Abstract No.:
6735

 Scheduled at:
Tuesday, September 15, 2020, Virtueller Raum 2 2:45 PM
Moderne Fügetechnik - Löten


 Title:
Induktionslöten - Optimieren von Hartmetall-Stahl-Lötverbindungen durch gezielte Prozesskontrolle

 Authors:
Julian Hebing* / RWTH Aachen University, Germany
Kirsten Bobzin / Institut für Oberflächentechnik, RWTH Aachen University, Deutschland
Wolfgang Wietheger/ Institut für Oberflächentechnik, RWTH Aachen University, Deutschland

 Abstract:

Das Induktionslöten ist in vielen Industriezweigen, insbesondere aber in der Werkzeugindustrie, ein etabliertes Fügeverfahren. Hier werden vor allem Hartmetall-Stahl-Fügeverbindungen mit diesem Verfahren realisiert. Der große Vorteil des Induktionslötens gegenüber anderen Fügeverfahren ist die berührungslose, schnelle und lokale Bauteilerwärmung, wie auch die damit einhergehenden kurzen Zykluszeiten. Die Steuerung moderner Induktionsanlagen basiert dabei auf der Temperaturmessung der Bauteiloberfläche mittels eines oder mehrerer Quotientenpyrometer. Die Temperatur im Lötspalt bleibt jedoch unbekannt. Aufgrund der optischen Temperaturmessung kann diese durch die Oxidation der Bauteiloberfläche, durch Dämpfe von Flussmitteln oder auch Rauchgase während des Fügeprozesses verfälscht werden. Dieser Sachverhalt, wie auch die für das Induktionslöten charakteristische Randerwärmung aufgrund des Skin-Effekts, führen zu Abweichungen in der Prozessführung. Hierdurch werden Unter- wie auch Übertemperierungen am Fügeverbund begünstigt und somit Benetzungsfehler, Sprödphasenbildung (µ-Karbide) und erhöhte Eigenspannungen im Fügeverbund hervorgerufen. Als Konsequenz kann es zu einem vorzeitigen Versagen des Werkzeugs im Einsatz oder bereits während der Fertigung des Werkzeugs kommen. Im vorgestellten Projekt wurde eine erweiterte Steuerung entwickelt, um mit zusätzlichen Sensoren die Temperatur bzw. den Zustand des Lotes im Lötspalt indirekt zu ermitteln. Hierfür wurde die Nutzung eines hochauflösenden Kraftsensors wie auch eines Wegsensors untersucht. Mit beiden Sensoren kann das Zusammensacken der Substrate infolge der vollständigen Verflüssigung des Lotes ermittelt werden. Mithilfe eines entwickelten Analyseprogramms ist es nun möglich, den Zeitpunkt der vollständigen Verflüssigung des Lotes im Lötprozess präzise zu bestimmen und darauf aufbauend eine reproduzierbare Haltezeit bei verflüssigtem Lot als neue Prozessgröße einzuführen. Hierdurch ist eine weitestgehend Geometrieunabhängige, reproduzierbare und fehlertolerantere Prozessführung bei minimierten Eigenspannungen beim Induktionslöten von Hartmetall-Stahl-Fügeverbindungen möglich.



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