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Darüber hinaus ist eine fundierte Toleranzbetrachtung unter Lötbedingungen äußerst
aufwendig. Lötfehler können nur im Anschluss an den Prozess detektiert werden,
wobei sich beispielsweise ultraschallgestützte Methoden bewährt haben [Mar01].
Um Fehler im Vorfeld vermeiden zu können, bieten sich die heute verfügbaren
Berechnungsmethoden an. Hierbei gilt es, den gesamten Temperatur-Zeit-Zyklus
eines zu lötenden Bauteils abzubilden und die entstehenden Verschiebungen und
Eigenspannungen zu berechnen.
Simulationsstudien thermischer Eigenspannungen unter Berücksichtigung von
Temperaturgradienten beim Löten von Stahl mit Keramiken werden in [Liu98] und
[Wie98] dargestellt. Berechnungen von Eigenspannungen in Metall-Metall-
Verbindungen werden in [Dut02], [Eig99], [Sah03] und [Suz03] beschrieben. Diese
Untersuchungen beschränken sich jedoch auf die Simulation der Abkühlphase. Der
Einfluss der Geometrie auf die Verformung wird belegt. Die Rechnungen erfolgen auf
der Basis temperaturabhängiger Werkstoffkennwerte. Die Ergebnisse stimmen gut
mit den Messungen überein. Bei Phasenumwandlungen in Stahlwerkstoffen können
jedoch zum Teil erhebliche Abweichungen zwischen den gemessenen und berechneten
Eigenspannungen auftreten [Eig99].
Umfangreiche FEM-Berechnungen zur Ermittlung von Eigenspannungszuständen
und der Verformung gelöteter Werkzeuge werden in [Sch00] beschrieben. Die
Betrachtungen sind auf symmetrische Stahl-Hartmetall-Verbunde (Modell für HM-
Bohrer) beschränkt. Auch in diesen Betrachtungen wird der Verzug der Bauteile erst
nach dem Löten auf Grund unterschiedlicher Wärmedehnungen berechnet. Zur
Beschreibung des Werkstoffverhaltens wurden dafür die Schubspannungs-
Scherungs-Kurven für die verwendeten Lotwerkstoffe bei quasistatischer Belastung
ermittelt. Die Verifizierung der Berechnungen erfolgt durch eine experimentelle
Ermittlung der Eigenspannungen mittels röntgenographischer Verfahren.
Aus der zitierten Literatur lässt sich schlussfolgern, dass die Berechnung prozessbedingter
Eigenspannungen beim Löten grundsätzlich möglich ist. Eine wissenschaftlich
fundierte, vernetzte Vorgehensweise beginnend bei der Konstruktion über den
gesamten Lötzyklus bis hin zur Toleranzbetrachtung am fertigen Bauteil, einschließlich
einer Bewertung der Eigenspannungen, ist der Literatur nicht zu entnehmen und
steht kmU derzeit nicht zur Verfügung.
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