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Hochtemperaturlöten in Einkammer-Vakuumöfen von Björn Eric Zieger Für die Fertigung diverser Produkte hat sich das Vakuumlöten im Chargenbetrieb gegenüber den konventionellen Fügeverfahren durchgesetzt. Auch bei der Großserienfertigung von kupfergelöteten Plattenwärmetauschern wird das Vakuumverfahren eingesetzt. Der dichtgepackte Chargenaufbau hat hohe Ansprüche an die Ofenanlagentechnik um ein Höchstmaß an Produktivität, Reproduzierbarkeit und Effizienz zu erzielen. High temperature brazing in single chamber vacuum furnaces Compared to conventional soldering techniques the batch type vacuum brazing has established for various products. Also for the mass production of copper brazed plate heat exchangers the vacuum process is used. The compacted load assembly has highest demands on the furnace technology to achieve maximum reproducibility and efficiency. ie DIN 8505 beschreibt das Löten als ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. Die Solidustemperatur der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht. Beim konventionellen Löten wird das flüssige Lötgut durch Wärmeabfuhr unterkühlt und es erfolgt eine thermische Erstarrung (Bindung) [1]. VAKUUMLÖTEN Im Gegensatz zum konventionellen Löten wird beim Vakuumlöten die Arbeitstemperatur solange gehalten, bis durch Diffusion zwischen Grundwerkstoff und flüssigem Lot das Lotgut bei Löttemperatur erstarrt. Das HochtemperaturVakuumlöten hat sich für das Fügen hochbeanspruchter Konstruktionen aus unterschiedlichsten Materialien bestens bewährt. Typische Großserienbauteile, die in der InhouseFertigung vakuumgelötet werden, sind Heißgasturbinen für den Luft- und Raumfahrt- sowie auch stationären Einsatz, temperierte Werkzeuge (Plastic Moulds) und Plattenwärmetauscher. Dienstleister, wie zum Beispiel der Bodycote Standort Menden, welcher etwa zehn Vakuumlötanlagen in unterschiedlichen Ofengrößen und Konfigurationen elektrowärme international betreibt und zu Europas größten Lohnlötern zählt, reagieren flexibel auf die unterschiedlichen Bauteilanforderungen der Anwender. Durch die gleichmäßige Wärmeführung im Ofen werden Verformungen der Werkstücke und Wärmespannungen minimiert. Eine Regenerierung der Grundwerkstoffeigenschaften durch geeignete Wärmevor- und -nachbehandlung lassen sich ebenfalls durchführen (Spannungsarmglühen oder Ausscheidungsglühen). Auch das kombinierte Löt-Härten, bei dem die Überdruckgasabschreckung direkt nach Erstarren des Lotes erfolgt und somit ein Aufheizprozess entfällt, hat sich etabliert. Vorteil des Vakuumhochtemperaturlötens ist, dass durch die Vakuumatmosphäre und dem Einsatz von Inertgas die Oxidation an den Fügestellen verringert werden kann und hierdurch engere Lötspalten vorgesehen werden können. Enge Lötspalte sind erforderlich, um eine hohe Festigkeit der Verbindungen zu erreichen, was bei der Herstellung von hoch beanspruchten Teilen wichtig ist [2]. LOTE Mit dem Beginn intensiver Arbeiten auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt wurde die Forderung der Indust

Bild 1: Einkammer-Vakuumofen zum Löten von Plattenwärmetauschern dungen immer stärker, insbesondere für Verbindungen mit unterschiedlichen Werkstoffen. Zu Anfang erfüllten die Gold-Basis-Lote die Forderungen der Konstrukteure, da sie die nötige Festigkeit, Zähigkeit und Heißgaskorrosionsbeständigkeit gewährleisten. Durch die hohen Kosten der Gold-Basis-Lote wurden diese mehr und mehr durch die Nickel- und Kupfer-Basis-Lote verdrängt, die bei ähnlichen Eigenschaften um ein vielfaches kostengünstiger sind. Darüber hinaus wurden weitere Lote entwickelt und hergestellt, die den...

Wärmetäuscher heatexchanger Heize emente heating System linke Gasklappe FACHBERICHTE ■■■ Kuhlgasventilator cooiing gas blower rechte Gasklappe Kuhlrichtung: von rechts nach links von inks nach rechts from the right to the left from the left to the nght Bild 2: Prinzipbild Wechselseitig horizontale Kühlgasdurchströmung bei einem Einkammer-Vakuumofen bestehend aus einem Drehstrommotor und einem Ventilatorrad, bewegt einen Kühlgasstrom, der die komplette Charge durch geöffnete Heizraumklappen oder Düsen durchströmt. Hierbei wird die Wärmeenergie der Charge aufgenommen und über das Schutzgas an...

der Charge (Bild 5) wird dabei der gesamte Ofenrezipient mit einer Drehschieberpumpe und einer Wälzkolbenpumpe in den Feinvakuumbereich (ca. 10-2 mbar-Bereich) evakuiert. Aufheizen auf Durchwärmtemperatur Das Aufheizen der kompletten Charge erfolgt in der Regel unter Strahlung. Da der gesamte Chargenaufbau sehr kompakt angeordnet ist, muss für eine gleichmäßige Erwärmung, die Wärmestrahlung von allen Seiten auf die Charge treffen. Die Strahlungserwärmung wirkt immer von dem im äußeren Bereich der Charge zu den in der Mitte der Charge angeordneten Bauteilen und von der Oberfläche zum Kern...

Bild 5: eschickung eines Einkammer-Vakuumofens mit B einer Charge Plattenwärmetauscher Bild 6: Charge Plattenwärmetauscher führung moderat forciert werden um diese Prozesssequenz zu verkürzen. Schnellkühlung Ist sichergestellt, dass die vorgewählte Temperatur unterhalb des Soliduspunktes des Lotes erreicht worden ist – hat das Lot also an allen Positionen sämtlicher Wärmetauscher die feste Phase angenommen – dann kann bis zur Entnahmetemperatur mit Überdruckgaskühlung in einer kürzeren, wirtschaftlicheren Zeit gekühlt werden. Hierzu wird die Ofenanlage mit dem Prozessgas Stickstoff in der...