DD284430A5 - Lot zum hochtemperaturloeten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lot zum Hochtemperaturloeten von un-, niedrig- und/oder hochlegierten Staehlen. Die Erfindung ist durch die Verwendung eines Drahtes der als Thermoelement bekannten Legierung aus 44% Nickel und 56% Kupfer gekennzeichnet.{Lot; Hochtemperaturlot; Stahl, unlegiert, niedriglegiert, hochlegiert; Thermoelement; Konstantan; Nickel-Kupfer-Legierung; Draht}

Description

Das Fügen von Rohrleitungen kleiner Durchmesser geschieht in letzter Zeit immer häufiger mittels direkter elektrischer Widerstandserwärmung unter Argon R40, wobei die Naht als Muffenverbindung ausgeführt wird. Als Lötwerkstoff für das Löten von ferritisch-perlitischen Stählen wird eine als Widerstandsdraht bekannte Legierung aus 86% Cu, 12% Mangan und 2% Nickel verwendet. Für das Löten von Cr/Ni-Stahl wird als Lotwerkstoff eine Legierung aus 30% Nickel, 20% Chrom und 50% Eisen benutzt. Durch den Umstand, daß die Lötstelle auf ca. 1400⁰C erwärmt werden muß, damit das Lot zum Schmelzen gebracht wird, bildet sich am Rohrstoß und zwischen Rohr und Muffe jeweils eine Diffusionsschweißverbindung aus. Die Vorteile einer derartigen Verbindung sind leicht einzusehen. Am Rohrstoß ist der beim Schmelzschweißen übliche Potentialunterschied zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff nicht vorhanden, so daß keine zusätzliche Korrosion durch die Naht zu befürchten ist. Die Ausbildung der Diffusionsschweißverbindung am Rohrumfang bewirkt eine Erhöhung der Sicherheit gegen das Versagen der Fügestelle, denn beide Verbindungen besitzen Grundwerkstoffestigkeit. Der Nachteil dieses Lotwerkstoffes ist die hohe Liquidustemperatur, die nur40°C unter der Solidustemperbtur des Grundwerkstoffes liegt. Damit ist der Fügeprozeß nicht autornatisierbar, weil schon durch geringe Störeinflüsse eine Schädigung des Grundwerkstoffes bewirkt wird. Mit dem Kupferbasislot können von ferritisch-perlitischen Stählen keine Diffusionsverbindungen erzielt werden, weil die Liquidustemperatur mit ca. 1000⁰C zu niedrig ist.

Das flüssige Lot füllt auch den Spalt am Rohrstoß, so daß dort a priori ein Potentialunterschied erzeugt wird, der eine zusätzliche Korrosion am Grundwerkstoff nicht ausschließt. Das Erhöhen der Löttemperatur auf 1400°C würde in diesem Fall nichts nützen, weil die flüssige Phase am Rohrstoß immer einen Potentialunterschied erzeugt. Die Ausbildung einer Diffusionsschweißverbindung am Rohrstoß ist unmittelbar von der Höhe der Löttemperatur und der Art des bei Löttemperatur vorliegenden Raumgitters des Grundwerkstoffes abhängig. Um in kurzer Zeit (ca. 45 Sekunden) eine Diffusionsschweißverbindung erzeugen zu können, ist das kubisch-raumzentrierte Raumgitter, das δ-Fe, oder zumindesten ein δ + γ-Mischkristall notwendig. Denn im δ-Fe laufen die Diffusionsvorgänge lOOmal schneller ab als im γ-Fe. Für ein Cr/Ni-Stahl mit 10% Ni und 20% Cr wird das δ + γ-Gebiet bei ca. 1200 'C erreicht. Bei ferritisch-perlitischen Stählen liegt der Übergang vom Y-Fe zum δ + γ-Mischkristall bei einer Temperatur von ca. 1400⁰C. Aus dem bisher Gesagten lassen sich die Eigenschaften für ein Lot ableiten, die die bestehenden Nachteile aufheben.

Ein Lot, das ein Fügen derartiger Stähle gestattet, müßte für jeden Grundwerkstoff zielgerichtet erschmelzen werden. Damit hat es den Nachteil einer teuren und aufwendigen Sonderfertigung des Lotes, die aufgrund eines verhältnismäßig geringen Bedarfs wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen billigen Lotwerkstoff für das Löten von Muffenverbindungen aus un-, niedrig- und/oder hochlegiertem Stahl zu finden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lotwerkstoff für das Löten von Muffenverbindungen aus un-, niedrig- und/oder hochlegiertem Stahl zu finden, wobei der Lötwerkstoff eine mit dem Fremdwerkstoff abgestimmte Liquidustemperatur besitzen muß, so daß der Fügeprozeß automatisierbar wird und die Bedingungen für eine Selbstdiffusion des Grundwerkstoffes so werden, daß ein Diffusionsschweißverbindung am Grundwerkstoff entsteht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an sich als Thermoelement bekannter Draht einer Legierung aus Konstanten (44% Nickel und 56%Kupfer) als Lötwerkstoff eingesetzt wird. Dieser Werkstoff besitzt eine Liquidustemperatur von 1300⁰C. Sie ist genügend niedrig, um den Lötprozeß automatisierbar gestalten zu können, aber hoch genug, um an Cr/Ni-Stählen am Rohrstoß eine Diffusionsschweißverbindung zu ermöglichen.

