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Verfahren zur Anbringung des Lotes beim Hartlöten von Aluminium und
Aluminiumlegierungen Bei Aluminium und Aluminiumlegierungen ist der Unterschied
der Bedeutung von Weich-und Hartlötungen wesentlicher als bei Schwermetallen, denn
Aluminium und Aluminiumlegierungen werden mit schwermetallreichem Loten Teichgelötet
und besitzen daher eine wesentlich geringere Korrosionsbeständigkeit-als das Grundmetall,
wogegen Hartlötungen mit aluminiumreichen Legierungen durchgeführt werden, was ihre
gute Beständigkeit gewährleistet. Anderseits ist die Ausführung einer Weichlötung
einfach, auch kann sie leicht als Ofenlötung durchgeführt werden, wogegen die Hartlötung
einige Übung und Erfahrung, bessere Einrichtung und meist Einzelausführung voraussetzt.
Nur kleine-Massengegenstände werden gelegentlich im Ofen hartgelötet. Häufig wird
dem Hartlöten das Schweißen vorgezogen. --Es gibt nun eine. große Reihe von Verbindungsarbeiten,
welche mit den bekaiintea, Mitteln bei Aluminium und Aluminiumlegierungen nicht
ausführbar sind. Als Beispiel sei hier die Fertigung eines Leiehtmetallröhrenkühlers
genannt. Schwermetall-, insbesondere Messingkühler, werden durch Überschieber gelochter
Blechlamellen über das Rohrbündel und nachfolgende Tauchlötung des Ganzen im Zinnbade
hergestellt, was bei Leichtmetallkühlerni schon aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit
nach zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt hat. Leichtmetallkühler versucht
man. daher heute mitb@e s.. d@er'Üäs- Aä-er elektrischen. Schweißung zu -fertigen,
was bedeutend größeren Arbeitsaufwand bedingt., Oder man falzt --die Rehte an ihren
Enden in die sog. Wasserkästen, wogen die Blechlamellen lediglich mit einiger Vierspannung
an die-Rohre gepreBt werden. Bei fieser Ausführung ist der Wärmeübergang, insbesondere
bei Kühlern, welche durch längere Rüttelbeanspruchungen im Betriebe locker gleworden
sind, ungünstig. Außerdem werden gegossene Kühler, welche sehr schwer siald, und
gefalzte
Ausführungen, deren Wärmeübergangsflä,che -MetaI1/Luft zu gering ist, empfohlen.
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Bekannt ist ferner das sog. Reiblötverfahren, bei welchem das' Weichlot
derart auf Aluminium aufgebracht wird, daß man die OYydhaut mechanisch zerstört
und dann das Lot in flüssigem Zustande aufreibt, wobei der betreffende Aluminiumgegenstand
so hoch erwärmt werden ruß, daß das Lot durch die Wärme des Stückes zum Schmelzen
kommt, Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es nur bei verhältnismäßig großen
Werkstücken angewendet werden kann, da kleinere durch die Erhitzung und das Einreiben
des Lobes leicht Foirmveränderun.gen oder Zerstörungen erleiden. U. a-. sind aus
diesem Grunde bisher alle Bemühungen, dieses Verfahren zur Kühlerherstellung anzuwenden,
gescheitert.
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Es besteht also nach wie vor die Aufgabe, ein Verfahren zu finden,
das für jederlei Werkstücke verwendbar ist und mittels dessen Hartlbte ebenso lötbereit
an die Lötstellen ge-
leckt werden können, wie dies bei Weichloten möglich
ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bringt das Lot entweder mittels
der Spritzpistole, also ohne Erwärmung des Werkstückes auf, wobei alle vorgenannten
Nachteile vermieden werden, da auch die feinsten und empfindlichsten Teile ohne
Gefahr der Beschädigung mit dem Lot bedeckt werden können, oder aber es verwendet
einen Werkstoff, bei dessen Herstellung bereits auf spätere Anwendung des Verfahrens
Rücksicht genommen wurde. Erst dadurch wird es wieder möglich, einen Leichtmetallröhrenkühleir
zu bauen, der alle Vorteile der verzinnten, in Messing ausgeführten Kühler besitzt.
Die Aufgabe, eine große Anrzahl lose zusammengefügter Teile, wie dies ein noch nicht
verlöteter Kühler darstellt, so. miteinander zu verbinden, daß vom. Teil zu Teil
ein günstiger Wärmeübergang gewährleistet wird und der Arbeitsaufwand wirtschaftlich
vertretbar ist, erschien nur durch Tauchlötung lösbar. Diese ist jedoch nur bei
Verwendung von im Verhältnis zum Grundmetall wesentlich niedriger schmelzenden Loten
möglich. Solche Lötungen sind für Leichtmetall aber unzulässig, da sie nicht genügend
korrosionsbeständig sind.
