Widerstandserwärmung / Widerstandslöten
Die Widerstandserwärmung (bzw. das Widerstandslöten) ist in den letzten Jahren von der Industrie angenommen worden und wird zum Beispiel für das Herstellen von:
- Saugrohren aus Stahl
- Wasserrohren für Elektro-Durchlauferhitzer
- Papiermessern aus Hartmetall
- Bohrern mit Vollhartmetallkronen
mit Erfolg im In-und Ausland angewandt.
Das Prinzip des Lötens durch elektrische Widerstandserwärmung oder Diffusionsschweißen
Das Verfahren der elektrischen Widerstandserwärmung wird zum Schweißen, Löten oder Umformen verschiedenster Materialien und Baugruppen seit dem 19. Jahrhundert angewendet. Erfinder des Verfahrens war Elihu Thomson (* 29. März 1853 in Manchester, England; † 13. März 1937 in Swampscott, Massachusetts USA), der in seinem Arbeitsleben ca. 700 Erfindungen patentiert bekam. 1877 hat dieser mit 24 Jahren die erste Widerstands-punktschweißmaschine der Öffentlichkeit vorgestellt.
In Deutschland wurden 1889 innerhalb eines Jahres von ihm drei Erfindungen zur elektrischen Widerstandserwärmung patentiert (Nr. 50388, Nr. 54709 und 57097).
Bei der elektrischen Widerstandserwärmung wird zwischen der direkten und der indirekten Erwärmung unterschieden. Bei der direkten Erwärmung wird das zwischen den Elektroden befindliche Werkstück entsprechend seinem Widerstand durch die Stromwärme direkt erwärmt. Dieses Verfahren wird vorteilhaft zum Hartlöten von Stählen aller Art angewendet.
Das Prinzip der indirekten Erwärmung basiert auf der Anwendung von Elektroden mit hohem Widerstand, z.B. Kohleelektroden. Diese Elektroden werden in der Nähe der Lötstelle angeordnet und durch Stromwärme zum Glühen gebracht. Durch die Wärmeleitung zwischen Kohleelektrode und Lötstelle erfolgt das Aufheizen derselben. Das Erwärmen von gut leitenden Werkstoffen, z.B. Kupfer, ist mit der indirekten Erwärmung zum Weichlöten gut anwendbar.
Der Vorteil der des Widerstandslötens besteht in einer genauen Dosierung der zugeführten Energie. Es ist möglich, der Lötstelle nur soviel Wärme zuzuführen, wie zum Erreichen der Arbeitstemperatur des Lotes notwendig ist. Die benachbarten Bereiche der Lötstelle werden dabei unwesentlich thermisch beeinflusst, so dass mögliche Werkstoffschädigungen, z.B. durch Grobkornbildung, weitestgehend ausgeschlossen sind.
Eine spezielle Entwicklung des o.g. Verfahrens ist das Schutzgaslöten unter Anwendung der elektrischen Widerstandserwärmung.
Das Prinzip des Schutzgaslötens ist folgendermaßen erklärbar:
In einem Transformator wird ein hinreichend großer Strom erzeugt, der die Fügestelle, die sich in einer speziellen Schutzgaskammer befindet, im direkten Stromdurchgang erwärmt. Hartlötverbindungen werden mit einem Lot erreicht, dessen Liquidustemperatur sehr viel kleiner als die Solidustemperatur des Grundwerkstoffs ist. Nach dem Schmelzen des Lotes fließt dieses durch Kapillarwirkung in den Lötspalt.
Die Einleitung der Wärme erfolgt an der Trennstelle beider Fügepartner zunächst punktförmig und dann flächenförmig über den gesamten Querschnitt. Die Wärme kommt bei der direkten Erwärmung von innen.
Für das Herstellen von Diffusionsschweißverbindungen wird auf die Verwendung eines Lotes verzichtet. Die Bauteile werden wie beim Löten in einer speziellen Schutzgaskammer im direkten Stromdurchgang erwärmt. Als Fügetemperatur ist allerdings eine Temperatur zu wählen, die nur wenig unter der Solidustemperatur des Grundwerkstoffs liegt.
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