Erfolgreiches Hartlöten – 7-Schritte-Anleitung
Die Grundlagen des erfolgreichen Hartlötens, hier komprimiert zusammengefasst in 7 Schritten. Beginnend bei der lötgerechten Konstruktion von Bauteilen, die durch Hartlöten verbunden werden sollen über die Auswahl geeigneter Hartlote und Flussmittel bis hin zum Arbeitsschutz erhalten Sie nachfolgend erste grundlegenden Informationen zum Hartlöten. Benötigen Sie eine fundierte Beratung zum Hartlöten, suchen Sie geeignete Lötprozesses für Ihre Lötaufgabe oder suchen Sie spezielle Silberlote oder andere Hartlote, rufen Sie uns an. Sie erhalten bei uns eine qualifizierte kostenlose löttechnische Erstberatung.
Video – Hartlöten mit Silberlot FONTARGEN AF 314 BF
1. Die Lötgerechte Konstruktion
Lötstellen sollten immer einen Kapillarzwischenraum aufweisen, in den die geschmolzene Lotlegierung fließen kann. Die Festigkeit der Lötstelle ist konstruktiv unter anderem abhängig von der Lotspaltbreite und der Überlappungslänge der Bauteile. Der optimale Lotspalt bei Handlötungen mit Silberloten und Flussmittel liegt, je nach verwendeter Lotlegierung, zwischen 0,05 – 0,10 mm, wobei mit Loten, die einen breiteren Schmelzbereich aufweisen, auch sogenanntes Fugenlöten mit Lötspaltbreiten bis 0,50 mm durchführbar sind. Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Grundwerkstoffe beeinflussen den Lotspalt bei Löttemperatur.
Hartlote und empfohlene Lötspaltbreiten:
Für überlappende Verbindungen empfiehlt sich eine minimale Überlappungslänge der 3 bis 4-fachen Materialstärke des dünnsten beteiligten Grundwerkstoffes. Bei Rohren bis zu einem Durchmesser von 25 mm sollte die Einstecktiefe einem Rohrdurchmesser entsprechen.
2. Die Auswahl eines geeigneten Lotes
Lotlegierungen sollten nach ihrer Eignung für eine bestimmte Anwendung gewählt werden.
Zu beachten sind dabei unter anderem die Form der zu lötenden Werkstücke, die Grundwerkstoffe und der spätere Einsatzbereich des Werkstückes wie zum Beispiel, die Lebensmitteltauglichkeit des Lotes, die maximale Betriebstemperatur der die Lötstelle ausgesetzt wird, die benötigte Festigkeit der Lötverbindung und die Medien und Stoffe, die an der Lötstelle angreifen können.
Silberlot besitzt eine niedrige Löttemperatur, welche die Gefahr der Grobkornbildung im Grundwerkstoff verringert und schnellere Lötgeschwindigkeiten ermöglicht. Silberhartlote weisen zudem eine gute Benetzbarkeit sowie ausreichende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Medien auf. Silberlote sind für das Löten diverser Grundwerkstoffpaarungen geeignet.
Kupfer-Phosphor-Lote sind auf Kupferoberflächen selbstfließend und können ohne Flussmittel verarbeitet werden, da Phosphor desoxidierend wirkt. Kupfer-Phosphor-Hartlote werden deshalb für das flussmittelfreie Hartlöten von Kupfer verwendet. Kupferlegierungen, wie z.B. Messing können mit Kupfer-Phosphor Loten unter Verwendung von Flussmitteln der Gruppe FH 10 gelötet werden. Kupfer-Phosphor-Lote dürfen nicht bei schwefelhaltigen Medien verwendet werden und sind nicht geeignet für das Löten von bei Eisen- und Ni-Basis-Legierungen.
