Wie sieht es mit dem Schweißeffekt eines Vakuumlötofens aus?
Das Vakuumlötverfahren ist ein relativ neues, flussmittelfreies Lötverfahren unter Vakuumbedingungen. Da der Lötprozess im Vakuum stattfindet, wird der schädliche Einfluss der Luft auf das Werkstück effektiv eliminiert, sodass das Löten ohne Flussmittel erfolgreich durchgeführt werden kann. Es eignet sich vor allem zum Löten schwerlötbarer Metalle und Legierungen wie Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Hochtemperaturlegierungen, Refraktärlegierungen und Keramik. Die Lötverbindung ist glänzend und kompakt und zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aus. Vakuumlötanlagen werden im Allgemeinen nicht zum Nadelschweißen von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl eingesetzt.
Die Lötanlage im Vakuumofen besteht hauptsächlich aus dem Vakuumlötofen und dem Vakuumsystem. Es gibt zwei Arten von Vakuumlötöfen: Heiß- und Kaltlötöfen. Beide Ofentypen können mit Erdgas oder elektrisch beheizt werden und sind als Seiten-, Boden- oder Dachofen (Kang-Typ) erhältlich. Das Vakuumsystem ist universell einsetzbar.
Ein Vakuumsystem besteht im Wesentlichen aus einer Vakuumeinheit, Vakuumleitungen, Vakuumventilen usw. Die Vakuumeinheit setzt sich üblicherweise aus einer Drehschieberpumpe und einer Öldiffusionspumpe zusammen. Die Drehschieberpumpe allein erreicht ein Vakuum von weniger als 1,35 × 10⁻¹ Pa. Um ein Hochvakuum zu erzielen, muss die Öldiffusionspumpe zusätzlich eingesetzt werden. Dadurch lässt sich ein Vakuum von 1,35 × 10⁻⁴ Pa erreichen. Der Gasdruck im System wird mit einem Vakuummeter gemessen.
Beim Vakuumlöten wird die Luft in einem Ofen oder einer Lötkammer abgesaugt. Es eignet sich besonders für große und durchgehende Lötverbindungen sowie für das Verbinden bestimmter Metalle wie Titan, Zirkonium, Niob, Molybdän und Tantal. Das Verfahren findet breite Anwendung. Allerdings weist das Vakuumlöten auch folgende Nachteile auf:
① Das Metall verflüchtigt sich leicht unter Vakuum, daher ist das Vakuumlöten für Grund- und Zusatzwerkstoffe mit flüchtigen Elementen ungeeignet. Ist es dennoch erforderlich, müssen entsprechende komplexe Verfahrensmaßnahmen getroffen werden.
② Das Vakuumlöten reagiert empfindlich auf die Oberflächenrauheit, die Montagequalität und die Passungstoleranz der gelöteten Teile und erfordert ein hohes theoretisches Niveau der Arbeitsumgebung und der Bediener.
③ Vakuumanlagen sind komplex und erfordern hohe einmalige Investitionen sowie hohe Wartungskosten.
Wie wird der Lötprozess in einem Vakuumofen durchgeführt? Beim Löten im Vakuumofen wird das zu lötende Werkstück in den Ofen (oder das Lötgefäß) eingelegt, die Ofentür (bzw. der Deckel des Lötgefäßes) geschlossen und vor dem Erhitzen evakuiert. Zuerst wird die mechanische Vakuumpumpe gestartet. Sobald ein Vakuum von 1,35 Pa erreicht ist, wird das Steuerventil geöffnet und die direkte Verbindung zwischen der mechanischen Vakuumpumpe und dem Lötofen unterbrochen. Anschließend wird die Rohrleitung über die Diffusionspumpe mit dem Lötofen verbunden. Mithilfe der mechanischen Vakuumpumpe und der Diffusionspumpe wird innerhalb eines begrenzten Zeitraums das erforderliche Vakuum im Lötofen erzeugt. Danach wird der Heizvorgang gestartet.
Während des gesamten Aufheiz- und Erhitzungsprozesses arbeitet die Vakuumanlage kontinuierlich, um den Vakuumgrad im Ofen aufrechtzuerhalten, Luftleckagen an den Schnittstellen zwischen Vakuumsystem und Lötofen zu kompensieren, die Freisetzung von an Ofenwänden, Vorrichtungen und Schweißteilen adsorbiertem Gas und Dampf sowie die Verflüchtigung von Metall und Oxiden zu verhindern und so den Luftanteil zu reduzieren. Es gibt zwei Arten des Vakuumlötens: Hochvakuumlöten und Teilvakuumlöten (Mittelvakuumlöten). Hochvakuumlöten eignet sich besonders für Grundmetalle, deren Oxide schwer zu zersetzen sind (z. B. Nickelbasis-Superlegierungen). Teilvakuumlöten kommt zum Einsatz, wenn das Grundmetall oder der Lötmetall unter den Lötbedingungen (Temperatur und Hochvakuum) verflüchtigt.
Wenn besondere Vorkehrungen zur Gewährleistung hoher Reinheit erforderlich sind, sollte vor dem Trockenlöten mit Wasserstoff eine Vakuumreinigung durchgeführt werden. Ebenso trägt die Verwendung von trockenem Wasserstoff oder Inertgas vor dem Vakuumieren zu besseren Ergebnissen beim Hochvakuumlöten bei.
Veröffentlichungsdatum: 21. Juni 2022