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Praktischer Leitfaden für das Flammlöten mit drahtförmigen oder mit Flussmittel gefüllten barrenförmigen Lotlegierungen.
Dieser Artikel soll ein allgemeiner Leitfaden für die Praktiken beim Löten von Aluminium sein. Aus diesem Grund sind die Themen, die behandelt werden, allgemeiner Art und lassen verschiedene Variablen, die bei den speziellen Anwendungen auftreten können, außer Acht.
In den vergangenen Jahren wird Aluminium vor allem in der Automobilindustrie anstelle von Kupfer und Messing verwendet, da es aufgrund des geringen spezifischen Gewichts verglichen mit den genannten Metallen ausgesprochen leicht, hervorragend korrosionsbeständig und ausgesprochen geschmeidig ist.
In der Automobilindustrie werden die Produkte im Allgemeinen mit automatischen Prozessen hergestellt und es kommen vorwiegend Lötöfen und automatische Flammlötsysteme zum Einsatz, während in Bereichen der Kühlung und der Klimatisierung überwiegend das manuelle Flammlöten gebräuchlich ist und die Löter deshalb auch in der Lage sein müssen, Aluminiumverbindungen zu löten.
Außerdem kommt es häufig vor, dass Kupfer-Aluminium- oder Aluminium-Aluminium-Lötverbindungen repariert werden müssen.
Grundlegende Aspekte
Das Aluminiumlöten erfordert spezielle Kenntnisse und viel Sorgfalt, da sich die Farbe des Metalls – anders als bei Kupfer – beim Erhitzen, nicht verändert. Dies macht es für den Löter schwierig zu erkennen, wann das Grundmaterial die richtige Temperatur erreicht hat und das Lotmaterial aufgebracht werden kann.
Das Verfahren, das wir in diesem Artikel behandeln, löst dieses Problem: Sobald während der Phase des Erwärmens der Barren an das zu lötende Werkstück geführt wird und man sieht, dass das Flussmittel flüssig wird und das Werkstück benetzt, bedeutet dies nämlich, dass die Arbeitstemperatur der verwendeten Legierung erreicht ist und das Lotmaterial jetzt aufgebracht werden kann.
Eine weitere Eigenart dieser Lötungen besteht darin, dass Aluminium, das typischerweise in Form einer Legierung geliefert wird, einen Schmelzintervall aufweist, der dem Schmelzintervall der verwendbaren Lötmaterialien sehr nachkommt, was das Flammlöten zu einer ziemlich heiklen Angelegenheit macht. Aus diesem Grund ist die Kontrolle der Löttemperatur für das gute Gelingen der Lötung von grundlegender Bedeutung.
Darüber hinaus ist wichtig, dass man sich beim Löten von Aluminium bewusst ist, dass die Werkstücke ausgesprochen gründlich gereinigt und entfettet werden müssen, da das Löten ansonsten sehr schwierig ist.
Sofern die korrekten Vorgehensweisen beachtet werden, lässt sich beim Löten von Aluminium-Aluminium-Verbindungen eine Festigkeit erreichen, die die des Grundmaterials übertrifft.
Bei Aluminium-Kupfer-Verbindungen muss berücksichtigt werden, dass die Festigkeit der Lötstelle geringer ist als bei einer Aluminium-Aluminium-Verbindung.
Legierungen und Flussmittel für das Aluminiumlöten
Für das Aluminiumlöten sind spezielle Legierungen auf dem Markt. So finden sich im Katalog von Saldobrase beispielsweise die Produkte AlSi 12, AlZn98 und AlZn78, die mit Flussmittel gefüllt sind, das als Temperaturanzeige fungiert, und dem Löter die Arbeit auf diese Weise erleichtern.
Verwendet werden können folgende Produkte:
AlSi 12 lega flux cored ISO 17672:2016 – Al 112
Schmelzintervall: 575 ÷ 585
Eine Legierung, die 12 % Silizium und 88 % Aluminium enthält.
Nachdem die Schmelztemperatur nahe dem Schmelzpunkt von Aluminium liegt, ist sie vor allem, wenn dünne Stärken gelötet werden müssen, schwierig zu verwenden. Es handelt sich um eine Legierung, die nahezu ganz aus Aluminium besteht und deshalb im Hinblick auf die Porosität und Mikroporosität generell keine Risiken birgt. Sie ist in der Automobilindustrie weit verbreitet. Im Bereich der Kühlung werden Legierungen mit geringeren Schmelztemperaturen bevorzugt.