Überraschenderweise konnte eine Diffusionsschweißverbindung auch an ferritisch-perlitischen Stählen nachgewiesen werden. Daß trotz der geringen Löttemperatur eine Diffusionsschweißverbindung entsteht, läßt sich darauf zurückführen, daß durch do η zusätzlich wirkenden Druck günstige Diffusionsbedingungen vorliegen. Zum anderen ist die Löttemperatur hoch genug, um den Spalt am Rohrstoß infolge der Wärmedehnung der Rohre zu schließen. Damit wird am Stoß kein Kapillardruck erzeugt und somit kann das flüssige Lot auch den Rohrstoß nicht benetzen.

Das Hochtemperaturlöten von Rohren aus unlegiertem Stahl St 35.8 III oder X8 Cr Ni Ti 18.1 Oder Abmessung 14 χ 2 mit dem Lot aus Konstanten (44% Nickel, Rest Kupfer) soll am folgenden Beispiel beschrieben werden.

Die Fügestelle wird als Muffe ilötung ausgeführt. Die Löttemperatur wird durch die direkte elektrische Widerstandserwärmung mittels einer bekannten Vorrichtung (WP 165758) erzeugt. Der Lötvorgang erfolgt unter Schutzgas Argon R 40 entsprechend dem bekannten Verfahren nach WP 213373. Die zu lötenden Rohrenden sind von Schmutz oder Rost zu säubern. Die Rohrstöße sind so herzustellen, daß die Flächen senkrecht zur Rohrachse liegen und daß diese eben sind. Zweckmäliigerweise wird dafür ein Stirnfräser verwendet, der von einer langsamdrehenden Bohrmaschine (300 U/min) angetrieben wird. Dann werden auf die Rohre Lotformteile (Ringe) aus Konstanten (44% Nickel, Rest Kupfer) mit einem Drahtdurchmesser von 1,0mm geschoben und mit einer Lehre ausgerichtet, so daß die Muffe mittig über dem Rohrstoß aufsitzen kann. Ein so vorbereitetes Rohr wird an die bekannte Vorrichtung die zwischen den Rohraufnahmen eine Schutzgaskammer besitzt, mittig eingespannt. Nach dem Aufschieben einer Muffe bis zu dem fixierten Lotring, erfolgt das Einspannen des anderen Rohres in die Vorrichtung und zwar so, daß eine Ben"^|k*.rur_tg der Stirnfläche unter leichtem Druck erfolgt, so daß ein elektrischer Kontakt gewährleistet ist. Danach werden die Lotringe nochmals, falls es nötig ist, ausgerichtet, so daß ein möglichst enger Kontakt zwischen den Muffenrändern und den Lotringen erzielt wird. Nach dem Schließen der Schutzgaskammer wird das Schutzgas Argon R40 eingeleitet. Der Volumenstrom beträgt 5l/min. Je nach Rohrlänge erfolgt ein Vorströmen des Gases von 5-2Os. Danach wird der Lötprozeß eingeleitet. Das Abschalten des Gerätes erfolgt etwa 5 Sekunden nach dem Abschmelzen der Lotringe. Zweckmäßigerweise wird dafür ein Zeitschalter oder ein anderes Befehlsgerät verwendet, das eine Automatisierung des Lötprozesses ermöglicht. Nach dem die Lötstelle bis zum Abklingen der Anlaßfarben unter Schutzgas belassen wurde, kann die Lötverbindung aus der Vorrichtung entfernt worden.

Das beschriebene Lot liegt in Form von Drähten für die Herstellung von Thermoelementen vor. Weil dieses in einer Massenproduktion erfolgt, sind demzufolge auch die Herstellungskosten für die Drähte aus Konstanten gering.

Claims (1)

1. Lot zum Hochtemperaturlöten von un-, niedrig- und/oder hochlegierten Stählen, bestehend aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Drahtes der als Thermoelement bekannten Legierung aus 44% Nickel und 56% Kupfer.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Lot zum Hochtemperaturlöten von un-, niedrig- und/oder hochlegierten Stählen.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösung