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Löten

• Das Wirkungsprinzip
• Lote und Flussmittel
• Die Ausstattung
• Löt-Praxis - Teil 1
• Löt-Praxis - Teil 2

Das Wirkungsprinzip

So mancher versierte Heimwerker schreckt vor den "heissen Verbindungen" zurück. Daher ist das Löten als Einstieg in diese Materie gut geeignet. Die Technik ist nicht schwierig - sorgfältige Vorbereitung des Werkstücks und richtiges Erwärmen vorausgesetzt. Lesen Sie, welche Grundregeln sonst noch wichtig sind, um das "Spiel" mit dem Feuer zu beherrschen

Beim Löten wie beim Schweissen werden metallische Werkstoffe unter Einwirkung von Hitze miteinander verbunden. Und doch passiert an den Fügezonen etwas grundsätzlich Unterschiedliches.

Während beim Schweissvorgang die Werkstücke selbst bis in den flüssigen Bereich erwärmt werden und unlösbar miteinander verschmelzen, bleiben die Metalle beim Löten im festen Zustand.

Sie werden durch ein hinzugefügtes drittes Metall, das geschmolzene Lot, verbunden, indem dieses in die feinsten Oberflächenporen der Werkstücke eindringt. Man spricht hier von einer Legierung (Bild 1).

Das Lot kann die Kontaktflächen der Metalle aber nur dann vollflächig benetzen, wenn diese dicht genug beieinanderliegen. Der Lötspalt sollte nicht breiter sein als 0,2 mm. Nur dann entsteht die sogenannte kapillare Saugwirkung, die das flüssige Lot in den Spalt hineinzieht (Bild 2).

Die kapillare Saugwirkung kennt man z. B. auch von Löschpapier oder Öldochten her, wo Tinte bzw. Öl durch diesen Effekt entgegen der Schwerkraft hochsteigt. Nach dem beschriebenen Prinzip laufen sowohl das Hart- wie auch das Weichlöten ab.

Der wesentliche Unterschied liegt in der Höhe der Arbeitstemperatur und - daraus resultierend - in der Festigkeit der Verbindung: Beim Weichlöten verwendet man Lote, die in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 450C schmelzen. Damit lassen sich zwar feste und dichte, aber nicht sehr belastbare Verbindungen herstellen.

Für höher beanspruchte Nähte empfiehlt sich das Hartlöten. Neben anderen Loten und Flussmitteln (siehe "Lote und Flussmittel") wird dazu vor allem eine Temperatur über 450°C (meist zwischen 600 und 1100 C) benötigt.

1. Verbindungsprinzip: Das geschmolzene Lot füllt den Spalt zwischen den Bauteilen und legiert in den Randzonen mit den festen Werkstoffen (s. Vergrösserung)	2. Kapillare Saugwirkung: Das flüssige Lot wird durch den sog. kapillaren Fülldruck zwischen die Werkstoffe gezogen. Das funktioniert aber nur, wenn der Spalt nicht breiter ist als ca. 0,2 mm (Bild oben). Ist er zu gross, kann das Lot nicht fliessen (Bild unten)

Lote und Flussmittel

Der Erfolg beim Löten hängt entscheidend davon ab, ob die Lötstelle ausreichend erwärmt wird. Und zwar in relativ kurzer Zeit, da z. B. Flussmittel bei zu langer Erwärmung (über 4 min.) ihre Wirksamkeit verlieren.

Flussmittel lösen Oxydationen auf den Metallwerkstücken und verhindern ihre Neubildung. Ohne Flussmittel wären Lötverbindungen nicht möglich (Ausnahme: siehe "Löt-Praxis Teil 2"), weil ein Oxydationsfilm - der beim Erwärmen von Metallen zwangsläufig entsteht - das flüssige Lot daran hinderte, in die Oberflächenporen der Werkstücke einzudringen. Eine Legierung könnte also nicht stattfinden.

Als Flussmittel werden verschiedene Stoffe eingesetzt, von Kolophonium über Borax bis hin zu Schwermetallsalzen. Es gibt sie als Lötwasser, -fette, -pulver und Lötpasten. Jedes Flussmittel hat einen bestimmten Temperaturbereich, in dem es Oxyde lösen kann (Wirktemperaturbereich).

Dieser muss auf die Arbeitstemperatur des Lotes und auf das jeweilige Metall abgestimmt sein. Flussmittel haben allerdings auch unerwünschte Nebenwirkungen. Je besser sie die Oxydationen beseitigen, um so stärker ist in der Regel ihre korrosionsfördernde Wirkung. Deshalb müssen Reste nach dem Löten sorgfältig entfernt werden.

Flussmittel gibt man vor dem Erwärmen auf die Lötstellen der Werkstücke. Es sei denn, Sie verwenden ein flussmittelummanteltes oder -gefülltes Lot. Die Auswahl des richtigen Lotes ist zunächst einmal abhängig vom Material der Werkstücke und deren Schmelzpunkten.

Zum Weichlöten setzt man Zinn-Blei-Legierungen ein. Beim Hartlöten werden u. a. Messing- und silberhaltige Lote verwendet. Welche Metalle bei welchen Temperaturen mit welchem Lot zusammenpassen, können Sie der Tabelle entnehmen. Die dort aufgeführten, genormten Kennzeichnungen finden sich auf den Verpackungen wieder. Sie informieren über die enthaltenen Metalle und ihre Masseanteile. So besteht ein Lot mit der Kennzeichnung L-CuZn46 aus 46% Zink und 54% Kupfer. Auf den Verpackungen steht auch, welches Flussmittel zum Lot passt.

1. Flussmittel: 1) zum Weichlöten von Kupferrohren, 2) Alu-Hartlötpulver, 3) Lötfett, 4) Hartlotflussmittel (unter 800 °C), 5) Lötwasser zum Weichlöten verzinkten Stahlblechs, 6) Lötpaste	2. Verschiedene Lötstäbe: 1) Fittingslot für Kupferrohre, 2) Kupfer-Hartlot, 3) flussmittelummanteltes Silber-Hartlot, 4) Zinnlot, 5) Aluminium-Hartlötstäbe, flussmittelummantelt

Die Ausstattung

Der Erfolg beim Löten hängt entscheidend davon ab, ob die Lötstelle ausreichend erwärmt wird. Und zwar in relativ kurzer Zeit, da z. B. Flussmittel bei zu langer Erwärmung (über 4 min.) ihre Wirksamkeit verlieren.

Deshalb sollten Sie sich vor dem Kauf einer Ausstattung überlegen, welche Lötarbeiten bei Ihnen anstehen könnten. Der elektrische Lötkolben ist das klassische Einsteigergerät und ideal für Lötungen an Elektro- oder Elektronikbauteilen - auf die wir hier allerdings nicht im Detail eingehen.

Alternative hierzu sind die kleinen Minigaslöter mit Lötkolbenvorsatz (Bild 1). Sie können wie Feuerzeuge nachgetankt werden und machen den Nutzer unabhängig vom Stromnetz. Die Wärme wird nicht durch eine Flamme, sondern durch Andrücken des Kolbens übertragen. Allerdings sind mit diesen Geräten nur Temperaturen bis etwa 400 °C zu erreichen.

Universell für Weich- und Hartlötungen einsetzbar sind Brenner, die einfach auf Einweg-Behältnisse gesetzt werden. Hier stehen als Brennstoffbehälter einmal die als Camping-Zubehör bekannten Butan-Kartuschen (Bild 3) zur Wahl, zum anderen Einweg-Flaschen mit einem Butan-/Propan-Gasgemisch. (Bild 2).

Wobei letztere über den Vorteil von Ventil und Schraubanschluss verfügen, so dass auch ,Über-Kopf-Betrieb‘ möglich ist. Sowohl an Einweg-Flaschen wie an nachfüllbare Campinggas-Stahlflaschen anschliessbar sind Schlauchgarnituren (Bild 4). Sie lassen sich mit allen möglichen Brennervorsätzen kombinieren. Eine Auswahl haben wir in Bild 5 zusammengestellt.

Als Orientierung zur Auswahl des richtigen Brenner-Mundstücks: Beim Löten von Rohrleitungen z. B. sollte der Brennerdurchmesser nicht mehr als 3 mm vom Rohrdurchmesser abweichen. Generell gilt: Ein zu grosser Brenner ist besser als ein zu kleiner.

