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FLUSSMITTELFREIES LÖTEN
Peter Salzberg

Flussmittelfreies Löten mit
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Dr. Peter Salzberg
Fachberater für Löttechnik

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Das Prinzip der elektrischen Widerstandserwärmung

 Das Verfahren der elektrischen Widerstandserwärmung wird zum Schweißen, Löten oder Umformen verschiedenster Materialien und Baugruppen seit Ende des 19. Jahrhunderts verwendet. Erfinder des Verfahrens war Elihu Thomson (*29. März 1853 in Manchester, England; †13. März 1937 in Swampscott, Massachusetts USA), der in seinem Arbeitsleben ca. 700 Erfindungen patentiert bekam. 1877 hat dieser mit 24 Jahren die erste Widerstandspunktschweißmaschine der Öffentlichkeit vorgestellt. In Deutschland wurden 1889 innerhalb eines Jahres von ihm drei Erfindungen zur elektrischen Widerstandserwärmung patentiert.

Die Erwärmung der Bauteile kann direkt oder indirekt erfolgen. Bei der direkten Erwärmung wird das zwischen den Elektroden befindliche Werkstück entsprechend seines Widerstandes durch die Stromwärme direkt erwärmt. Dieses Verfahren wird vorteilhaft zum Hartlöten von Stählen aller Art verwendet.

Das Prinzip der indirekten Erwärmung basiert auf der Anwendung von Elektroden mit hohem Widerstand, z.B. Kohleelektroden. Diese Elektroden werden in der Nähe der Lötstelle angeordnet und durch Stromwärme zum Glühen gebracht. Durch die Wärmeleitung zwischen Kohleelektrode und Lötstelle erfolgt das Aufheizen derselben. Bei gut leitenden Werkstoffen, z.B. Kupfer, ist die indirekte Erwärmung zum Weichlöten problemlos anwendbar. Der Vorteil der elektrischen Widerstandserwärmung besteht in einer genauen Dosierung der zugeführten Energie. Es ist möglich, der Lötstelle nur soviel Wärme zuzuführen, wie zum Erreichen der Arbeitstemperatur des Lotes notwendig ist. Die benachbarten Bereiche der Lötstelle werden dabei unwesentlich thermisch beeinflusst, so dass mögliche Werkstoffschädigungen, z.B. durch Grobkornbildung, weitestgehend ausgeschlossen sind.

Eine spezielle Entwicklung des o.g. Verfahrens ist das Schutzgaslöten unter Anwendung der elektrischen Widerstandserwärmung. Das Prinzip des Schutzgaslötens ist folgendermaßen erklärbar: In einem Transformator wird ein hinreichend großer Strom erzeugt, der die Fügestelle, die sich in einer speziellen Schutzgaskammer befindet, im direkten Stromdurchgang erwärmt. Hartlötverbindungen werden mit einem Lot erreicht, dessen Liquidustemperatur sehr viel kleiner als die der Solidustemperatur des Grundwerkstoffs ist. Nach dem Schmelzen des Lotes fließt dieses durch Kapillarwirkung in den Lötspalt. Die Einleitung der Wärme erfolgt an der Berührungsstelle beider Fügepartner zunächst punktförmig und dann vorzugsweise flächenförmig über den gesamten Querschnitt. Die Wärme kommt bei der direkten Erwärmung von innen und ist deshalb beim Löten kompakter Bauteile einsetzbar. Als Schutzgase werden inerte Gase (Argon oder Stickstoff) verwendet.

Für das Herstellen von Diffusionsschweißverbindungen wird auf die Verwendung eines Lotes verzichtet. Die Bauteile werden wie beim Löten in einer speziellen Schutzgaskammer im direkten Stromdurchgang erwärmt. Um kurze Schweißzeiten zu erhalten, ist eine Fügetemperatur zu wählen, die nur wenig unter der Solidustemperatur des Grundwerkstoffs liegt. Das ist mit Hilfe eines gut regelbaren elektrischen Erwärmungssystems unproblematisch.
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