zum Lötvorgang mehr Energie. Eine Verbindungstechnik mit Tücken, wie man sieht. Wird die Handwerkskunst aber beherrscht, so können die erzielten Ergebnisse durchaus befriedigen.
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4. Wärme beim Löten Top |
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Wärme
Voraussetzung aber ist, daß der Praktiker eine ausreichend dimensionierte Flamme zur Verfügung hat und auch mit ihr umzugehen weiß. Im Handel werden viele Varianten angeboten, die mit Kartuschen und Spezialbrennerkopf ausgerüstet sind und "auch zum Hartlöten eingesetzt werden können". Leider reicht die Energie nicht immer aus, um größere Werkstücke ausreichend zu erwärmen, ja, es kann sogar passieren, daß zugeführte und abgeleitete Wärme sich einpendelt und die Arbeitstemperatur dadurch einfach nicht erreicht wird.
Die Fehlerquellen bei Lötungen sind also so vielfältig, daß der Kreis der Könner recht klein ist. Übrigens, wer gut schweißen kann, hat noch lange nicht das Geschick für eine gute Lötung. |
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08.04.2007 | Heiko |
Es gibt durchaus gute Gruende fuer eine Loetung und die Technik ist leicht zu erlernen. Was fehlt sind die Hinweise auf Flussmittel, Silberlot und Messinglote |
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03.09.2009 | Hebs |
Ein durchaus mit Herz und Verstand weiter gegebenes Fachwissen welches heute mehr und mehr aus der Allgemein-Ausbildung verschwindet. Danke Dafür. |
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Weichlöten
Zum Artikel vom 17.09.2004