SB_14.814B

2 Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung
2.1 Motivation
Hochtemperaturlöten von temperierbaren Formwerkzeugen hat eine zunehmende
Bedeutung erlangt und wird vorwiegend in kleinen und mittelständischen Lohnlötbetrieben
verwendet. Für die am häufigsten eingesetzten Werkstoffe sind Löttemperaturen
von 1000-1050°C ideal, da so eine prozessintegrierte Wärmebehandlung
durchgeführt werden kann und dadurch die Zykluszeit verringert wird. Als Lotwerkstoffe
kommen aus Kostengründen Nickelbasislote zum Einsatz, die allerdings mit
zunehmender Spaltbreite zur Sprödphasenbildung [Boride und Silizide] neigen.
Nicht artgleiche Werkstoffe, unterschiedliche Wandstärken oder unsymmetrische
Geometrien innerhalb eines Bauteils führen auf Grund der unterschiedlichen
Wärmeleitung bei größeren Bauteilen zu unterschiedlicher Wärmeausdehnung. Die
dadurch entstehenden Eigenspannungen führen zu unerwünschten Maßänderungen
mit erhöhten Nacharbeitskosten oder zu Kantenversatz und somit zur Unbrauchbarkeit
des Werkzeuges [N.N.03]. Darüber hinaus können sie während des Betriebs zur
Rissbildung in den Werkzeugen, insbesondere an den Temperierkanälen, führen.
Weitere Probleme resultieren aus der maximal erreichbaren Positioniergenauigkeit.
Die Kenntnis der Eigenspannungszustände und deren Wirkung auf das Versagen
von Bauteilen sind daher von großer praktischer Bedeutung. Es besteht daher der
Forschungsbedarf an Methoden, mit denen die aus dem Lötprozess resultierenden
Eigenspannungen vor dem Fügen bestimmt werden können. Die Methode der Finiten
Elemente bietet die Möglichkeit, die Prozessparameter entkoppelt zu betrachten, um
ein umfassendes Prozessverständnis zu schaffen.
Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist daher die Optimierung der Konstruktionsund
Verfahrensstrategie beim Löten von großer Bedeutung, da als Folge weniger
Ausschuss produziert wird, sich die Nacharbeit vermindert und die Fertigungs- und
Betriebsicherheit sowie die Werkzeugstandzeit erhöht werden. Hierdurch ergibt sich
insbesondere eine Zeit- und Kostenreduktion, die dazu beitragen kann, die Wettbewerbsfähigkeit
der kmU zu steigern.
2.2 Zielsetzung
Ziel des Forschungsvorhabens ist das Entwickeln von lötgerechten Konstruktionsund
Verfahrensstrategien zum Hochtemperaturlöten mit prozessintegrierter Wärmebehandlung
von temperierbaren Formwerkzeugen. Insbesondere werden den
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