Löten erklärt: Metalle präzise und fest verbinden

Was ist Löten?

Löten ist ein Metallverbindungsverfahren, bei dem zwei oder mehr Metallteile durch Aufschmelzen und Einfließen eines Lotmetalls in die Fuge verbunden werden. Das Lotmetall hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall. Löten unterscheidet sich vom Schweißen dadurch, dass die Grundwerkstücke nicht geschmolzen werden.

Löten unterscheidet sich vom Weichlöten durch den Einsatz höherer Temperaturen und deutlich passgenauerer Fugen.

Während des Lötprozesses fließt das Lotmetall durch Kapillarkraft in den Spalt zwischen dicht anliegenden Teilen. Das Lotmetall wird leicht über seinen Schmelzpunkt (Liquidustemperatur) erhitzt, während es durch eine geeignete Atmosphäre, meist ein Flussmittel, geschützt wird.

Anschließend benetzt es das Grundmetall (Benetzungsprozess) und wird dann abgekühlt, um die Werkstücke fest zu verbinden. Ein großer Vorteil des Lötens ist die Fähigkeit, gleiche oder unterschiedliche Metalle mit beträchtlicher Festigkeit zu verbinden.

Kernaussage

Löten ist der Prozess, zwei unabhängige Metallstücke zu einer festen, lasttragenden Fuge zu verbinden.

• Löten ähnelt dem Weichlöten, erfolgt aber bei höheren Temperaturen.
• Verwenden Sie das richtige Lotmaterial für das in Ihrem Projekt verwendete Metall.
• Der Lotstab sollte durch die Hitze der zu verbindenden Metallstücke geschmolzen werden, nicht durch direkten Kontakt mit der Brennerflamme.
• Verwenden Sie einen Brenner, der eine hochintensive Flamme erzeugt.

Lotstab-Materialien

• Kupfer, Messing, Bronze: Kupfer-Phosphor-Lot- & Schweißstäbe
• Stahl, Edelstahl, Nickel-Legierungen, Kupfer-Legierungen, Gusseisen, Wolframcarbid: Nickel-Silber-Lot- & Schweißstäbe
• Gusseisen, verzinktes Metall, Nickel, Stahl, temperguss: Bronze-Lot- & Schweißstäbe
• Aluminium: Bernzomatic AL3 Aluminium-Lot- & Schweißstäbe

Wie lötet man Metall?

Löten ist ein Verbindungsverfahren, das traditionell auf Metalle (aber auch Keramik) angewendet wird, bei dem flüssiges Lotmetall (die Lotlegierung) in die Fuge fließt.

Schritt für Schritt:

• Rauen Sie die Metalloberfläche mit einer Drahtbürste oder Emerytuch auf. Reinigen Sie die Flächen anschließend mit Seifenwasser oder Entfetter.
• Positionieren Sie das Metall wie gewünscht. In den meisten Fällen ist eine Überlappungsfuge fester und lässt sich leichter löten als eine Spaltfuge. Fixieren Sie die Teile bei Bedarf mit Schraubzwingen.
• Erhitzen Sie die Fuge, an der die beiden Metallstücke zusammentreffen, bis sie glüht.
• Führen Sie den Lotstab an die Fuge, während Sie die Metalloberflächen weiter erhitzen. Bei großen Flächen erhitzen Sie bereichsweise auf Temperatur und bewegen sich dann zum angrenzenden Bereich.
• Nach dem Löten reinigen Sie die gelötete Oberfläche mit einer Drahtbürste, um Oxidation oder Rückstände zu entfernen.

Der Schmelzpunkt des Lotmetalls liegt über 450 °C, aber immer unter der Schmelztemperatur der zu verbindenden Teile, was den Prozess vom Schweißen unterscheidet, bei dem hohe Temperaturen zum Schmelzen der Grundmetalle verwendet werden.

Das Lotmetall wird beim Erhitzen leicht über den Schmelzpunkt durch eine geeignete Atmosphäre, oft ein Flussmittel, geschützt. Das flüssige Lotmetall kühlt ab und verbindet die Werkstücke, wodurch eine feste Verbindung zwischen gleichen oder ungleichen Metallen entsteht.

Die Atmosphären, in denen der Lötprozess durchgeführt werden kann, umfassen Luft, Verbrennungsgas, Ammoniak, Stickstoff, Wasserstoff, Edelgase, anorganische Dämpfe und Vakuum, wobei verschiedene Wärmequellen wie Brenner, Ofen und Induktionsspule genutzt werden.

Für eine solide gelötete Fuge sollten Füll- und Grundwerkstoffe metallurgisch verträglich sein, und das Fugen-Design sollte einen Spalt vorsehen, in den das flüssige Lot durch Kapillarkraft gezogen oder verteilt werden kann. Der erforderliche Fugenabstand hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Lötatmosphäre und der Zusammensetzung von Grundmaterial und Lotlegierung.

