Ultraschallfügen und trennen Leseprobe
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das Lot mit mechanischen Schwingungen von 18 bis 25 kHz <strong>und</strong> Amplituden von 1 bis 25 µm<br />
beaufschlagt. Die dadurch im flüssigen Lot hervorgerufene Kavitation reißt die auf den Fügeflächen<br />
vorhandene Oxidschicht auf. Das Lot benetzt an den durchbrochenen Stellen den Gr<strong>und</strong>werkstoff,<br />
breitet sich unter der Oxidschicht aus <strong>und</strong> löst diese schließlich ab. Da die Oxidschicht nur<br />
unmittelbar in der Kavitationszone vor der schallabstrahlenden Fläche zerstört wird, ist das Werkstück<br />
oder der Schallgeber so zu führen, dass die zu verzinnenden Flächen während des Lötens<br />
direkt den Schwingungen ausgesetzt sind. Die so verzinnten Fügeteile lassen sich anschließend auf<br />
übliche Weise ohne oder unter Verwendung von Kolophonium als Flussmittel löten.<br />
Die Ultraschalllöteinrichtungen bestehen aus dem Ultraschallgenerator <strong>und</strong> dem eigentlichen Lötgerät,<br />
das als Lötgriffel, Lötkolben oder Tauchbad ausgebildet sein kann. Der Lötgriffel setzt sich<br />
aus dem Handgriff, dem Schwinger <strong>und</strong> der starr mit ihm verb<strong>und</strong>enen Lötspitze zusammen. Die<br />
zu lötenden Teile werden zunächst mit einer elektrisch beheizten Vorwärmplatte in einem<br />
Anwärmofen oder durch eine Flamme auf Löttemperatur erwärmt. Anschließend wird der Lötstelle<br />
das Lot zugeführt, das sofort schmilzt <strong>und</strong> in Form eines beweglichen Tropfens auf der Werkstückoberfläche<br />
liegt. Durch Eintauchen der Lötspitze in das geschmolzene Lot wird die gewünschte<br />
Benetzung der Lötflächen erreicht. Zusätzliche streichende Bewegungen des Lötgriffels auf der<br />
Oberfläche des Gr<strong>und</strong>werkstoffs bewirken das weitere Ausbreiten des Lots.<br />
Während der Lötgriffel nur die mechanischen Schwingungen an die erwärmte Lötstelle überträgt,<br />
übernimmt der Ultraschalllötkolben noch zusätzlich die Erwärmung der Lötstelle auf Löttemperatur.<br />
Dazu wird die Kolbenspitze elektrisch oder durch eine Gasflamme erwärmt. Der Ultraschalllötkolben<br />
ist besonders für das Löten von Drähten, Folien, dünnen Blechen <strong>und</strong> Kleinteilen geeignet.<br />
Dagegen werden bei Tauchbädern die Schwingungen von einem fest mit dem Badbehälter verb<strong>und</strong>enen<br />
Schwinger über das flüssige Lot auf das Werkstück übertragen. Außerdem ist es möglich,<br />
das Lotbad mit Eintauchschwingern zu beschallen. Bei beiden Varianten erfolgt das Erwärmen<br />
des Badbehälters von unten durch ein elektrisches Heizelement. Derartige Tauchbäder sind<br />
besonders zum flussmittelfreien Verzinnen von Kabelenden <strong>und</strong> Anschlussfahnen sowie für einfache<br />
Verbindungslötungen <strong>und</strong> Tauchlötungen von Leichtmetallbauteilen geeignet.<br />
Das Ultraschalllöten bietet folgende Vorteile:<br />
• Möglichkeit des Lötens von sonst schwer lötbaren Werkstoffen (z. B. Aluminium <strong>und</strong> Aluminiumlegierungen),<br />
• keine aufwendige Vor- <strong>und</strong> Nachbehandlung der Lötstelle,<br />
• kein Flussmittel erforderlich,<br />
• verbesserte Benetzung durch das Lot, auch in engen Spalten,<br />
• erhöhte Korrosionsbeständigkeit der Lötverbindung, da keine Flussmittelrückstände vorhanden<br />
sind,<br />
• Lotauswahl kann nach der Art der späteren Beanspruchung der Lötverbindungen erfolgen <strong>und</strong><br />
ist nicht abhängig von der Benetzbarkeit des Lotes.<br />
1.2 Entwicklung des Ultraschallschweißens<br />
1.2.1 Ultraschallmetallschweißen<br />
Das Ultraschallschweißen metallischer Werkstoffe wurde 1950 in den USA bei systematischen<br />
Untersuchungen des Widerstandspunktschweißprozesses zur Reduzierung des verhältnismäßig<br />
hohen Übergangswiderstands (Kontaktwiderstands) von Aluminium <strong>und</strong> seinen Legierungen ent-<br />
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