Das Hartlöten im Vakuumofen ist ein relativ neues, flussmittelfreies Hartlötverfahren unter Vakuumbedingungen. Da der Lötprozess im Vakuum stattfindet, wird der schädliche Einfluss der Luft auf das Werkstück effektiv eliminiert, sodass das Hartlöten ohne Flussmittel erfolgreich durchgeführt werden kann. Es wird hauptsächlich zum Hartlöten schwer zu verlötender Metalle und Legierungen wie Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Superlegierungen, hochschmelzenden Legierungen und Keramik eingesetzt. Die Lötverbindung ist glänzend und dicht und weist gute mechanische Eigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit auf. Vakuumlötanlagen werden im Allgemeinen nicht zum Nadelschweißen von Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl verwendet.
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. Sie sind als seitlich, unten oder oben (Kang-Typ) angeordnete Öfen erhältlich, und 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. Mit einer Drehschieberpumpe allein lässt sich lediglich ein Vakuum von weniger als 1,35 × 10⁻¹ Pa erreichen. Um ein Hochvakuum zu erzielen, muss zusätzlich die Öldiffusionspumpe eingesetzt werden, die dann ein Vakuum von 1,35 × 10⁻⁴ Pa erreicht. Der Gasdruck im System wird mit einem Vakuummeter gemessen.
Das Vakuumlöten ist ein Lötprozess in einem Ofen oder einer Lötkammer, in der die Luft abgesaugt wird. Es eignet sich besonders für das Löten großer und durchgehender Verbindungen. Auch zum Verbinden einiger Spezialmetalle wie Titan, Zirkonium, Niob, Molybdän und Tantal ist es geeignet. Allerdings weist das Vakuumlöten auch folgende Nachteile auf:
① Unter Vakuumbedingungen verflüchtigt sich Metall leicht, daher sollte Vakuumlöten nicht für Grundmetalle und Lötverbindungen mit flüchtigen Elementen angewendet werden. Gegebenenfalls sind entsprechende komplexe Prozessmaßnahmen zu ergreifen.
② Das Vakuumlöten reagiert empfindlich auf die Oberflächenrauheit, die Montagequalität und die Passungstoleranz der gelöteten Teile und stellt hohe Anforderungen an die Arbeitsumgebung und das theoretische Niveau 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 in den Lötbehälter) gegeben, die Ofentür (bzw. der Deckel des Lötbehälters) geschlossen und vor dem Erhitzen ein Vorvakuum erzeugt. 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. Innerhalb eines begrenzten Zeitraums wird mithilfe der mechanischen Vakuumpumpe und der Diffusionspumpe das erforderliche Vakuum im Lötofen erzeugt. Danach wird die elektrische Heizung 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, die Freisetzung von Gas und Wasserdampf, die von Ofenwänden, Vorrichtungen und Schweißteilen adsorbiert werden, sowie die Verflüchtigung von Metall und Oxiden zu kompensieren und so den tatsächlichen Luftverlust zu minimieren. 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 das Lot 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 Vakuumpumpen zu besseren Ergebnissen beim Hochvakuumlöten bei.
Veröffentlichungsdatum: 07. Mai 2022