ForschungForschungsschwerpunkteFüge- und Oberflächentechnik
Fügetechnik - Löten und Thermische Prozesstechnik

FÜGETECHNIK - LÖTEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK

Das Hart- und Hochtemperaturlöten ist für die industrielle Fertigung komplexer, hochbelastbarer Bauteile unverzichtbar. Unsere löttechnischen Forschungsaktivitäten zielen auf die Entwicklung effizienterer, ressourcenschonenderer Lötverfahren unter Verzicht von Flussmitteln. Dies beinhaltet sowohl die     Weiterentwicklung diesbezüglicher Prozesstechnik, als auch die Entwicklung neuer Lotwerkstoffe und Lotapplikationsverfahren für unterschiedlichste Anwendungen, wie das Löten von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen, Buntmetallen oder hochlegierten Stählen oder das Aktivlöten von Metall-Keramik-Verbindungen für die Herstellung von Hochleistungswerkzeugen. Ein wesentlicher Aspekt unserer Prozess- und Werkstoffentwicklung ist die Verwendung physikalischer Modelle zur Festlegung und Validierung von Versuchsparametern.


AKTUELLE FORSCHUNGSARBEITEN:

  • Entwicklung von TLP-Loten für das Löten von Kupfer- und Stahlwerkstoffen bei 750 bis 850°C
  • Entwicklung eines Löt-Nitrier-Hybridprozesses im Durchlaufofen für die Serienfertigung von wassergekühlten Bipolarplatten aus verchromten Werkstoffen
  • Silandotierte Prozessgase für die Erzeugung vakuumadäquater Prozessbedingungen in Schutzgasdurchlauföfen
  • Aufklärung der Mechanismen zur Oberflächenaktivierung beim flussmittelfreien Löten von hochlegierten Stahlwerkstoffen unter Schutzgas und im Vakuum
  • Einfluss von Lötprozessatmosphäre und Prozesszeit auf die Dauerfestigkeiten hochtemperaturgelöteter CrNi-Stahlverbindungen
  • Entwicklung eines kontinuierlichen Schutzgasofenprozesses mit Wärmerückgewinnung

ANLAGEN:

  • Schutzgasdurchlaufofen von der Fa. Kohnle für Prozess-temperaturen bis 1200 °C in N2/H2/Ar-Atmosphäre mit/ohne Silanzumischung
  • Hochvakuumofen mit Schnellabkühlung von der Fa. PVA für Prozesstemperaturen bis 1250°C
  •  Schiebetisch-Flammlötanlage mit 6 Brennern von der Fa. Everwand & Fell
  • Versuchsanlage zum induktiven Löten unter Schutzgas mit variabler Schutzgaszumischung für den Betrieb mit/ohne silanhaltigen Prozessgasen
  • Diverse Batchöfen für die Wärmebehandlung an Luft oder im Schutzgas 

ANLAGENBESCHREIBUNGEN LÖTTECHNIK

Förderband-Schutzgasdurchlaufofen

Am Standort Witten verfügt das Institut über einen Schutzgasdurchlaufofen. Es handelt sich hierbei um einen Förderbandofen des Typs HTE 1200-200/80-1500 (Fa. Kohnle, Birkenfeld), der unter verschiedenen Prozessgasen (Argon, Wasserstoff, Stickstoff) betrieben werden kann. Zusätzlich ist  die dosierte Zumischung von Sondergasen wie beispielsweis Monosilan über eine weiteren Gaskanal möglich. Aufheizgeschwindigkeit und Zieltemperatur der Bauteile werden bei diesem Lötverfahren über die gewählte Bandgeschwindigkeit und die eingestellten Ofentemperaturen in den drei Heizzonen des Glühbereichs vorgegeben.

Rohrofen

Für Laboruntersuchungen unter variablen Prozessgasbedingungen betreibt das IW am Standort Witten ein Rohrofen mit Quarzglasmuffel, automatisierter Gaszumischeinrichtung und Ofensteuerung. Hierin können Wärmebehandlungen bis 1100°C auch unter reaktiven Prozessgasen durchgeführt werden.

Hochvakuumofen

Für Wärmebehandlungen im Vakuum verfügt das Institut über ein Hochvakuumofen, Typ MOV 243T (PVA Vakuum Anlagenbau GmbH). Es handelt sich hierbei um einen Ganzmetall-Kaltwandofen mit Molybdänheizleitern, der bei einem Basisdruck von 10-6 mbar bis zu einer Temperatur von 1250 °C betrieben werden kann. Der Vakuumofen ist mit einer Schnellabkühlung ausgestattet, die eine konvektive Zwangskühlung der Ofencharge mit Argon nach Beendigung der Wärmebehandlung ermöglicht.

Flammlötstand

Beim Flammlötverfahren handelt es sich um einen schnellen atmosphärischen Lötprozess mittels lokaler Erwärmung. Der am Institut betriebene Flammautomat besteht aus einer SPS-gesteuerten 6-flammigen Brennereinrichtung mit einem intrigierten, pneumatisch angesteuerten Schiebetisch als Werkstückträger. Geeignet ist er zum Löten sperriger Bauteile, zur Fertigung von Kleinstserien oder zur Herstellung von Prototypen unter seriennahen Bedingungen. Bauteile aus Aluminium-, Kupferlegierungen, Messing und Edelstahl können gefügt werden. Je nach Anwendungsfall wird entschieden, ob ein Weichlötprozess (Temperatur < 450 °C) oder Hartlötprozess durchgeführt wird.

Induktionslötanlage

Induktionslötversuche werden in einer selbst aufgebauten Laboranlage durchgeführt. Die Versuchsanlage ist zum induktiven Löten unter Schutzgas geeignet und hierzu ist mit einer variablen Schutzgaszumischung für den Betrieb mit/ohne silanhaltigen Prozessgasen ausgestattet. Beheizt werden die Bauteile mit einem wassergekühlten Induktore, welcher mittels eines RF-Generators mit einstellbarem Frequenzbereich zwischen 50 und 450 kHz und einer Maximalleistung von 3000 W betrieben werden (i-class 1,5/3 kW, Cobes GmbH, Weisweil, Germany).

KONTAKT ZUM BEREICH FÜGETECHNIK - LÖTEN UND THERMISCHE PROZESSTECHNIK

Dr. rer. nat. Ulrich Holländer
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Adresse
Stockumer Straße 28
58453 Witten
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