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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten und ein Flussmittel für das Löten.
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Unter Löten versteht man ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Fügeteilen. Für das Löten wird in der Regel ein Zusatzstoff, der normalerweise als Lot bezeichnet wird, verwendet. Des Weiteren wird für das Löten in der Regel ein Flussmittel verwendet, das für den Lötvorgang auf die zu verbindenden Stellen der Fügeteile aufgetragen wird. Das Flussmittel kann z. B. die Aufgabe haben, die Oberflächen der zu verbindenden Stellen zu reduzieren (entoxidieren) und soll eine erneute Oxidbildung vor und während des Lötvorgangs verhindern, zumindest reduzieren.
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Für den Lötvorgang werden die zu verbindenden Stellen der Fügeteile erwärmt und das Lot aufgetragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Löten anzugeben, welches es erleichtert zu erkennen, wenn die Werkstoffe ihre für den Lötvorgang erforderliche Temperatur erreicht haben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mittels Lötens, aufweisend folgende Verfahrensschritte: Aufbringen eines Flussmittels auf die Verbindungsstellen der zu verbindenden Bauteile, Erhitzen der Verbindungsstellen mit aufgetragenem Flussmittel bis das Flussmittel seine Farbe ändert, wobei das Flussmittel seine Farbe beim Erreichen eienr Arbeitstemperatur ändert, und Zuführen eines Lotes, um die beiden Bauteile mittels des Lots fest zu verbinden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Flussmittel für das Löten, das beim Erreichen seiner Arbeitstemperatur die Farbe ändert. Das erfindungsgemäße Flussmittel kann demnach für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden.
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Das Löten ist ein thermisches Verfahren, bei dem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Grundwerkstoff und einem insbesondere metallischen Zusatzwerkstoff, dem Lot, hergestellt wird. In der Regel geht das Lot beim Löten in den flüssigen Zustand über, während der Grundwerkstoff, also die zu verbindenden Bauteile, seine so genannte Solidustemperatur nicht erreicht. In der Grenzschicht zwischen dem Lot und dem Grundwerkstoff finden Legierungsvorgänge statt, die die Stoffe miteinander verbinden.
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Für das Löten sind in der Regel metallisch reine Oberflächen der Fügeteile, also der zu verbindenden Bauteile nötig, weshalb Flussmittel eingesetzt werden, die gegebenenfalls Oxidschichten auf den Verbindungsstellen der Bauteile beseitigen oder zumindest reduzieren. Die Arbeitstemperatur ist insbesondere die Temperatur des Flussmittels, bei der dieses seine Reinigungseigenschaften entfaltet, also die Wirktemperatur des Flussmittels.
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Für den Lotvorgang werden zunächst die Verbindungsstellen der beiden Bauteile (Fügeteile) mit aufgetragenem Flussmittel erhitzt. Da erfindungsgemäß das Flussmittel bei Erreichen der für das Löten vorgesehenen Arbeitstemperatur seine Farbe ändert, kann in relativ einfacher Weise erkannt werden, wenn die Bauteile bzw. deren Verbindungsstellen genügend erhitzt sind, um anschließend das Lot zuzuführen, damit die beiden Bauteile an ihren Verbindungsstellen fest verbunden werden. Dadurch ist es z. B. möglich, den Lötprozess besser und/oder einfacher zu kontrollieren bzw. zu überwachen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit gegebenenfalls eine Arbeitshilfe durch insbesondere eindeutigen Farbumschlag während des Lötprozesses insbesondere für das manuelle Löten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Flussmittel kann aber auch als Einstellhilfe bei automatischen Lötanlagen dienen.
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Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Flussmittel bzw. das erfindungsgemäße Verfahren als nachträgliche Kontrollmöglichkeit zu nutzen, um festzustellen, ob während des Lötens Prozessparameter eingehalten wurden. Somit ergibt sich gegebenenfalls eine relativ einfache Prozesskontrolle, wodurch die Qualität des Lötprozesses potenziell verbessert wird. So ist es beispielsweise möglich, dass beim Verbinden zweier Bauteile/Fügeteile mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens weniger Undichtigkeiten entstehen. Auch ist es möglich, dass dadurch weniger Nacharbeiten nötig sind und auch weniger Reklamationen entstehen.
