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Flammlöten mit der Acetylenflamme

Das Flammlöten ist ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden metallischer Werkstoffe, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes entsteht. Im Gegensatz zum Schweißen werden nicht die zu verbindenden Werkstücke selbst, sondern nur das Lot schmelzflüssig.

Deshalb muss das verwendete Lot stets einen niedrigeren Schmelzpunkt als die zu verbindenden Grundwerkstoffe haben.
Ein Vorteil des Lötens gegenüber dem Schweißen ist, dass durch das Löten viele und unterschiedliche Werkstoffe miteinander verbunden werden können. In der Löttechnik wird je nach Arbeitstemperatur des verwendeten Lotes zwischen Weich- und Hartlöten unterschieden.

Als Arbeitstemperatur wird die Temperatur bezeichnet, bei der das Lot vollständig flüssig ist und sich gut ausbreitet.
Bei Arbeitstemperaturen bis 450°C spricht man von Weichlöten, bei einer Löttemperatur über 450°C von Hartlöten.
Die nachfolgenden Ausführungen befassen sich hauptsächlich mit dem Hartlöten.

Das Flammlöten

In diesem Artikel findest du Informationen zu folgenden Themen:

So funktioniert das Flammlöten

Flammlöten ist ein thermisches Fügeverfahren für metallische Werkstoffe, die mit einem Lot verbunden werden. Die Grundwerkstoffe bleiben dabei fest und die kombinierten Materialien können weitgehend unähnlich sein. Die Flamme schmilzt das Lot, welches dann die Verbindung herstellt. Ein geeignetes Flussmittel löst die Oxide und sorgt für ein gutes Benetzungsverhalten des Lotes. Liegt die Arbeitstemperatur unter 450 °C beim Lötvorgang, so spricht man von Weichlöten, darüber von Hartlöten.

Flammlöten ist ein modernes und wirtschaftliches Verfahren, das im Unterschied zum Ofenlöten mit geringem Geräteaufwand verbunden ist. Flammlöten ist auch mechanisierbar. Das Verfahren wird bei artverschiedenen Werkstoffen eingesetzt, bei denen Schweißen nur schwer oder gar nicht umsetzbar ist.

Die intensive und leistungsstarke Acetylen-Sauerstoff-Flamme gewährleistet kurze Anwärmzeiten, besonders bei Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer und Kupferlegierungen. Allerdings sind auch andere Brenngase einsetzbar. Bei bestimmten Bauteilen ist die Acetylen-Druckluftflamme von Vorteil.

Diese Vorteile hat das Flammlöten

  1. Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe möglich
  2. Hoher Mechanisierungsgrad
  3. Einfaches Geräthandling
  4. Leichte Verfügbarkeit der notwendigen Energie
  5. Wirksame Abschirmung der Lötstelle durch die Flamme
  6. Gute Regulierung des Wärmeangebotes

Voraussetzungen zum Flammlöten

Das Löten funktioniert nur, wenn die metallisch sauberen, oxidfreien und auf Arbeitstemperatur erwärmten Lötflächen der Bauteile durch das geschmolzene Lot gut benetzt werden. Auf diese Weise werden eine Haftung und eine Art Legierungsbildung zwischen Grundwerkstoff und Lot herbeigeführt.

Zur Beseitigung der Oberflächenoxide ist ein geeignetes Flussmittel notwendig. Die Festigkeit der Lötverbindung hängt von der Ausbildung der Lötstelle, den Eigenschaften des Lotes und der gelöteten Grundwerkstoffe ab.

Vor dem Löten werden die Flächen der zu verbindenden Bauteile mit einem geeigneten Wärmebrenner auf die Arbeitstemperatur des Lotes erwärmt. Anschließend wird das Lot zugeführt.

Lötspalt

Bereits bei der Konstruktion muss Platz für das Flussmittel und , das Lot eingeplant werden. Beim Spaltlöten ist darauf zu achten, dass ein Lötspalt von 0,05 bis 0,2 mm vorhanden ist.

Reinigen der Lötflächen

Die Lötfläche muss vor dem Erwärmen frei von Rost, Zunder, Öl, Fett oder Farbe sein. Die störende dünne Oxidschicht wird durch das Flussmittel gelöst.

Flussmittel

Die Art des verwendeten Flussmittels muss auf den zu lötenden Werkstoff und das verwendete Lot abgestimmt sein.
Die Flussmittel werden nach ihren Eigenschaften und ihrem Verwendungszweck eingeteilt.
Die Flussmittel zum Hartlöten sind in DIN EN 1045 genormt. Flussmittel werden nur in dem vorgegebenen Temperaturbereich wirksam.

