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FLUSSMITTELFREIES LÖTEN
Peter Salzberg

Flussmittelfreies Löten mit
Induktions- & Widerstandserwärmung
Beratung und Schulung

Dr. Peter Salzberg
Fachberater für Löttechnik

Siemensstraße 1 | 14482 Potsdam
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Das Prinzip der induktiven Erwärmung

 Bei der induktiven Erwärmung wird, so wie bei der Widerstandserwärmung, die elektromagnetische Induktion genutzt. Im Gegensatz zur Widerstandserwärmung entsteht Wärme berührungslos im Bauteil und ist vergleichbar mit der Wärmeerzeugung durch einen Transformator. Eine Primärspule (Induktor) erzeugt ein Magnetfeld und dieses induziert eine Spannung im Bauteil, das als eine einwindige Sekundärspule wirkt. Der dadurch entstehende Strom, auch Wirbelstrom genannt, ist für die Erwärmung des elektrisch leitenden Bauteils verantwortlich.

Im Gegensatz zur Widerstandserwärmung wird die Wärme an der Außenhaut des Bauteils erzeugt und dient als Wärmequelle für das Aufheizen des gesamten Querschnitts. Je höher die am Induktor angelegte Frequenz der Spannung ist, desto geringer ist die Eindringtiefe der Wirbelströme im Bauteil (Skineffekt). Deshalb sind mit der induktiven Erwärmung Bauteile mit geringer Wanddicke und großem Außendurchmesser gut lötbar.

Das Verfahren der induktiven Erwärmung war, wie die Widerstandserwärmung, auch schon Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. Mit der Kenntnis der Induktivität von Spulen wurden Maschinen gefertigt, die nach diesem Prinzip die Wärme erzeugt haben. So zeigt das amerikanische Patent Nr. 422190 aus dem Jahre 1889 auf, wie nur mit einer Spule und einem Eisenkern ein Bauteil erwärmt werden kann. Heutzutage bestehen Erwärmungsmaschinen aus einem Frequenzgenerator, der mit einer Mittelfrequenz von 10 bis 40 kHz oder einer Hochfrequenz ab 150 kHz über eine wassergekühlte Spule (Induktor) das Bauteil erwärmt. Moderne Generatoren besitzen zusätzlich noch zwischen Induktor und Generator ein Schlauchpaket mit einem Koaxialtransformator. Mit einer derartigen Ausstattung des Equipments wird der Induktor beweglich einsetzbar und kann dadurch gut in eine Lötmaschine implementiert werden.

Das Prinzip des Schutzgaslötens mit induktiver Erwärmung ist folgendermaßen erklärbar:
In einem Bauteil, dessen Fügestelle sich in einer speziellen Schutzgaskammer befindet, wird ein hinreichend großer Strom erzeugt, der die Oberfläche des Bauteils auf die Arbeitstemperatur des Lotes bringt. Ein in der Nähe des Lötspaltes deponiertes oder angebotenes Lot wird verflüssigt und fließt durch Kapillarwirkung in den Lötspalt. Nach dem Erstarren des Lotes ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Lötpartnern erzeugt. Als Schutzgas werden Argon oder Stickstoff verwendet.

Der Vorteil der Induktionserwärmung besteht in einer genauen Dosierung der zugeführten Energie. Es ist möglich, der Lötstelle nur so viel Wärme zuzuführen, wie zum Erreichen der Arbeitstemperatur des Lotes notwendig ist. Durch die eingebrachte vergleichsweise niedrige Löttemperatur gegenüber der Liquidustemperatur des Grundwerkstoffes und der geringen Lötzeit werden die benachbarten Bereiche der Lötstelle unwesentlich thermisch beeinflusst, so dass mögliche Werkstoffschädigungen, z.B. durch Grobkornbildung, weitestgehend ausgeschlossen sind.
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