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Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Flussmittels ist dieses mit einem Farbstoff eingefärbt und/oder dem Flussmittel ist der Farbstoff zugefügt oder beigemischt, der beim Erreichen der Arbeitstemperatur seine Farbe ändert. Dieser Farbstoff wird gegebenenfalls derart gewählt, dass er bei der bestimmten erforderlichen Arbeitstemperatur seine Farbe ändert. Je nach Anwendung bzw. Verwendung verwendeter Materialien der Bauteile/Fügeteile und/oder Lots kann diese verschieden sein. Die Zusammensetzung des Farbstoffs wird gegebenenfalls den unterschiedlichen Temperaturen angepasst.
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Die Farbe des Flussmittels bzw. des Farbstoffes kann sich z. B. beim Erreichen der Arbeitstemperatur derart ändern, dass sich der Farbton, die Farbsättigung und/oder die Farbhelligkeit des Flussmittels bzw. des Farbstoffes ändert. Die Farbsättigung, auch lediglich als Sättigung bezeichnet, der Farbton und die Farbhelligkeit sind die vom Menschen als grundlegend empfundenen Eigenschaften einer Farbe. Insbesondere die Farbsättigung beschreibt die Qualität der Farbwirkung.
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Der Farbton bezeichnet in der Farbenlehre die Eigenschaft, nach der man Farbempfindungen z. B. nach Rot, Gelb oder Grün unterscheidet. Eine Farbe desselben Farbtons kann entweder in der Farbsättigung oder in der Farbhelligkeit variieren.
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Die Farbhelligkeit ist ein Überbegriff subjektiver Eindrücke und objektiver Messgrößen für die Stärke einer visuellen Wahrnehmung von insbesondere sichtbarem Licht.
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Beim Erreichen der Arbeitstemperatur kann das Flussmittel bzw. dessen Farbstoff seine Farbe von einer unscheinbaren Farbe in eine Signalfarbe oder seine Farbe von einer Signalfarbe in eine unscheinbare Farbe ändert. Eine unscheinbare Farbe ist z. B. eine Farbe, deren Sättigung relativ klein ist. Eine Signalfarbe ist z. B. Rot, Grün oder Gelb.
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Nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Flussmittels ändert dieses bzw. sein Farbstoff vorzugsweise seine Farbe von einer unbunten Farbe in eine bunte Farbe oder von einer bunten Farbe in eine unbunte Farbe. In der Farbenlehre beschreibt die Buntheit (Chroma) die relative Sättigung einer Farbe im Verhältnis zum Referenzweiß, also im Vergleich zu einem bestimmten hellsten Punkt eines Farbraums. Der Begriff „bunt” bezeichnet in der Farbenlehre die Spektralfarben. Der Begriff „unbunt” bezeichnet dagegen Farben, die keinen Farbeindruck hinterlassen, also Schwarz, Weiß und Grau. Gemäß dieser Variante des erfindungsgemäßen bzw. des erfindungsgemäßen Flussmittels ändert sich die Farbe des Flussmittels bzw. des Farbstoffes beim Erreichen der Arbeitstemperatur z. B. von Weis, Grau, Hellgrau beispielsweise in Rot, Blau, Gelb, Grün oder umgekehrt. Dadurch ist es in besonders einfacher Weise möglich, das Erreichen der Arbeitstemperatur für das Löten zu erkennen.
