Ultraschallfügen und trennen Leseprobe

das Lot mit mechanischen Schwingungen von 18 bis 25 kHz und Amplituden von 1 bis 25 µm
beaufschlagt. Die dadurch im flüssigen Lot hervorgerufene Kavitation reißt die auf den Fügeflächen
vorhandene Oxidschicht auf. Das Lot benetzt an den durchbrochenen Stellen den Grundwerkstoff,
breitet sich unter der Oxidschicht aus und löst diese schließlich ab. Da die Oxidschicht nur
unmittelbar in der Kavitationszone vor der schallabstrahlenden Fläche zerstört wird, ist das Werkstück
oder der Schallgeber so zu führen, dass die zu verzinnenden Flächen während des Lötens
direkt den Schwingungen ausgesetzt sind. Die so verzinnten Fügeteile lassen sich anschließend auf
übliche Weise ohne oder unter Verwendung von Kolophonium als Flussmittel löten.
Die Ultraschalllöteinrichtungen bestehen aus dem Ultraschallgenerator und dem eigentlichen Lötgerät,
das als Lötgriffel, Lötkolben oder Tauchbad ausgebildet sein kann. Der Lötgriffel setzt sich
aus dem Handgriff, dem Schwinger und der starr mit ihm verbundenen Lötspitze zusammen. Die
zu lötenden Teile werden zunächst mit einer elektrisch beheizten Vorwärmplatte in einem
Anwärmofen oder durch eine Flamme auf Löttemperatur erwärmt. Anschließend wird der Lötstelle
das Lot zugeführt, das sofort schmilzt und in Form eines beweglichen Tropfens auf der Werkstückoberfläche
liegt. Durch Eintauchen der Lötspitze in das geschmolzene Lot wird die gewünschte
Benetzung der Lötflächen erreicht. Zusätzliche streichende Bewegungen des Lötgriffels auf der
Oberfläche des Grundwerkstoffs bewirken das weitere Ausbreiten des Lots.
Während der Lötgriffel nur die mechanischen Schwingungen an die erwärmte Lötstelle überträgt,
übernimmt der Ultraschalllötkolben noch zusätzlich die Erwärmung der Lötstelle auf Löttemperatur.
Dazu wird die Kolbenspitze elektrisch oder durch eine Gasflamme erwärmt. Der Ultraschalllötkolben
ist besonders für das Löten von Drähten, Folien, dünnen Blechen und Kleinteilen geeignet.
Dagegen werden bei Tauchbädern die Schwingungen von einem fest mit dem Badbehälter verbundenen
Schwinger über das flüssige Lot auf das Werkstück übertragen. Außerdem ist es möglich,
das Lotbad mit Eintauchschwingern zu beschallen. Bei beiden Varianten erfolgt das Erwärmen
des Badbehälters von unten durch ein elektrisches Heizelement. Derartige Tauchbäder sind
besonders zum flussmittelfreien Verzinnen von Kabelenden und Anschlussfahnen sowie für einfache
Verbindungslötungen und Tauchlötungen von Leichtmetallbauteilen geeignet.
Das Ultraschalllöten bietet folgende Vorteile:
• Möglichkeit des Lötens von sonst schwer lötbaren Werkstoffen (z. B. Aluminium und Aluminiumlegierungen),
• keine aufwendige Vor- und Nachbehandlung der Lötstelle,
• kein Flussmittel erforderlich,
• verbesserte Benetzung durch das Lot, auch in engen Spalten,
• erhöhte Korrosionsbeständigkeit der Lötverbindung, da keine Flussmittelrückstände vorhanden
sind,
• Lotauswahl kann nach der Art der späteren Beanspruchung der Lötverbindungen erfolgen und
ist nicht abhängig von der Benetzbarkeit des Lotes.
1.2 Entwicklung des Ultraschallschweißens
1.2.1 Ultraschallmetallschweißen
Das Ultraschallschweißen metallischer Werkstoffe wurde 1950 in den USA bei systematischen
Untersuchungen des Widerstandspunktschweißprozesses zur Reduzierung des verhältnismäßig
hohen Übergangswiderstands (Kontaktwiderstands) von Aluminium und seinen Legierungen ent-
5