Löten ist ein Verfahren zum Vereinigen oder Ergänzen von Werkstoffen (Fügeteilwerkstoff) mit Hilfe geschmolzener Zusatzwerkstoffe (Lote), deren Schmelztemperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Fügewerkstoffe liegt. Die Fügewerkstoffe werden benetzt, ohne geschmolzen zu werden. Um Oxidation zu verhindern, erfolgt das Löten vielfach unter Anwendung von Flussmitteln, Schutzgasen oder im Vakuum. Durch Löten entstehen unlösbare, stoffschlüssige Verbindungen, die fest, dicht und leitfähig für Wärme und elektrischen Strom sind.
Benetzungsvorgang: Voraussetzung für eine Lötverbindung ist, dass das flüssige Lot den Grundwerkstoff benetzt. Dies wird erreicht, indem man Fügeteile und Lot bis zur Arbeitstemperatur des Lots erwärmt. Dabei kommt es zu einer raschen Ausbreitung des nun flüssigen Lots auf der Werkstückoberfläche. Das Lot dringt in das Gefüge des Grundwerkstoffes, löst einen Teil davon und bildet eine Legierung. Diesen Vorgang der gegenseitigen Durchdringung nennt man Diffusion. Hierzu müssen die Lotflächen aber möglichst glatt und gut gereinigt sein. Um eine optimale Verbindung zu gewährleisten, müssen Oxidschichten auf dem Fügeteil entfernt werden. Diese Aufgabe übernimmt meist ein sogenanntes Flussmittel.
Lötspalt und Lötfuge: Einfluss auf den Lötvorgang hat auch der Abstand der beiden Fügeteile. Liegen die beiden Flächen dicht aufeinander, so wird das flüssige Lot in den Lötspalt gezogen (Kapillarwirkung). Ist der Zwischenraum kleiner als 0,2 mm spricht man von einem Lötspalt, ist er größer als 0,2 mm von einer Lötfuge.
Löttemperaturen: Die untere Grenze des Lötbereichs ist die Arbeitstemperatur. Um eine einwandfreie Lötung zu erzielen, müssen Fügeteile und Lot mindestens diese Arbeitstemperatur erreicht haben. Die obere Grenze des Lötbereichs ist die maximale Löttemperatur, über der Lot und Flussmittel unbrauchbar werden. Die Löttemperaturen hängen vom angewandten Verfahren sowie dem verwendeten Lot und Flussmittel ab.
Um eine Verbindung lötgerecht konstruieren zu können, sollten zuvor Betriebsbeanspruchung und Belastungsart bekannt sein. Anschließend erfolgt die Auswahl des Lotes, der Lotform und des Lötverfahrens.
Arbeitstemperatur:
Die Arbeitstemperatur
beim Weichlöten liegt unterhalb 450° C. Da die mechanische Scherfestigkeit von
Weichlötverbindungen relativ gering ist (5 N/mm2) wendet man diese Verbindung
nur zum Herstellen von Dichtigkeits- oder elektrischen Kontaktlötungen
an.
Beim Hartlöten liegen die Arbeitstemperaturen zwischen 450° C und 1200° C. Die Festigkeit hartgelöteter Verbindungen hängt von der lötgerechten Konstruktion und dem angewandten Verfahren ab, kann aber durchaus die Festigkeit der Grundwerkstoffe erreichen.
Beim Hochtemperaturlöten (HTL) wird flussmittelfrei im Vakuum oder einer Schutzgasatmosphäre gelötet. Die Arbeitstemperatur liegt oberhalb 900 ° C. Die Verbindungen weisen geringe Poren- und Lunkeranteile auf und erreichen meistens die Festigkeit der Grundwerkstoffe.
Art der Lotzufuhr:
Lotzufuhr mit angesetztem
Lot: Hier werden die Werkstücke an der Lötstelle auf Löttemperatur erwärmt.
Danach wird das Lot durch Berühren mit dem Werkstück und mit der Wärmequelle (z.
B. Lötkolben) zum Schmelzen gebracht.
Löten mit eingelegtem Lot: Es werden die Werkstücke zusammen mit einer abgestimmten Lotmenge (Lotformteil) in einem Ofen (Ofenlöten) auf Löttemperatur erwärmt.
Tauchloten: Beim Tauchlöten werden die Werkstücke in einem Bad aus flüssigen Lot auf Löttemperatur erwärmt, wobei dann das geschmolzene Lot ganz von selbst den Lötspalt ausfüllt (= Tauch- oder Schwalllöten).
Als Lote werden Legierungen reiner Metalle verwendet, deren Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt der zu verbindenden Fügeteile liegt. Man unterscheidet hinsichtlich ihrer Arbeitstemperatur folgende Lote:
Weichlote: Ihre Arbeitstemperatur liegt unterhalb 450° C. Wegen ihrer geringen Festigkeit sind sie für Kraftübertragungen nicht geeignet. Den größten Einsatz haben Weichlote in der Elektrotechnik (z. B. LnSn 60 Pb = Lötzinn). Weichlote werden als Stangen, Fäden, Drähte, als Pulver oder Pasten (gemischt mit Flussmitteln) angeboten. Während das Löten ohne Flussmittel bisher nur für Hartlötverbindungen unter Schutzgas oder im Vakuum möglich war, ist dies durch neuartige Lote (z. B. SnAgTi + seltene Erden) auch beim Weichlöten an Luft möglich. Neuere Lote lassen sogar Verbindungen zwischen Keramiken und Metallen zu.
Hartlote: Hartlote werden nach ihrer Zusammensetzung, ihrer Verwendung und ihrer Arbeitstemperatur unterteilt. Sie dienen vorwiegend zum Löten von Eisen-, Kupfer- und Nickelwerkstoffen. Wegen der guten wirtschaftlichen Eigenschaften werden auch immer mehr Silberlote eingesetzt. Aluminiumbasislote (z. B. L-AlSi7,5) werden für Verbindungen von Aluminium oder dessen Legierungen angewandt.
Hochtemperaturlote: Zum Hochtemperaturlöten werden Hartlote von großer Reinheit verwendet, vorwiegend Nickel-Chromlegierungen. Der Schmelzpunkt liegt bei ca. 800 – 1200° C. Hochtemperaturlote werden unter Schutzgas oder im Vakuum verarbeitet. Die Verbindungen weisen eine hohe Festigkeit auf und sind gut für schwingungsbeanspruchte Werkstücke geeignet.
Flussmittel haben die Aufgabe, auf den Lötflächen vorhandene Oxidschichten zu lösen, zu entfernen und deren Neubildung während des Lötens zu verhindern. Die Auswahl des Flussmittels richtet sich nach dem zu lötenden Grundstoff, dem Lötverfahren und nach der Arbeitstemperatur. Es ist darauf zu achten, dass die Wirktemperatur des Flussmittels unterhalb der Arbeitstemperatur einsetzt und über die maximale Löttemperatur hinausgeht. Die Wirkzeit eines Flussmittels ist zeitlich begrenzt, so dass es erst kurz vor dem Löten aufgetragen werden darf. Reste von Flussmitteln müssen nach dem Löten entfernt werden, um Korrosion zu verhindern. Übliche Lieferformen für Flussmittel sind Flüssigkeiten, Pasten oder Pulver. Verwendet werden aber auch Gemische aus Lot und Flussmittel.