Ideal für das Verbinden ungleicher Metalle, ist Löten ein kommerziell anerkanntes Verfahren, das in einer Vielzahl von Branchen aufgrund seiner Flexibilität und der hohen Integrität der hergestellten Fugen eingesetzt wird. Dies macht es in kritischen und nicht-kritischen Anwendungen zuverlässig und zu einer der am weitesten verbreiteten Verbindungsmethoden.

Welche verschiedenen Lötmethoden gibt es?

Löten, das eine Vielzahl von Wärmequellen nutzt, wird oft nach der verwendeten Heizmethode klassifiziert. Um die Löttemperatur zu erreichen, erhitzen einige Methoden nur lokal (nur den Fugenbereich), andere die gesamte Baugruppe (diffuses Heizen).

Einige der verbreiteten Methoden sind unten aufgeführt:

Lokale Heiztechniken

1. Brennerlöten

Bei dieser Methode wird die zum Schmelzen und Fließen des Lotmetalls erforderliche Wärme durch eine Brenngasflamme zugeführt. Das Brenngas kann Acetylen, Wasserstoff oder Propan sein und wird mit Sauerstoff oder Luft zur Flammenbildung gemischt. Dieser Prozess lässt sich leicht automatisieren und erfordert geringe Investitionskosten. Brennerlöten erfordert Flussmittel, daher ist oft eine Nachreinigung nötig.

2. Induktionslöten

Hochfrequenz-Induktionserwärmung zum Löten ist sauber und schnell und ermöglicht eine präzise Kontrolle von Temperatur und Wärmeort. Die Wärme wird durch einen schnell wechselnden Strom erzeugt, der durch eine benachbarte Spule in das Werkstück induziert wird.

3. Widerstandslöten

Dies ist ein Prozess, bei dem Wärme durch Widerstand gegen einen elektrischen Strom (wie beim Induktionslöten) in einem Stromkreis erzeugt wird, der die Werkstücke einschließt. Das Verfahren eignet sich besonders für relativ einfache Fugen in Metallen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit.

Diffuse Heiztechniken

1. Ofenlöten

Ofenlöten bietet zwei Hauptvorteile: Schutzgaslöten (wo hochreine Gase oder Vakuum den Flussmittelbedarf eliminieren) und die Möglichkeit, jeden Schritt der Aufheiz- und Abkühlzyklen präzise zu steuern. Die Beheizung erfolgt entweder durch Heizelemente oder Gasbrenner.

2. Tauchlöten

Dabei wird die gesamte Baugruppe in ein Bad aus flüssiger Lotlegierung oder flüssigem Flussmittel getaucht. In beiden Fällen liegt die Badtemperatur unter dem Erstarrungspunkt des Grundmetalls, aber über dem Schmelzpunkt des Lotmetalls.

Löten vs. Schweißen

Löten wird von der AWS auch als Flüssig-Fest-Phasen-Bindungsprozess klassifiziert. Flüssig bedeutet, dass das Lotmetall geschmolzen ist, und fest bedeutet, dass das Grundmaterial nicht geschmolzen wird.

Im Gegensatz zum Schweißen werden beim Löten die Werkstücke nicht geschmolzen. Der Hauptunterschied zwischen Löten und Lichtbogenschweißen ist die Wärmequelle. Löten erfolgt über Brenner, Ofen, Induktion, Tauchbad oder Widerstand bei Temperaturen über 840 °F (450 °C), während Lichtbogenschweißen Elektrizität als Wärmequelle nutzt und Temperaturen von etwa 10.000 °F erreicht.

Löten vs. Weichlöten

Der einzige Unterschied zwischen Löten und Weichlöten ist die Temperatur, bei der jeder Prozess stattfindet. Weichlöten erfolgt bei Temperaturen unter 840 °F (450 °C), Löten bei Temperaturen über 840 °F (450 °C).

Vorteile von Löten und Weichlöten

Einige Vorteile von Löten und Weichlöten im Vergleich zu anderen Verbindungsmethoden:

• Niedrige Temperaturen
• Können dauerhaft oder temporär verbunden werden
• Ungleiche Materialien können verbunden werden
• Hohe Verbindungsgeschwindigkeit
• Geringere Gefahr der Beschädigung von Teilen
• Langsame Aufheiz- und Abkühlrate
• Teile unterschiedlicher Dicke können verbunden werden
• Einfache Neuausrichtung

Löten und Weichlöten sind Prozesse mit vielen Vorteilen, die bei der Auswahl eines Verbindungsverfahrens oft übersehen werden. Die Fähigkeit, viele verschiedene Materialien mit einer begrenzten Vielfalt an Flussmitteln und Lotmetallen zu verbinden, reduziert den Bedarf an großem Materiallager, was für kleine Unternehmen, Heimwerkstätten oder Bauernhöfe große Kosteneinsparungen bedeuten kann.