1. und 2. Energie aus der Flasche: Die Mini-Gaslöter (Bild 1) gibt’s als Lötkolben (links) und als Lötlampe mit offener Flamme (rechts). Unkompliziert: die Einwegflaschen mit Butan/ Propan-Gasgemisch (Bild 2)	3. Universell: Diese Lötlampen beziehen die Energie aus Einwegkartuschen, die mit Butangas gefüllt sind. Oben rechts im Bild: ein Lötaufsatz mit Piezo-Element, das auf Knopfdruck die Flamme zündet

4. Variabel: Eine Schlauchgarnitur ermöglicht das Arbeiten mit abwärts gerichteter Flamme. Sie lässt sich an Einwegbehälter ebenso anschliessen wie an nachfüllbare Campinggas-Stahlflaschen	5. Gasbrenner-Vorsätze: 1) 60-mm-Brenner mit Verlängerung, 2) Brennersatz für unterschiedlich starke Flammen, 3) Lötkolben-Vorsatz, 4) Flachbrenner z. B. zum Lackentfernen, 5) Glühbrenner

Löt-Praxis-Teil 1

Vorab zum Thema Sicherheit: Arbeiten Sie stets auf Schamottesteinen, und bringen Sie brennbare Stoffe ausser Reichweite. Sorgen Sie für gute Durchlüftung, vor allem, wenn Sie im Keller mit Propangas arbeiten. Gehen Sie nicht zu nahe an die Lötstelle heran. Die Dämpfe der meisten Flussmittel sind gesundheitsschädlich. Wer über einen längeren Zeitraum lötet, sollte seine Augen mit einer dunklen Schutzbrille vor dem Austrocknen schützen.

Und so gehen Sie beim Löten vor: Die Lötstellen müssen zunächst von Fett, Korrosion und Oxydationen befreit werden. Zum Säubern eignen sich z. B. Stahlwolle oder feines Schleifpapier (240er). Oxydationsreste werden durch das Flussmittel entfernt.

Dann kommt es darauf an, die Werkstoffe so zu fixieren, dass sie sich unter dem Einfluss von Wärme nicht bewegen und der Lötspalt zu gross werden könnte. Metallzwingen nur mit isolierenden Zwischenlagen verwenden, damit sie keine Wärme wegleiten. Dann werden die Werkstücke so weit erwärmt, bis ihre Temperatur etwas über dem Schmelzpunkt des Lots liegt. Dabei ist ein leichtes Verdampfen des Flussmittels zu beobachten.

Beim Weichlöten die Flamme abwenden und das Lot nur kurz an den Lötspalt halten. Es wird sofort vom erwärmten Metall geschmolzen. Um die kapillare Saugwirkung zu verstärken, führt man das Lot nicht von der erwärmten Seite an die Lötstelle, sondern von der gegenüberliegenden (Bild 4).

Wenn der Lötspalt richtig gefüllt ist, bildet sich bei waagerechter Lage ein Löttropfen, bei senkrechter entsteht eine Hohlkehle. Lassen Sie Ihr Werkstück in Ruhe abkühlen, bevor Sie Flussmittelreste mit Wasser entfernen und die Lötstelle mit Scheifpapier säubern. Überschüssiges Lot mit einer Schlichtfeile entfernen.

1. Unterschiedlich heiss: Zum Weichlöten erwärmt man das Metall mit der vorderen Beiflamme. Die heisseste Stelle markiert der blaue Flammenkegel	2. Messing, weichgelötet: Diese T-Stoss-Verbindung zwischen zwei Messingteilen ist ausreichend fest

3. Vorbereitung: Das Flussmittel wird auf die gesäuberte Kontaktfläche gegeben.	4. Lötvorgang: Den Werkstoff von einer Seite her erwärmen, Flamme abwenden und das Lot von der anderen Seite her kurz an den Lötspalt halten

5. Weichgelötet: Um mit Weichlot eine feste Verbindung zu erzielen, wurden die Kontaktflächen durch Überlappung der Teile vergrössert	6.Hartgelötet: Um die gleichen Messingplättchen mit einer Stossnaht fest zu verbinden, mussten wir die Teile hartlöten

Löt-Praxis-Teil 2

Beim Hartlöten z. B. von Kupferrohren, werden die Teile solange erwärmt, bis sie kirschrot glühend sind. Dann das Hartlot in der Flamme abschmelzen, bis der Lötspalt gefüllt ist. Dabei muss das Rohr glühend gehalten werden.

