Prozessüberwachung beim Löten großflächiger Bauteile

Die Qualität von gelöteten großflächigen Fügeverbunden ist in hohem Maße von der Prozessführung und einer gleichmäßigen Durchwärmung der Bauteile abhängig. Bei Lötungen im Vakuumofen ist von außen nicht ersichtlich, ob das Lot bereits geschmolzen ist und eine Benetzung stattgefunden hat. Darüber hinaus kann eine zu hohe Fügetemperatur oder zu lange Haltezeiten, aufgrund von unerwünschten Diffusionsvorgängen, negative Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Werkstücke haben und zu geringeren Festigkeiten oder einem spröden Werkstoffverhalten führen. Im Rahmen des hier vorgestellten Forschungsvorhabens erfolgte die Entwicklung und Realisierung einer mehrkanaligen Widerstandsmessung, die den Lötprozess im Vakuum von großflächigen Bauteilen an mehreren Positionen überwacht. Neben dem Werkstoffsystem 1.1730 mit reinem Cu-Lot, wurden auch Bauteile aus 1.2343 sowie 1.4404 mit CuGe10 und Ni620 gelötet. Dabei wurden die Messsignale bei verschiedenen Prozessphasen, Lotzuständen und Positionen auf großflächigen Bauteilen ausgewertet, um kritische Zustände zu identifizieren. Zur Korrelation der Qualität der Fügeverbindungen mit den aufgenommenen Messsignalen wurden die Fügeverbindungen mittels der Ultraschalltauchtechnik und metallographischen Querschliffen untersucht. Während des Aufheizens und der Abkühlung der Bauteile wurde darüber hinaus der Einfluss von Zeit und Temperatur auf das Lot-Aufschmelzen für den Rand- und den Kernbereich untersucht. Der Einfluss von Schwindung und Fehlstellen wie Lunkern auf den Widerstand wurde ermittelt und der Verzug der Bauteile, durch die ungleiche Erwärmung im Ofen mit Hilfe einer FEM-Simulation nachgebildet.