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' Erfindungsgemäß wird nun ein neuer Weg gezeigt, der zu dem erstrebten
Erfolg führt und dar in den nachstehend, erläuterten Ausführungsbeispielen niedergelegt
ist.
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Im wesentlichen besteht das Neue darin, daß das Hättlot als.festhaftende
Schicht an mindestens einem der zu lötenden Teile angebracht wird.
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Bei Schwerrnetallötungen bekannte Verfahren ähnlicher Art-auf Lötung
von Leichtmetallen zu übertragen, erschien nach klarer Überlegung und Ansicht erster
Fachleute unmöglich. Bei S.tahllötung erreicht bei Rufheizung der mit Messing oder
Kupfer zu lötenden Teile infolge der höheren Wärmeleitfähigkeit des Lotwerkstoffes
dieser erst dann die Schmelztemperatur, wenn der Grundwerkstoff diese Temperatur
bereits angenommen hat. Die Gefahr einer Zusammenballung der Lotschicht zu Kugeln
ist daher nicht gegeben. Bei. Leichtmetall sind die Verhältnisse vollkommen andere.
Lot und Grundwerkstoff haben fast gleiche, Reinaluminium sogar eine höhere Wärmeleitfähigkeit,
so daß der Grundwerkstoff stets erst dann die Löttemperatur erreicht, wenn das Lot
I>ereits diese Temperatur angenommen hat. Die Zusammenballung des Laus zu: Kugeln
ist damit unter normalen Bedingungen nicht zu vermeiden, da die große Oberflächenspannung
der Leichtmetalle diesen Vorgang in besonderem Maße unterstützt. Somit war auch
bei Leichtmetallötung zu erwarben, daß bei einer vor dem Lötvorgang fest aufgebrachten
Lot-, z. B. Spritzschicht, im Augenblick der Erreichung der Löttemperatur infolge
Auflockerung der Lotschicht und Auslösung der Oberflächenspannung eine Kugelbildung
eintreten würde. überraschenderweise hat sich aber nach langwierigen Versuchen zwecks
Herstellung einer festhaftenden Letschicht gezeigt, daß eine Kugelbildung vermieden
und eine gleichmäßige Lotschicht erzielt werden kann.
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Gemäß der Erfindung plattiert man beispielsweise nach an sich bekanntem
'Verfahren zwei Aluminiumbleche ganz oder an den Lötzonen einseitig mit einer eutektischen
Al-Si-Legierung, denen Schmelzpunkt etwa 8o° C unter dem Schmelzpunkt des Reinalwminiums
liegt, und befestigt die miteinander durch Lätung zu verbindenden Bleche in der
erforderlichen Lage lose miteinander. Nach Bestreichen mit einem geeigneten Flußmittel
bringt man sie in einen genau regelbaren i Luftofen. Nach gleichmäßiger Durchwärmung
erhöht mann die Ofentemperatur bis zu dem Schmelzpunkt der Al-Si-Legierung, wonach
diese schmilzt und .die Bleche einwandfrei miteinander hartverlötet.
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Danach ist es ohne Schwierigkeiten möglich, anass derart plattierten
Blechern einen ganzem Leichtmetallkühler nach gleichen Grundsätzen wie einen Messingkühler
zusammenzubauen.
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iMan kann .die plattierten Bleche ,oder Rohre auch .dadurch herstellen,
daß man auf das Grundblech eine Folie aus einer Al-Si-Legüerung aufwalzt oder mit
einem Bindemittel aufklebt. Im letzteren Fall darf dieses Bindemittel jedoch den
Fluß des. Lotes und dessen metallische Bindung mit dem Grundmetall
nicht
beeinträchtigen. -Es ist also eini Bindemittel zu wählen, das. bei- Schmelztemperatur
des Lotes verflüchtigt: -oder verbrennt :oder durch das Flußmittel entfernt wird
oder aus Flußmitteln besteht.
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Bei Rohren kann man den Zweck dadurch erfüllen, daß man zwei Rohre,
eines bestehend aus .der Al-Si-Legierung, das andere aus Leichtmetall höheren '
Schmelzpunktes, bestehend, ineinanderzieht loder -schiebt.
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Ein einfaches Auflegen, Einklemmen oder Umwickeln einer Folie aus
Al-Si-Legierung hat sich nicht bewährt, da sich Einschlüsse in: der Lötnaht ebenso
schlecht vermeiden lassen, wie - beispielsweise beim Ofenlötenunter Auflegen eines
Lotdrahtes an der zu erzielenden Lötnaht. Vielmehr ist ein sattes Festhaften der
für die Har tlötung aufgebrachten Legierung auf dem Grundmetall wichtig. -Dagegen
kann man die Lotschicht auch durch Aufspritzen der Al-Si-Legierung nach dem an sich
bekannten Metallspritzverfahren erzielen. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise
bei größeren Bauteilen, welche nur stellenweise verlötet werden, eine örtlich begrenzte
Zugabe von Lot leicht möglich ist.