Die Bereichsgrenzen nennt man untere und obere Wirktemperatur. Die untere Wirktemperatur muss mindestens 50°C unter der Arbeitstemperatur liegen. Flussmittel werden pulverförmig, flüssig oder als Paste geliefert. Außerdem sind Flussmittel-Lot-Mischungen, Lote mit Flussmittelumhüllung und Lote mit Flussmittelseele im Handel erhältlich.
Als Gasflux werden gasförmige Flussmittel bezeichnet. Sie können nur beim Flammlöten eingesetzt werden.

Der Brenngasstrom wird durch ein flüchtiges Flüssigkeitsgemisch geleitet und reichert sich dabei mit dem Flussmittel an.
Das Flussmittel wird dann mit der Flamme auf das Bauteil befördert und entfernt dort die Oxide. Beim Spaltlöten muss für das Durchlöten zusätzlich ein Flussmittel zugegeben werden. Der Vorteil des Verfahrens liegt im optimalen Schutz der Lötstelle während des gesamten Lötprozesses und der leichten Entfernbarkeit der nicht korrosiven Rückstände mit Wasser.

Auftragen des Flussmittels

Das Flussmittel muss vor Lötbeginn auf der gesamten Lötfläche gleichmäßig verteilt sein.
Beim Flammlöten von Hand wird das Flussmittel in der Regel mit einem Pinsel aufgetragen. Das automatisierte Flammlöten erfordert häufig das maschinelle Auftragen von Flussmitteln.

Um eine sichere und maßhaltige Lötverbindung zu garantieren, muss sichergestellt werden, dass die Bauteile während des Lötvorganges nicht verrutschen können. Wenn das Flussmittel zu schmelzen beginnt, besteht die Gefahr, dass die zu lötenden Werkstücke wandern. Das muss bereits bei der Konstruktion der Lötverbindung berücksichtigt werden. Während des Lötvorganges ist oft eine mechanische Fixierung notwendig.

Lot

Das verwendete Lot muss auf die jeweilige Lötaufgabe abgestimmt sein.
Als Lot zum Hartlöten von Schwermetallen kommen im Wesentlichen Kupferbasislote und silberhaltige Lote nach DIN EN 1044 zum Einsatz.

Hartlote für Aluminium haben nach DIN EN 1044 Arbeitstemperaturen unter 600°C.
Für das Fugenlöten von verzinkten Rohren werden kostengünstige hochschmelzende Kupferbasislote verwendet.
Zum Löten von Kupfer an Kupfer gibt es Lote, die ohne Flussmittel gelötet werden können.

Lote Arbeitstemperatur Flussmittel Wichtige Anwendungsgebiete
Ag 106
Ag 203
Ag 104
710°C
730°C
670°C
Mit Flussmittel Gas- und Wasserinstallation
Elektrotechnik
Gas- und Wasserinstallation
Ag 403
Ag 502
730°C
690°C
Mit Flussmittel Edelstahl
Hartmetallwerkzeuge
CuP 105
CuP 203
710°C
730°C
Mit/ohne Flussmittel* Kupferrohrinstallation nach
DVGW - GW 2

*Bei Kupfer-Phosphor-Loten sind für Verbindungen von Kupfer keine Flussmittel erforderlich.
Bei Verbindungen von Kupfer an Messing oder Rotguss muss ein Flussmittel eingesetzt werden.

Verfahrensvarianten

Beim Flammlöten unterscheiden wir 2 verschiedene Verfahrensvarianten, Spaltlöten und Fugenlöten.

Spaltlöten

Beim Spaltlöten werden die Werkstücke so vorbereitet, dass zwischen den zu lötenden Bauteilen ein enger Kapillarspalt vorhanden ist.
Der Spalt wird nach Erreichen der Arbeitstemperatur hauptsächlich durch den kapillaren Fülldruck des Lotes gefüllt.
Diese Verfahrensvariante wird sowohl zum Handlöten, zum teilmechanisierten Löten als auch zum vollautomatischen Löten eingesetzt.

Fugenlöten

Fugenlöten wird ähnlich wie Gasschmelzschweißen durchgeführt. Die Lötfuge wird, ohne den Grundwerkstoff zu schmelzen, mit Lot gefüllt.

Die Arbeitstemperatur des Lotes darf dabei nicht überschritten werden. Dieses Verfahren wird nur manuell ausgeführt.
Ein Anwendungsbereich ist z.B. das Löten verzinkter Stahlrohre.

Lötvorgang

Beim Lötvorgang gibt es folgende Arbeitsschritte:

Erwärmen auf Arbeitstemperatur

Beim Flammlöten wird die für den Lötvorgang notwendige Wärme durch eine Brenngas-Sauerstoffflamme oder eine Brenngas-Luftflamme zugeführt. Dazu werden Schweiß- oder Wärmebrenner nach DIN EN ISO 5172 verwendet. Die Leistung des Lötbrenners muss dem Wärmebedarf des zu lötenden Bauteils angepasst sein.

