1. Lötmaterial
(1)Das Löten von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl umfasst Weichlöten und Hartlöten. Das beim Weichlöten am häufigsten verwendete Lot ist Zinn-Blei-Lot. Die Benetzbarkeit von Stahl mit diesem Lot nimmt mit steigendem Zinngehalt zu, daher sollte zum Abdichten von Verbindungen Lot mit hohem Zinngehalt verwendet werden. An der Grenzfläche zwischen Zinn und Stahl kann sich bei Zinn-Blei-Lot eine intermetallische FeSn2-Verbindungsschicht bilden. Um die Bildung einer Verbindung in dieser Schicht zu vermeiden, müssen Löttemperatur und Haltezeit sorgfältig kontrolliert werden. Die Scherfestigkeit von Kohlenstoffstahlverbindungen, die mit mehreren typischen Zinn-Blei-Loten gelötet wurden, ist in Tabelle 1 aufgeführt. Unter diesen ist die Verbindungsfestigkeit von mit 50 % w (SN) gelöteten Verbindungen am höchsten, und die Verbindungsfestigkeit von mit antimonfreiem Lot geschweißten Verbindungen ist höher als die von mit Antimon.
Tabelle 1: Scherfestigkeit von Kohlenstoffstahlverbindungen, die mit Zinn-Blei-Lot gelötet wurden
Beim Löten von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl werden hauptsächlich reine Kupfer-, Kupfer-Zink- und Silber-Kupfer-Zink-Hartlötzusätze verwendet. Reines Kupfer hat einen hohen Schmelzpunkt und oxidiert beim Löten leicht das Grundmetall. Es wird hauptsächlich für Schutzgas- und Vakuumlöten verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass der Spalt zwischen den Lötverbindungen weniger als 0,05 mm betragen sollte, um zu vermeiden, dass der Spalt aufgrund der guten Fließfähigkeit von Kupfer nicht gefüllt werden kann. Die mit reinem Kupfer gelöteten Verbindungen aus Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl weisen eine hohe Festigkeit auf. Die Scherfestigkeit beträgt im Allgemeinen 150 bis 215 MPa, während die Zugfestigkeit zwischen 170 und 340 MPa liegt.
Im Vergleich zu reinem Kupfer sinkt der Schmelzpunkt von Kupfer-Zink-Lot durch die Zugabe von Zn. Um die Verdampfung von Zn beim Löten zu verhindern, kann dem Kupfer-Zink-Lot eine kleine Menge Si zugesetzt werden. Andererseits müssen Schnellheizverfahren wie Flammlöten, Induktionslöten und Tauchlöten angewendet werden. Mit Kupfer-Zink-Lot gelötete Verbindungen von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl weisen eine gute Festigkeit und Plastizität auf. Beispielsweise erreichen die Zugfestigkeit und Scherfestigkeit von mit b-cu62zn-Lot gelöteten Kohlenstoffstahlverbindungen 420 MPa bzw. 290 MPa. Der Schmelzpunkt von Silber-Kupfer-Stationslot ist niedriger als der von Kupfer-Zink-Lot, was sich für das Nadelschweißen eignet. Dieses Lot eignet sich zum Flammlöten, Induktionslöten und Ofenlöten von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl. Beim Ofenlöten sollte jedoch der Zn-Gehalt so weit wie möglich reduziert und die Heizrate erhöht werden. Durch Löten von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl mit Silber-Kupfer-Zink-Füllmaterial können Verbindungen mit guter Festigkeit und Plastizität erzielt werden. Die spezifischen Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2: Festigkeit von Verbindungen aus kohlenstoffarmem Stahl, die mit Silber-Kupfer-Zink-Lot gelötet wurden
(2) Flussmittel: Zum Löten von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl wird Flussmittel oder Schutzgas verwendet. Das Flussmittel wird üblicherweise durch das gewählte Füllmaterial und das Lötverfahren bestimmt. Bei Verwendung von Zinn-Blei-Lot kann eine Mischflüssigkeit aus Zinkchlorid und Ammoniumchlorid oder ein anderes spezielles Flussmittel als Flussmittel verwendet werden. Die Rückstände dieses Flussmittels sind in der Regel stark korrosiv, und die Verbindung sollte nach dem Löten gründlich gereinigt werden.
Beim Löten mit Kupfer-Zink-Füllmetall muss das Flussmittel fb301 oder fb302 ausgewählt werden, d. h. Borax oder die Mischung aus Borax und Borsäure. Beim Flammlöten kann auch die Mischung aus Methylborat und Ameisensäure als Lötflussmittel verwendet werden, wobei B2O3-Dampf die Rolle der Filmentfernung übernimmt.
Bei Verwendung von Silber-Kupfer-Zink-Hartlot können die Hartlotflussmittel fb102, fb103 und fb104 gewählt werden, also Mischungen aus Borax, Borsäure und einigen Fluoriden. Die Rückstände dieser Flussmittel sind bis zu einem gewissen Grad korrosiv und sollten nach dem Hartlöten entfernt werden.
2. Löttechnologie
Die zu schweißende Oberfläche muss mechanisch oder chemisch gereinigt werden, um sicherzustellen, dass Oxidschichten und organische Stoffe vollständig entfernt werden. Die gereinigte Oberfläche darf nicht zu rau sein und darf keine Metallspäne oder anderen Schmutz enthalten.
Kohlenstoffstahl und niedriglegierter Stahl können mit verschiedenen gängigen Lötverfahren gelötet werden. Beim Flammlöten sollte eine neutrale oder leicht reduzierende Flamme verwendet werden. Während des Betriebs sollte eine direkte Erwärmung des Füllmetalls und des Flussmittels durch die Flamme möglichst vermieden werden. Schnelle Erwärmungsverfahren wie Induktionslöten und Tauchlöten eignen sich sehr gut zum Löten von vergütetem Stahl. Gleichzeitig sollte das Abschrecken oder Löten bei einer niedrigeren Temperatur als beim Anlassen erfolgen, um ein Erweichen des Grundmetalls zu verhindern. Beim Löten von niedriglegiertem hochfestem Stahl unter Schutzatmosphäre ist nicht nur eine hohe Gasreinheit erforderlich, sondern es muss auch ein Gasflussmittel verwendet werden, um die Benetzung und Verteilung des Füllmetalls auf der Oberfläche des Grundmetalls sicherzustellen.
Das restliche Flussmittel kann chemisch oder mechanisch entfernt werden. Rückstände von organischem Hartlötflussmittel können mit Benzin, Alkohol, Aceton und anderen organischen Lösungsmitteln abgewischt oder gereinigt werden. Rückstände von stark korrosiven Flussmitteln wie Zinkchlorid und Ammoniumchlorid müssen zunächst in einer wässrigen NaOH-Lösung neutralisiert und anschließend mit heißem und kaltem Wasser gereinigt werden. Borsäure und Rückstände von Borsäureflussmitteln sind schwer zu entfernen und können nur mechanisch oder durch langes Eintauchen in steigendes Wasser gelöst werden.
Veröffentlichungszeit: 13. Juni 2022