AlZn78 lega flux cored
Schmelzintervall: 440 ÷ 470
Eine Legierung, die 78 % Zink und 22 % Aluminium enthält.
Aufgrund der niedrigen Schmelztemperatur eignet sich diese Legierung ideal auch für das Löten von Aluminium mit geringen Stärken. Diese Art von Legierung eignet sich besser als die Legierung AlZn98, da die Stelle, sobald man aufhört sie zu erhitzen, umgehend erstarrt. Die Legierung AlZn98 neigt hingegen dazu, zu Kochen und bleibt, nachdem die Wärmequelle entfernt wurde, noch einige Sekunden lang flüssig. Sie kann auch für das Löten von Kupfer-Aluminium-Verbindungen verwendet werden.
ALZn98 lega flux cored
Schmelzintervall: 380 ÷ 405
Eine Legierung, die 98 % Zink und 2 % Aluminium enthält.
Ideal für das Löten von Kapillarlötungen oder ausgesprochen geringen Stärken bzw. in allen Fällen, in denen eine niedrige Schmelztemperatur Priorität hat. Aufgrund der niedrigen Schmelztemperatur eignet sich diese Legierung auch ideal für das Löten von Aluminium mit geringen Stärken. Angesichts des hohen Zinkanteils muss insbesondere darauf geachtet werden, dass die Lotlegierung nicht zu stark erhitzt wird, da man ansonsten riskiert, dass sich Mikroporen bilden und somit Mikroleckstellen auftreten. Sie kann auch für das Löten von Kupfer-Aluminium-Verbindungen verwendet werden.
Alle drei Lösungen sind mit nicht korrosivem Flussmittel gefüllt: Während die Legierung Alsi 12 ein Nocolok-Flussmittel mit einem Arbeitsbereich, der von 570 bis 660 reicht, enthält, enthalten die beiden anderen Legierungen ein spezielles als CsAlF bezeichnetes Flussmittel mit einem Arbeitsbereich, der von 420 bis 480 reicht.
Insbesondere muss man darauf achten, welche Art von Grundmaterialien gelötet werden sollen, denn die nicht korrosiven Flussmittel können nur mit Aluminiumlegierungen verwendet werden, die höchstens 0,9 % Magnesium (Mg) enthalten.
Einstellen der Lötflamme
Das Erste, das man tun sollte, wenn man die Lötflamme einstellt, ist, dass man eine milde Einstellung wählt, die nicht zu aggressiv auf die Materialien einwirkt.
Die Flamme sollte möglichst nicht auf einen Punkt konzentriert, sondern eher breiter sein: Die Verwendung von Propan anstelle von Acetylen könnte in dieser Hinsicht von Vorteil sein.
Außerdem muss man sich von der Stichflamme fernhalten und die Flamme allmählich, ohne Eile heranrücken und dies insbesondere dann, wenn man diese Art von Lötung erstmals vornimmt.
Planung der Verbindung
Generell erfordert eine Lötverbindung mit Aluminiumlegierungen mehr Raum als eine Kapillarlötung. Außerdem ist es ratsam die Verbindung nicht zu sehr überlappen zu lassen.
VIDEO: Flammlöten von Aluminium-Aluminium-Verbindungen
Nachdem die Werkstücke, die gelötet werden sollen, sorgfältig gereinigt wurden, wird die Lötflamme herangeführt, wobei darauf zu achten ist, dass diese dabei nicht fest auf eine Stelle gerichtet, sondern stets bewegt wird. Gleichzeitig muss die Verbindung, die gelötet werden soll, von der Flamme umzingelt werden und von Zeit zu Zeit wird der Barren aufgesetzt, um zu prüfen, inwieweit das enthaltene Flussmittel flüssig wird und die Verbindung benetzt.
Sobald das Flussmittel flüssig wird, wird das Lotmetall hinzugenommen. Dabei muss man ausgesprochen gut Acht geben und darf die Flamme nicht direkt auf die Lotlegierung richten, sodass diese aufgrund der Wärmeleitung schmilzt.
Sobald die Legierung schmilzt, lässt man die Flamme um die Verbindung kreisen, sodass das Lotmaterial der Wärme folgt und die Verbindung füllt.
Löten mit Lotformteilen
Dank der Verwendung von Lotformteilen wie Lotringen, die der Geometrie der Verbindung, die gelötet werden soll, entsprechend konzipiert und hergestellt werden, können die Lötprozesse automatisiert werden.
Die Lotformteile können aus gefülltem Lötdraht oder, indem das Flussmittel vor dem Löten aufgetragen wird, aus massivem Lötdraht hergestellt werden.
