Hartlöten ist ein Verfahren, bei dem zwei oder mehr Metalloberflächen durch das Einfließen von geschmolzenem Metall in die Fuge verbunden werden. Das Lot besitzt einen niedrigeren Schmelzpunkt als die zu verbindenden Werkstücke, sodass diese nicht schmelzen.

Obwohl das Hartlöten zu den ältesten Fügeverfahren zählt, wird es auch heute noch aus guten Gründen eingesetzt.

Was ist Hartlöten?

Beim Hartlöten werden Metalloberflächen mit einem Lot verbunden, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Das Verfahren nutzt die Kapillarwirkung, bei der der homogene Flüssigfluss des Lotes eine Verbindung mit den Grundmetallen eingeht.

Eine besondere Eigenschaft des Hartlötens ist, dass die mechanischen Eigenschaften der Metalle erhalten bleiben. Dies ist insbesondere bei Anwendungen wie Silberhartlöten oder ähnlichen Metallen von Vorteil.

Hartlötprozess

Einer der wichtigsten Schritte beim Verbinden von Metallen ist die gründliche Reinigung der Grundmetalloberflächen. Schleifleinen oder Drahtbürsten sind hierfür bestens geeignet, um Verunreinigungen zu entfernen.

Nach der Berechnung des optimalen Fugenspiels für das flüssige Lot, um die notwendige Oberflächenspannung zu erreichen, beginnt der Lötvorgang mit dem exakten Positionieren der Baugruppe. In der Regel wird das Werkstück mit einer Lötlampe langsam auf die erforderliche Hartlöttemperatur erhitzt.

Sobald das Lot schmilzt, ermöglicht die Kapillarwirkung das Eindringen in die engen Spalten und schafft so eine Verbindung zwischen den Grundmetallen.

Die Lötverbindung entsteht beim Abkühlen der Baugruppe.

Materialien

Folgende Metalle werden häufig durch Hartlöten verbunden:

1. Aluminium
2. Gusseisen
3. Magnesium
4. Kupfer und Kupferlegierungen
5. Silber

Anforderungen an das Lot

1. Nach dem Erstarren von Flussmittel und Lot muss die Lötverbindung die gewünschten mechanischen Eigenschaften aufweisen.
2. Die Löttemperaturen müssen einen effektiven Flüssigfluss des Lotes in die Fugen gewährleisten.
3. Lote müssen optimale Benetzungsbedingungen schaffen, um stabile Verbindungen herzustellen.

Unterschied zwischen Hartlöten, Weichlöten und Schweißen

Hartlöten nutzt die Kapillarwirkung, um verschiedene Metalloberflächen zu verbinden. Dabei werden die Grundmetalle durch ein geschmolzenes Lot gebunden. Das Hartlot besitzt einen Schmelzpunkt von über 450 °C.

Weichlöten verwendet Lote mit einem Schmelzpunkt unter 450 °C. Obwohl das Weichlöten auf demselben Prinzip wie das Hartlöten basiert, liegt der Hauptunterschied in der Arbeitstemperatur und somit in der Festigkeit der Verbindung.

Schweißen schmilzt neben dem Zusatzmaterial auch die Werkstücke selbst. Dadurch entstehen im Vergleich zum Hartlöten besonders feste Verbindungen. Verfahren wie TIG, MIG und Elektrodenschweißen arbeiten mit deutlich höheren Temperaturen.

Lötschweißen ist eine Art des MIG/MAG-Schweißens. Der Unterschied liegt im deutlich niedrigeren Schmelzpunkt der Drahtelektroden im Vergleich zum Grundmaterial. Das Lot wird durch Kapillarwirkung in die Fugen eingebracht. Es findet keine nennenswerte Verschmelzung des Grundmaterials statt, wenngleich eine geringe Durchmischung auftreten kann.

Verschiedene Hartlötverfahren

Beim Hartlöten kommen unterschiedliche Erwärmungsmethoden zum Einsatz, um verschiedenste Anwendungen zu ermöglichen. Die Wärme kann entweder gezielt auf die Fuge (lokale Erwärmung) oder auf das gesamte Werkstück (diffuse Erwärmung) aufgebracht werden.

Lokale Erwärmungstechniken

Flammlöten – Hier wird Brenngas wie Acetylen, Propan oder Wasserstoff mit Sauerstoff verbrannt, um das Lot zu erhitzen und zu schmelzen. Beim Flammlöten ist Flussmittel erforderlich, um die Lötstelle zu schützen; nachträgliche Reinigung ist notwendig. Flammlöten wird meist für Kleinserien eingesetzt, bei denen das Metallgewicht ungleich verteilt ist. Die Methode wird oft mit Autogenschweiß-Geräten durchgeführt.

Induktionslöten – Durch hochfrequenten Wechselstrom in einer Spule wird das Werkstück auf Löttemperatur erwärmt und das Lot geschmolzen.

Widerstandslöten – Die Wärme entsteht durch den elektrischen Widerstand des Lotes, was besonders bei hochleitfähigen Metallen geeignet ist. Diese Methode eignet sich am besten für einfache Metallverbindungen.

Diffuse Erwärmungstechniken

Ofenlöten – Mittels Gasbefeuerung oder Heizelementen wird der Ofen auf die gewünschte Temperatur gebracht. Das Lot wird auf die zu verbindenden Flächen aufgebracht und die gesamte Baugruppe anschließend in den Ofen eingeführt und auf Löttemperatur gebracht. Das Ofenlöten erlaubt eine präzise Steuerung der Heiz- und Abkühlzyklen der Metalle. Häufig erfolgt der Prozess unter Vakuum, um das Lot vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen; ein Flussmittel ist dann meist nicht nötig.

Tauchlöten – Das Werkstück oder die Baugruppe wird in ein Bad aus geschmolzenem Lot (Metallbadlöten) oder in ein Salzbad (chemisches Tauchlöten) eingetaucht. Die Teile werden zuvor mit Flussmittel behandelt, um Oxidation zu verhindern. Nach dem Erstarren des Lots kann die Baugruppe entnommen werden.

Vorteile

1. Kann – im Gegensatz zu den meisten Schweißverfahren – unterschiedliche Metalle verbinden.
2. Hohe Produktionsraten.
3. Geringerer Energiebedarf als beim Schweißen.
4. Sauberere Lötstellen im Vergleich zu den meisten Schweißprozessen.
5. Die Grundmetalle schmelzen nicht und behalten ihre Form und mechanischen Eigenschaften.

Nachteile

1. Geringere Festigkeit im Vergleich zu Schweißverbindungen.
2. Nicht geeignet für Bauteile, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
3. Erfordert enge, gleichmäßige Fugen, um Kapillarwirkung zu erzielen.
4. Verschmutzte oder kontaminierte Metalle können undichte Verbindungen verursachen.

Hartlöten wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, da es flexibel ist und unterschiedliche Metalle verbinden kann.