Je nach Arbeitstemperatur des Hartlots reichen die mit Butan-/Propan-Gas gespeisten Lötbrenner nicht mehr aus. Die höhere Heizleistung ist dann nur mit dem Zusatz von Sauerstoff zu erreichen (Bild 14).

Ein Autogen-Hartlötgerät ist vor allem zum Löten grösserer Metall-Bauteile nötig, wo die Wärme sehr schnell abfliessen kann. Insbesondere, wenn es sich dabei um Stahl handelt.

Wie sich Weich- und Hartlot-Verbindungen bei zwei identischen Messingteilen unterscheiden, machen die Bilder 7 und 8 sowie (Teil 1: Bilder 5 und 6) deutlich. Nur durch eine Vergrösserung der Kontaktflächen war mit Weichlot eine feste Verbindung gewährleistet.

Messing lässt sich mit Kupfer- oder Silberhartlot löten, wobei letzteres die saubersten Nähte gibt. Allerdings erfordert Silberlot ein sehr exaktes Vorbereiten der Lötstellen. Geschmolzenes Silberlot fliesst nämlich schnell weg und ist im Gegensatz zum zäheren Kupferlot nicht geeignet, grössere Spaltenbreiten zu füllen.

Wenn Messing mit Kupferlot verbunden wird z. B. beim Hartlöten von Kupferrohren und Rotguss-Fittungs (Bild 12) muss ein passendes Flussmittel eingesetzt werden.

Wenn Sie aber Kupferrohre untereinander (Bild 11) mit dem phosphorhaltigen Kupferhartlot (L-CuP6) löten, können Sie auf das Flussmittel verzichten. Die Oxydschicht wird hier vom freiwerdenden Phosphor zerstört.

Kupferleitungen werden heute allerdings zunehmend weichgelötet. Ein Lötspiegel leistet dabei übrigens gute Dienste (Bild 13). Lediglich dort, wo thermische Spannungen zu erwarten sind, wie bei langen Warmwasser-Leitungsstrecken, sollte man die Rohre hart verlöten.

Ganz wichtig bei der Rohrinstallation:

Lot wie Flussmittel müssen auf der Verpackung als trinkwassergeeignet deklariert sein.Beim Löten von Zinn und Zink setzt man Lötwasser als Flussmittel ein, z. B. bei Dachrinnen. Diese erwärmt man übrigens mit einem leistungsfähigen Lötkolben, der ab und zu an einem Salmiakstein gereinigt wird.

Probleme beim Löten gibt es meistens nur dann, wenn die Schmelzpunkte von Lot und Werkstück zu dicht beeinanderliegen wie beim Löten von Blei mit Zinnlot. Auch beim Hartlöten von Kupfer ist deshalb Silberlot mit niedrigerem Schmelzpunkt zu empfehlen.

Übrigens: Aluminium lässt sich nur in einem speziellen Profiverfahren löten bzw. schweissen.

7. Weichgelötet: Mit Hilfe eines Verstärkungsstücks wurde die Kontaktfläche vergrößert und die Gehrungsverbindung zwischen den Messingteilen ausreichend fest	8. Hartgelötet: Wenn nur die Gehrungskanten verbunden werden sollen, muß man sie aufgrund der geringen Kontaktflächen hartlöten

9. Gehrung löten: Wichtig ist, die Teile z. B. durch Auflegen von Gegenständen zu fixieren, damit sie ihre Position unter dem Einfluß von Wärme nicht verändern, wobei der Lötspalt eventuell zu groß werden könnte	10. Kupferrohre weichlöten:  Das mit Fittingslötfett bestrichene Rohrende, das bis zum Anschlag im Fitting steckt, mit der Flamme erwärmen, dann das Zinnlot am Rohr schmelzen

11. Ohne Flußmittel: Hartlöten von Kupfer-Kupfer-Verbindungen mit phosphorhaltigen Loten macht Flußmittel überflüssig	12. Rotguß-Fittings: In jedem Fall muß das Rohrende mit Flußmittel bestrichen werden, bevor es in den Fitting geschoben wird

13. Wärme von hinten: Der Lötspiegel lenkt die Flamme um das Rohr und sorgt so für gleichmäßige und schnelle Erwärmung	14. Für ganz heiße Verbindungen: Mit einem Autogen-Schweiß- und Hartlötgerät erreicht man durch die Zugabe von Sauerstoff (Acetylen) Arbeitstemperaturen von bis zu 1250 °C.

Enrico Blondel, 2000

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