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Einleitung
Das stoffschlüssige Fügeverfahren Hochtemperaturlöten ist in vielen Bereichen der
thermischen Fügetechnik von großer Bedeutung. Der Einsatz dieses Verfahrens
erfolgt unter anderem im Reaktorbau, im Turbinenbau sowie zur Herstellung von
Wärmetauschern und temperierten Werkzeugen. Es stellt eine Alternative zum
Schmelzschweißen dar, denn im Gegensatz zum Schweißen lassen sich beim Löten
Heißrisse durch die homogene Temperaturverteilung über das ganze Werkstück
vermeiden. Weiterhin können Verbunde erzeugt werden, die mit anderen Verfahren
schwer realisierbar sind. Ein Nachteil dieses Fügeverfahrens ist, dass das gesamte
Bauteil auf die erforderliche Löttemperatur erwärmt werden muss. Dies führt bei nicht
artgleichen Werkstoffen, unterschiedlichen Wandstärken oder unsymmetrischen
Geometrien bei größeren Bauteilen auf Grund der unterschiedlichen Wärmeableitung
zu unterschiedlicher Wärmeausdehnung.
Die dadurch entstehenden Eigenspannungen führen zu unerwünschten Maßänderungen
mit erhöhten Nacharbeitskosten oder zu Kantenversatz und somit zur
Unbrauchbarkeit der Bauteile. Darüber hinaus beschränken die entstehenden
Eigenspannungen durch Rissbildung, beispielsweise bei Spritzgusswerkzeugen an
den Kühlkanälen, die Einsatzdauer der gefügten Komponenten.
Hochtemperaturgelötete temperierbare Formwerkzeuge haben beispielsweise eine
hohe Bedeutung beim Herstellen von Kunststoffbauteilen gewonnen. Integrierte
Kühlkanäle sind hierbei notwendig, um die Temperatur beim Giessen steuern zu
können und Anhaftung, Überhitzen oder Verzug des zu verarbeitenden Werkstoffes
vermeiden zu können. In einer Hälfte des Werkzeuges werden durch spanendes
Bearbeiten konzentrische Kühlkanäle eingebracht. Anschließend werden die beiden
Hälften mittels Hochtemperaturlöten miteinander gefügt. Als Grundwerkstoff kommen
auf Grund der hohen thermodynamischen und mechanischen Belastung und der
erforderlichen Korrosionsbeständigkeit Werkzeugstähle zum Einsatz.
Die wissenschaftlich-technische Aufgabenstellung des Forschungsvorhabens besteht
darin, eine simulationsgestützte Vorhersage der resultierenden Eigenspannungen zu
ermöglichen sowie die aus dem Hochtemperaturlöten resultierende Form- und
Lagetoleranz zu ermitteln. Auf Basis der Simulationsergebnisse sind lötgerechte
Konstruktions- und Verfahrensstrategien beziehungsweise –empfehlungen zum
prozesssicheren Fügen von temperierbaren Werkzeugen abzuleiten, um so eine
hohe Qualität und lange Standzeit der Bauteile zu erreichen. Die Korrelation der
experimentellen und theoretischen Ergebnisse führt zu abgesicherten Konstruktionsund
Verfahrensrichtlinien für das Hochtemperaturlöten. Die entwickelten Gestaltungsrichtlinien
erleichtern kmU die Anwendung des vorgestellten Hochtemperaturlö-
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