Kupfer-Zink-Lote, sogenannte Messinglote werden für das Hartlöten von Stahl, das Hartlöten von Hartmetallen und auch für Lötungen von Reinkupfer und höherschmelzenden Kupferlegierungen verwendet werden. Zinkzusätze von bis etwa 40 % reduzieren die Schmelztemperatur, bewirken aber eine Zunahme der Festigkeit. Zur Verhinderung von porösen Lötstellen, die auf Zinkverdampfung und Wasserstoffaufnahme zurückzuführen sind, werden dem Messinglot meist 0,1 bis 0,2 % Silizium zulegiert.
Die am leichtesten zu verarbeitenden Lotlegierungen sind hochsilberhaltige, leicht fließende Legierungen mit einer niedrigen Löttemperatur und einem engem Schmelzbereich (Bsp. FONTARGEN A 314, AT: 650 °C – LINK). Lotlegierungen, Silberlote mit höheren Löttemperaturen und größeren
Schmelzbereichen (Bsp. FONTARGEN A 311, A 319) sind etwas schwieriger in der Anwendung, sind eher zähfließend, dadurch aber auch gut spaltüberbrückend im Vergleich zu den kapillaraktiven Silberloten.
3. Die Bauteilreinigung vor dem Löten
Die zu verbindenden Teile sollen eine öl-, fett- und oxidfreie Oberfläche aufweisen. Schmierfette und Öle lassen sich am besten mit einem entfettenden Lösungsmittel entfernen. Oberflächenoxide lassen sich mit einem mittelgroben Schmirgeltuch beseitigen. Die so entstehende rauhe Oberfläche bewirkt eine sehr starke Bindung der Lotlegierung an den Grundwerkstoff. Polierte Oberflächen sind zu vermeiden.
4. Das Auftragen des Flussmittels und die optimale Flussmittelmenge
Die benötigte Flussmittelmenge schwankt je nach Art der Anwendung. Gewöhnlich reicht es aus, eine dünne Schicht Hartlotflußmittel auf die Flächen des Lotspaltes und dessen Umgebung mit einem Pinsel aufzutragen. Für die Qualität der Lötstelle ist es aber keineswegs schädlich, wenn zu viel Flussmittel aufgebracht wird, sondern es kann sogar das Entfernen der Flussmittelrückstände erleichtern. Ein Auftragen von Flussmittel auf die Umgebung der Lötstelle verhindert die Oxidation des Werkstückes. Die Anwendung von zu wenig Flussmittel kann seine Wirksamkeit vorzeitig
beenden, was zu unschönen und fehlerhaften Lötstellen führt.
Merke: Es ist immer besser zu viel als zu wenig Flussmittel aufzutragen.
Wie verhält sich das Flussmittel während des Lötens?
Während der Erwärmung des Flussmittels auf Löttemperatur dampft zuerst das in der Flussmittelpaste enthaltene Wasser aus. Dabei bläht es sich auf und trocknet anschließend weiß am Bauteil ab. Kurz bevor die Löttemperatur erreicht wird, verflüssigt sich das Flussmittel wieder. Es wird klar und durchsichtig und fließt auf dem Bauteil aus. Dies ist der Zeitpunkt das Lot am Lötspalt anzusetzen.
5. Die Erwärmung der Lötstelle und das Ansetzen des Lotes
Es gibt verschiedene Erwärmungsmethoden für das Löten mit Silberhartloten an der Luft, wie zum Beispiel Handbrenner, Induktions- und elektrische Widerstandserwärmung. Handbrenner lassen sich mit unterschiedliche Brenngasmischungen betreiben, z.B. Sauerstoff, Luft oder Druckluft, zusammen mit den Brenngasen Azetylen, Propan, Erdgas oder Wasserstoff.
Für den Lötvorgang ist es entscheidend, dass die Grundwerkstoffe gleichmäßig und zügig bis zur erforderlichen Löttemperatur erwärmt werden. Beachte: Werden Konstruktionen mit Bauteilen unterschiedlicher Masse oder Wärmeleitfähigkeit gefügt, ist darauf zu achten, dass die Komponenten mit größerer Masse oder besserer Wärmeleitfähigkeit vergleichsweise länger und stärker erwärmt werden, als die kleineren oder schlechter die Wärme leitenden Fügepartner.