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Daß man auch hierbei eine einwandfreie Hastlötung erreichen kann,
wär nicht zu erwaxten,. denn die bisher nach dem Metallspritzverfahren auf Schwermetallen,
insbesondere Gußeisen, Stahl, hergestellten Aluminiumschutzschichten zeigten bei
einer nachträglichen Erhitzung bis zur S.chmelztemperatwr des Aluminiums oder der
Aluminiumlegierung, die für die Durchführung einer Hartlötung nötig ist, die Erscheinung,
daß die beim Spritzvorgang entstandenen Kügelchen sofort oxydieren. Zwar platzt
die Oxydhaut beim Aufschleudern auf die Unterlage, das teigige Metall klebt an der
Unterlage und den Nachbarkügelchen fest, und beim Nacherhitzen verbinden sich die
:sich berührenden Kugeln etwas fester, allein der Überzug besteht dann aus einem
Gemenge von Metalllen und Oxyden, das eine einwandfreie Lötung nicht ermöglicht.
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Wird dagegen. gemäß der Erfindung eine auf einer Alumimiurmgrunälage
aufgespritzte Aluminiumlegienumg im elektrischen Ofen so weit erhitzt, wie für den
Hartlötvorgang nötig ist, !dann verbinden sich die dem Grundstoff anhaftenden -
Spritzkügelchen (wahrscheinlich wegen der ähnlichen Wärmeleitverhältnisse) mit ihm,
und es entsteht ein gleichmäßiger, zunächst flüssiger überzug, und das Flußmittelkann
die Oxyde als auf dieszxn überzug schwimmende Oxydhaut herausschaffen.
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Wenngleich die Ofenlötung in den meisten Fällen die geeignetste Art
der Wärmezuführung ist, ist das Lötverfahren doch nicht darauf beschränkt.' Es.
ist auch möglich und. bei kleinen @ Lötstellen an größeren. Bauteilen bisweilen
auch vorteilhaft, die Wärme auf anderem Wege, beispielsweise durch Lötbrenner, =uführen.
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Ebenso ist dieses Verfahren nicht an-die Verwendung einer eutektischen
AI-Si-Legierung,- welche als Beispiel angeführt wurde, gebunden. Jede für Aluminiumhartlot
geeignete Legierung kann den gleichen Zweck erfüllen.
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Unter TUmständen ist die Verwendung von HartlIoten mit verschiedenen
Schmelzpunkten empfehlenswert. Will man z. B: bei einem Lamellenkühler aus Aluminium
die Lamellen erst für -sich verlöten; so kann man eine Legierung, deren Schmelzpunkt
etwa 70° C unter dem des Aluminiums liegt, verwenden. Die so. verbundenen und geprüften
Lamellen setzt man dann izu einem Kühler mit Wasserkasten usw. zusammen. Die dann
erfoTderlichei neuen Lötstellen werden mit einer niedriger schmelzenden Legierung
belegt, beispielsweise bespritzt und das ganze nach Zugabe von Flußmitteln im Ofen
erwärmt. Die Schmelztemperatur der zweiten Legierung liegt dabei zweckmäßig etwa.
5o bis 6o' C unter der der ersteren Legierung, .so, daß die" zuerst hergestellten
Nähte nicht zerstört wenden. Voraussetzung ist naturgemäß ein gut regelbarer Ofen,
wie er z. B. zum Glühen und Vergüten von Leichtmetallegierungen verwendet wird.
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Verbindet man nach diesem Lötverfahren Bauteile aus vergütbaren Aluminiumlegierungen,
slo. kann der Ofenlötung die Vergütung angeschlossen werden: Nach beendeter Lötung
wird die Temperatur des Luftofens auf Vemgütungstemperatur des Grundwerkstoffes
ermäßigt und dauen das bekannte Vergütungsverfahren (Glühen, gegebenenfalls Tempern)
durchgeführt. Hierbei kann bei empfindlichen Bauteilen. das Abschrecken in kaltem
Wasser dumch Abschrecken in heißem Wasser, 01
oder Luft ersetzt werden.
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Naturgemäß ist dieses Lötverfahren mit aälen Abarten nicht auf die
Fertigung von Leichtmetallkühlern beschränkt, sondern kann für jede Art Bauteile
aus Aluminium und Aluminiumlegierungen verwendet werden.