Der Lötvorgang muss innerhalb von fünf Minuten abgeschlossen sein, weil das Flussmittel nach dieser Zeit mit Oxiden gesättigt ist und somit seine Wirkung verliert.
Die Flamme sollte nicht direkt auf die mit Flussmittel versehene Lötstelle gerichtet werden, da sonst eine Flussmittelschädigung erfolgt.

Beim Wärmen auf Löttemperatur ist darauf zu achten, dass der zu lötende Bereich gleichmäßig und flächig erwärmt wird.
Sind die Werkstücke unterschiedlich dick, wird zuerst das Bauteil mit der größeren Masse erwärmt. Bei Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten wird zuerst das Bauteil mit der größeren Wärmeleitfähigkeit (bzw. das Bauteil, das mehr Wärme aufnimmt) angewärmt.

Zuführen des Lotes

Es wird zwischen angesetztem und eingelegtem Lot unterschieden. Beim Löten mit angesetztem Lot wird das Lot erst dann zugegeben, wenn die Löttemperatur erreicht ist. Das ist der Fall, wenn das Flussmittel schmilzt und glasig wird. Zur Vermeidung von Oxidation sollte der Lötstab vor und während des Lötens durch das Flussmittel geschützt werden.

Flammlöten von Kupfer mit eingelegtem Lot

Beim Löten mit eingelegtem Lot wird dieses durch Kapillarwirkung in den Lötspalt gesogen.
Das Lot fließt von innen nach außen, das Flussmittel kann einfach entweichen. Bei dieser Art der Lötung ist es möglich, den Lötspalt bzw. seine Füllung zu überprüfen. Für eine einwandfreie Lötverbindung ist ein relativ enger Spalt notwendig, um eine ausreichende Kapillarwirkung zu erreichen.
Da zur Lösung der Oxide ausreichende Mengen von Flussmitteln benötigt werden, sind zu enge Spalten jedoch ebenfalls zu vermeiden.

Entfernen der Flussmittelrückstände

Flussmittelrückstände auf Schwermetallen werden durch Abspülen in heißem oder kaltem Wasser, durch Beizen oder mechanisch durch Bürsten oder Strahlen entfernt.
Bei Leichtmetallen ist gründliches Spülen in heißem Wasser ausreichend.

Löten von Kupferrohren

Kupferrohre werden wegen ihrer besonderen Eigenschaften seit Langem mit Erfolg in der Kälte- und Klimatechnik,
im Klein- und Großapparatebau, bei Sanitäts- und Heizungsinstallationen sowie in der Gas- und Flüssiggasinstallation eingesetzt.
Für die Kupferrohrinstallation wurden deshalb besondere Kapillarlötfittings, Hartlote, Verarbeitungs- und Löttechniken entwickelt.

Kupfer-Verbindungen können mit Hilfe von Loten mit selbstfließenden Eigenschaften gelötet werden. Das sind phosphorhaltige Lote, bei denen der zulegierte Phosphor Flussmittelwirkung entfaltet. Ein separates Flussmittel ist daher nicht erforderlich. Bei Verbindungen von Kupferrohren für die Gas- und Wasserinstallation ist das DVGW-Arbeitsblatt GW2 zu beachten.

Für die Trinkwasserinstallation gelten besondere Bestimmungen. So dürfen z.B. nach DIN EN 1254 nur Fittings größer als 28×1,5 mm durch Hartlöten verbunden werden. Die zum Löten von Kupferrohren geeigneten Hartlote sind im DVGW-Arbeitsblatt GW2 aufgeführt.

Das Weich- und Hartlöten und Verarbeiten von Kupferrohren ist ein sehr umfangreiches Anwendungsgebiet. Weitere Informationen siehe Informationsdruck „Die fachgerechte Kupferrohrinstallation“, Deutsches Kupferinstitut Düsseldorf.

Brenner zum Flammlöten

Für die Wärmezuführung zum Flammlöten eignen sich sowohl handelsübliche Schweißbrenner als auch Mehrflammen-Wärmebrenner. Einstelldrücke und Gasverbräuche sind in der für den Brennertyp gültigen Betriebsanleitung enthalten. In Form und Leistung angepasste Sonderbrenner (siehe auch Linde-Prospekt LINDOFLAMM) sind häufig zum automatisierten Flammlöten vorteilhaft.

Lötvorrichtungen kannst Du Hier finden.

Brenner zum Flammlöten

Zusammenfassung

Für eine einwandfreie Lötverbindung sind folgende Voraussetzungen
zu erfüllen:

  • Ausreichender, aber nicht zu großer Lötspalt
  • Reinigen der Lötflächen
  • Auftragen des Flussmittels
  • Sicherung der zu lötenden Teile gegen Verrutschen
  • Erwärmen auf Arbeitstemperatur
  • Zuführen des Lötstabes
  • Entfernen der Flussmittelrückstände

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