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Fachgruppe Fügetechnik - Löten und thermische Prozesstechnik

WIRD GERADE ÜBERARBEITET!

Gemäß DIN 8505 ist das Löten ein thermischer Prozess für das stoffschlüssige Fügen oder Beschichten von Werksstoffen, wobei eine flüssige Phase durch ein Lot oder durch diffusionsgesteuerte Vermischungsprozesse an Phasengrenzen (eutektische Kontaktreaktionen bei unterschiedlichen Werkstoffpartnern) gebildet wird. Im Gegensatz zum Schweißen wird hierbei die Solidustemperatur der Grundwerkstoffe nicht überschritten. Abhängig von der notwendigen Arbeitstemperatur für das Schmelzen des Lotes und des Benetzens des Bauteils mit Lot werden folgende Klassifizierungen für Lötprozesse vorgenommen:

  1. Tw<450°C: Weichlöten
  2. Tw>450°C: Hartlöten
  3. Tw>950°C: Hochtemperaturlöten

Zusätzlich lassen sich Lötprozesse nach der verwendeten Erwärmungsmethode der zu lötenden Bauteile auf Arbeitstemperatur unterteilen. Das Aufheizen kann entweder durch lokale Methoden wie beim Flammlöten, Induktionslöten etc. erfolgen oder wird in Öfen unter definierten Prozessatmosphären (inerte oder reduzierende Gase wie Stickstoff, Argon, Wasserstoff etc.) durchgeführt. Im Fall von sehr oxidationsempfindlichen Werkstoffen wird bevorzugt in Hochvakuumöfen gelötet. Die Wahl des geeigneten Lötverfahrens ist dabei abhängig von den verwendeten Werkstoffen (Grundwerkstoff und Lotwerkstoff) und der Geometrie des Bauteils, welches gefügt werden soll.

Die aktuellen Forschungsaktivitäten der Fachgruppe decken nahezu den gesamten Bereich der Löttechnologie inklusive der Entwicklung von Lotwerkstoffen und Prozessatmosphären ab. Besonderer Schwerpunkt hierbei ist die Entwicklung von flussmittelfreien Lötprozessen unter Schutzgasen für Werkstoffkombinationen, die bislang in teuren Vakuumprozessen gelötet werden müssen.

Einen weiteren Forschungsschwerpunkt stellt der Einsatz von Beschichtungsverfahren zur Herstellung benetzungsfähiger Oberflächen und zur Lotapplikation auf anspruchsvollen Basiswerkstoffen dar. Neben dem Thermischen Spritzen sind hierfür Dünnschichtverfahren wie PVD (physical vapor deposition) und die Galvanotechnik von besonderem Interesse.

 


Flussmittelfreies Flammlöten von
Aluminiumbauteilen mittels Ultraschall-Aktivierung


Schmiedegesenk mit keramischer Verstärkung,
hergestellt mittels Metall/Keramik-Aktivlöten

 
Ofengelötete Bipolelektrode unter Verwendung
galvanisch lotbeschichteter Edelstahlkomponenten

Aktuelle Forschungsvorhaben:

  • Werkstoffe für das Präzisionsschmieden (DFG-SFB)
  • Einsatz Silanhaltiger Schutzgase für das Löten in Durchlauföfen (DFG)
  • Löten von hochlegierten Stählen, Nickel- und Aluminiumlegierungen unter Ausbildung Stängelkristallit-verstärkter Lötnähte (DFG)
  • Entwicklung galvanisch hergestellter Hochtemperaturlot-Folien, -Drähte und -Beschichtungen aus Nickel-Chrom-haltigen Legierungen (AiF)
  • Funktionale dünne Schichten intermetallischer Verbindungen durch reaktives Ionenplattieren (DFG)
  • Flussmittelfreies Ofenlöten von Aluminium-Stahl-Hybridstrukturen in reaktiven Prozessgasen (DFG graduate school)
  • Detektion des Kupfergehaltes in bleifreien Weichloten beim Wellen- und Selektivlöten und Ermittlung des Einflusses auf die Qualität der Lötverbindung (AiF)
  • Chemische “in situ”-schutgasreinigung zum flussmittelfreien Hartlöten von Aluminiumwerkstoffen (DFG)

Abgeschlossene Forschungsvorhaben:

  • Weiterentwicklung der Clichtechnik zum Verbinden organisch beschichteter Stahlfeinbleche (AiF)
  • Oberflächentechnik für bleifreie Lote (AiF)
  • Ultraschallprüfung von Lötverbindungen im Prozess (DFG)
  • Stängelkristallitbildung beim Löten von kohlenstoffhaltigen Stählen mit Kupfer (DFG)
  • Fügen mikromechanischer Bauteile im Glimmentladungsplasma (DFG)
  • Entwicklung von partikelverstärkten Glasschichten für den Verschleißschutz von Aluminiumoberflächen (DFG)
  • Flussmittelfreies Flammlöten von Aluminiumlegierungen durch Ultraschallunterstützung (AiF)
  • Weiterentwicklung des Hochtemperaturlötens mit Ledeburitloten(AiF)
  • Hochleistungsborer mit eingelöteter Keramikschneide (DFG)
  • Eigenspannungsreduzierende Maßnahmen für flächige Lötverbindungen in der Mikrosystemtechnik (AiF)