Der Lotstab oder Lotdraht sollte bei Erreichen der Löttemperatur an der Öffnung des Lotspaltes angesetzt werden. Leicht fließende Lotlegierungen werden durch die Kapillarkraft in die Lötstelle hinein und außen herum fließen. Eine zähflüssige Lotlegierung sollte entlang der gesamten Lötstelle aufgetragen werden, um eine fortlaufende Lötnaht zu bilden. Das geschmolzene Lot fließt immer an den heißesten Ort der Lötstelle. Die Wärmezufuhr ist während des Einfließens des Lotes in den Lotspalt aufrecht zu erhalten. Beim Flammlöten empfiehlt sich ein indirektes Erwärmen.
Sobald der Lötvorgang beendet ist, soll keine Wärme mehr zugeführt werden. Wenn das Lot erstarrt ist, kann die Lötstelle mit Wasser abgeschreckt werden, um die Entfernung der Flussmittelrückstände zu erleichtern. Während des Abkühlens ist Vorsicht geboten, um die gelöteten Teile nicht zu beschädigen oder Risse durch einen Temperaturschock zu verursachen.
6. Entfernen der Flussmittelrückstände nach dem Löten
Es ist wichtig, die Flussmittelrückstände nach dem Lötvorgang zu entfernen, da Flussmittelreste zu Korrosion führen und das Bauteil zerstören können. Es gibt, je nach Flussmitteltyp und Hersteller, unterschiedliche Empfehlungen für das Entfernen von Flussmittelrückständen. Nachfolgend werden einige genannt.
- vorsichtiges Abschrecken der Bauteile nach dem Löten in Wasser; hierbei platzt bereits ein Großteil der
Flussmittelreste vom Bauteil ab. - um die danach noch auf dem Bauteil verbliebene Flussmittelrückstände zu entfernen können die Bauteile für
ca. 30 Minuten in heißes Wasser eingeweicht und anschließend unter fließendem warmem Wasser
abgebürstet werden. Diese Vorgehensweise ist in der Regel für alle Silberlotflußmitteln der Gruppe FH 10 und
FH 12 (FONTARGEN F 300 er Gruppe) - Fest haftende, hartnäckige Flussmittelreste können durch Beizen der Bauteile entfernt werden.
- Flussmittel der Gruppe FH 21 (Messing- und Neusilberlot-Flussmittel FONTARGEN F 100) sind in der Regel
nicht korrosiv. Sie können nach dem Löten mechanisch z.B. durch Sandstrahlen entfernt werden.
7. Hinweise zum Arbeitsschutz
Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung von Silberloten und Flussmittel. Es liegt in der Natur der Flussmittel, dass sie, mit wenigen Ausnahmen, aggressive Stoffe enthalten. Ihre Anwendung ist trotzdem sicher, sofern die elementaren, jedem Fachmann, Schweisser oder Hartlöter bekannten
Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
Die wichtigsten Maßnahmen lauten:
- geeignete Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe usw.) tragen
- flüssige oder pastenförmige Flussmittel mit Pinsel auftragen
- die Berührung mit der Haut ist zu vermeiden; dies ist bei empfindlicher Haut oder Hautwunden besonders wichtig
- nach erfolgter Arbeit und vor den Mahlzeiten Hände sorgfältig waschen
- das Einatmen der beim Verarbeiten entstehenden Dämpfe – auch von Lötdämpfen – soll vermieden werden. Die erste Voraussetzung dazu ist ein hinreichend gelüfteter Arbeitsraum, besser noch, die Verwendung einer geeigneten Lötrauchabsauganlage
- beachten Sie darüber hinaus die Hinweise auf dem Etikett und im Sicherheitsdatenblatt
- das Produkt darf nicht in die Hände von Kindern gelangen; verwahren Sie das Produkt daher nach der Arbeit für Kinder unzugänglichen unter Verschluss auf.
- Werden Flussmittelreste mittels Beizen mit stark ätzenden Säuren entfernt, ist ebenfalls darauf zu achten, dass dabei geeignete Schutzausrüstung getragen wird.