SB_14.814B

Eine wirtschaftliche Prozessfolge zur Herstellung derartiger Bauteile ist das Hochtemperaturlöten
mit prozessintegrierter Wärmebehandlung. Neben der Wirtschaftlichkeit
spielen auch die anwendungstechnischen Vorteile des Hochtemperaturlötens
eine bedeutende Rolle. Es wird mit sehr engen Lötspalten gearbeitet, wodurch die
Bauteile vor dem Löten sehr präzise zu fixieren sind. Enge Lötspalte bewirken einen
hohen kapillaren Fülldruck, so dass eine gute Spaltfüllung erfolgt. Ferner entstehen
keine Gaseinschlüsse und auch schwierig zu erreichende Fügespalten werden
vollständig mit Lot ausgefüllt [Gul89]. Für das Löten von Werkzeugstählen sind
Löttemperaturen von 1000-1050 °C ideal, da in diesem Temperaturbereich die
Austenitisierungstemperatur liegt [Wie01, Mül90]. Auf Grund der Neigung von
Nickelbasisloten zur Sprödphasenbildung bei größerem Lötspalte wurden in der
Vergangenheit Lote auf Kupfer- bzw. Edelmetallbasis entwickelt. Die etablierten
Nickelbasislote bieten jedoch eine höhere Verbindungsfestigkeit und bessere
Korrosionseigenschaften als Kupferlegierungen. Nachteilig wirken sich die Begleitelemente
Bor und Silizium aus, die zum Senken der Liquidustemperatur eingesetzt
werden. In Abhängigkeit von den Lötspaltbreiten kommt es zur Bildung von spröden
Phasen, welche die Gebrauchseigenschaften verschlechtern [Mül90]. Einige
Lösungsansätze zur Vermeidung von intermetallischen Phasen mittels modifizierter
Lotwerkstoffe werden in [Wie01] vorgestellt. Dabei wird dem pulverförmigen Lot ein
„Füllstoff“ bis zu 10 Gew.-% aus Cr bzw. NiCr mit einer Korngröße < 50 µm beigemischt.
Die Menge des Zusatzwerkstoffes hängt sowohl von der Spaltbreite als auch
von den Fließeigenschaften des Lotes ab.
Die Bildung intermetallischer Phasen ist von der Größe des Lötspaltes abhängig.
Wenn es gelingt, den Lötspalt im Prozess auf eine Breite von unter 50 µm zu
begrenzen, können die spröden intermetallischen Phasen sicher vermieden werden.
Beim gegenwärtigen Stand der Technik ist diese Forderung auf Grund von Bauteilverzug,
in Folge inhomogener Temperaturverteilung während des Aufheizens, nicht
immer prozesssicher zu erfüllen.
Besonders vorteilhaft beim Hochtemperaturlöten von Stählen ist auch die prozessintegrierte
Wärmebehandlung. Da die Wärmebehandlung und der Lötvorgang in einem
Arbeitsgang erfolgen, wird als Löttemperatur die Austenitisierungstemperatur bei
Werkzeugstählen bzw. die optimale Lösungsglühtemperatur bei austenitischen
Stählen gewählt, um so die optimalen Werkstoffeigenschaften einzustellen [Wie01].
Im Gegensatz zu vielen anderen Fertigungsprozessen, bei denen das Prozess- und
Bauteildesign rechnergestützt entwickelt wird, erfolgt die Bauteil- und Prozessauslegung
beim Löten vorwiegend auf der Basis von Erfahrungswerten und Experimenten.
Die Optimierung von Bauteil und Prozess ist sehr zeit- und kostenaufwendig.
9