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Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls ein prozesskontrolliertes Löten bereit. Es ergibt sich ein temperaturbedingter, insbesondere eindeutiger Farbumschlag des Flussmittels beim Löten mit beispielsweise Aluminium-Lot. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise beim Löten von Rohrverbindungen Aluminium-Aluminium oder Kupfer-Aluminium, für das Flussmittel und Lot verwendet wird. Beispielsweise das weiße Flussmittel wird auf die Verbindungsstelle aufgetragen, die Verbindungsstelle wird mit dem Flussmittel auf die Arbeitstemperatur gebracht, wodurch das Flussmittel beginnt zu reagieren. Danach kann das Lot zugeführt werden. Das Erreichen der Arbeitstemperatur ist z. B. durch einen Farbumschlag von Weiß in Hellgrau erkennbar. Insbesondere wenn das erfindungsgemäße Flussmittel derart mit dem Farbstoff eingefärbt ist, dass ein eindeutiger Farbumschlag zu erkennen ist (z. B. von Rot zu Hellgrau, oder ähnlich), kann das Erreichen der Arbeitstemperatur besonders gut erkannt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 ein zum Löten vorgesehenes und mit Farbstoff versetztes Flussmittel,
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2 zwei Rohrabschnitte,
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3 die beiden Rohrabschnitte, auf deren Verbindungsstellen das Flussmittel der 1 aufgetragen ist,
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4 die beiden Rohrabschnitte mit aufgetragenem Flussmittel beim Erreichen der für ein Löten vorgesehenen Arbeitstemperatur und
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5 die beiden Rohrabschnitte und ein Lot.
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Die 1 zeigt ein zum Löten zweier insbesondere aus Metall gefertigter Fügebauteile mittels eines Lots vorgesehenes Flussmittel 1, dem ein Farbstoff 2 beigemischt ist. Der Farbstoff 2 weist die Eigenschaft auf, dass sich seine Farbe beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur ändert. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist diese Temperatur, bei der sich die Farbe des Farbstoffs 2 ändert, die für das Löten vorgesehene Arbeitstemperatur, insbesondere die Temperatur, bei der das Flussmittel 1 seine Wirkung entfaltet.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann sich beim Erreichen der Arbeitstemperatur beispielsweise der Farbton, die Farbsättigung und/oder die Farbhelligkeit des Farbstoffes 2 ändern.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es insbesondere vorgesehen, dass sich die Farbe des Farbstoffs 2 beim Erreichen der Arbeitstemperatur von einer bunten in eine unbunte Farbe, insbesondere von Rot in Hellgrau ändert. Es ist aber auch möglich, dass sich die Farbe beim Erreichen der Arbeitstemperatur von einer unbunten Farbe, also Weiß, Grau oder Schwarz, in eine bunte Farbe ändert, wie z. B. Gelb, Grün, Blau oder Rot.
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Die 2 zeigt zwei Fügeteile bzw. Bauteile 3, 4 z. B. in Form von Rohrabschnitten. Die Rohrabschnitte sind z. B. beide aus Aluminium oder einer der Rohrabschnitte ist aus Aluminium und der andere aus Kupfer. Die beiden Bauteile 3, 4 sollen an Verbindungsstellen 5, 6 miteinander verlötet werden. Dazu werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Verbindungsstellen 5, 6 mit dem in der 1 gezeigten Flussmittel 1 benetzt bzw. das Flussmittel 1 wird auf die Verbindungsstellen 5, 6 aufgetragen, wie es in der 3 dargestellt ist. Beim Auftragen des Flussmittels 1 weist dieses eine Temperatur auf, die deutlich kleiner ist als seine Arbeitstemperatur, sodass der Farbstoff 2 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels noch die bunte Farbe, z. B. Rot, aufweist.
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Anschließend werden die Verbindungsstellen 5, 6 mit aufgetragenem Flussmittel 1 erhitzt, bis sich die Farbe des Flussmittels 1 bzw. die Farbe des Farbstoffs 2 von der bunten Farbe in die unbunte Farbe, hier ist dies z. B. hellgrau, ändert, wie dies in der 4 veranschaulicht ist. Aufgrund der Änderung der Farbe des Flussmittels 1 bzw. des Farbstoffes 2 wird signalisiert, dass die für das Löten erforderliche Arbeitstemperatur erreicht ist. Für das Erhitzen der Verbindungsstellen 5, 6 wird eine nicht näher dargestellte, dem Fachmann im Prinzip jedoch allgemein bekannte Vorrichtung verwendet.
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Anschließend werden die Bauteile 3, 4 an ihren Verbindungsstellen 5, 6 durch Zugabe eines Lots 7, wie dies in der 5 dargestellt ist, miteinander verlötet.
