Löten im Vakuumofen

Das Löten ist ein Fügeverfahren, bei dem zwei oder mehr Teile aus artgleichen oder ungleichen Materialien (traditionell Metalle, aber auch Keramik) durch Schmelzen und Fließen eines Lotmaterials in den Spalt zwischen den zu verbindenden Teilen durch Kapillarwirkung verbunden werden. Das Lot muss einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als die angrenzenden Teile. Durch Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur des Zusatzwerkstoffs aber unterhalb der Solidustemperatur der Grundwerkstoffe kann eine starke Verbindung erreicht werden.

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Die Popularität des Ofenlötens ergibt sich aus der sauberen Atmosphäre, die größtenteils auf den Einsatz von Flussmitteln und auch auf die Nachreinigung verzichtet. Zum Löten werden verschiedene Ofentypen verwendet, die meist entweder mit Schutzgas oder unter Vakuum arbeiten. Die Konstruktion des Ofens erlaubt entweder die Befüllung und Entnahme in Chargen oder den kontinuierlichen Betrieb. Beim Batch-Betrieb werden Retortenöfen zum Wasserstofflöten und Vakuumkammern zum Vakuumlöten eingesetzt.

Vakuumöfen sind weit verbreitet, und oft werden sie von Unternehmen sowohl zur Wärmebehandlung als auch zum Löten eingesetzt. Die heutigen Öfen basieren auf einer Kaltwandkonstruktion mit internen Heizelementen, meist aus Kohlenstoff oder Molybdän. Die Kaltwand bezieht sich auf die wassergekühlte Doppelhautkonstruktion, mit der die Außentemperaturen auf Raumtemperatur (oder weniger) gehalten werden. Die Öfen können entweder horizontal oder vertikal aufgebaut sein und können entweder von oben oder von unten beladen werden. Es können Temperaturen bis zu 1300°C und Vakuumwerte von < 1x10^-5 mbar erreicht werden.

Die meisten Materialien können in einem Ofen gelötet werden, wobei beim Vakuumlöten auf Elemente mit hohem Dampfdruck verzichtet werden sollte (Zink, Cadmium, Blei usw.). Alle Materialien müssen vor dem Einsetzen in den Ofen gereinigt werden, um Oberflächenablagerungen, Fett und andere Verunreinigungen zu entfernen (high quality in, high quality out). Die am weitesten verbreiteten Zusatzwerkstoffe für das Ofenlöten basieren auf Silber, Kupfer, Nickel und Gold, wobei die beiden letztgenannten am besten für Edelstähle und hitze- und korrosionsbeständige Legierungen geeignet sind.

Im Vergleich zu anderen Erwärmungsmethoden bietet das Vakuumlöten erhebliche Vorteile:

Saubere, flussmittelfreie Lötverbindung, frei von Oxiden
Mehrere Verbindungen auf einmal sind machbar
Fügen von ungleichen Materialien, z.B. Keramik und Metall
Fähigkeit, jede Phase des Heiz- und Kühlzyklus genau zu steuern, was zu einer Reduzierung der Eigenspannung führt.
Temperaturgleichmäßigkeit führt zu minimaler Verformung oder Bewegung, daher ideal für hochpräzise Baugruppen.
Stufenlöten mit mehreren Lötlegierungen
Prozesswiederholbarkeit
Wärmebehandlungen (z.B. Härten oder Glühen der Teile in einem einzigen Ofen-Thermokreislauf während der Durchführung der Lötung) sparen Zeit und Kosten.

TWI verfügt über vier verschiedene Vakuumöfen, die in der Lage sind, eine Vielzahl von Materialien unter verschiedenen Bedingungen zu löten. Die größte Heißzone misst 750 mm x 750 mm x 1000 mm und wird gemäß den Anforderungen der AMS2750E betrieben.

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Löten im Vakuumofen

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