Hart- und Weichlöten

Nur der Zusatz schmilzt: ein niedriger schmelzender Zusatz fließt in einen engen Spalt

Beim Hart- und Weichlöten werden Teile mit einem geschmolzenen Zusatzmetall verbunden, das in die Fuge fließt und erstarrt, ein bisschen wie Heißkleber aus Metall. Die Teile selbst schmelzen nie, daher lassen sich empfindliche, dünne oder verschiedenartige Metalle verbinden. Jede Leiterplatte wird gelötet, und die meisten Klimaleitungen werden hartgelötet.

Foto: U.S. Navy, Public domain, via Wikimedia Commons

Hartlöten · Querschnitt eines Rohrs in einem Fitting, mit einer Leiter, welches Metall schmilztDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die Leiter rechts zeigt, was Weichlöten, Hartlöten und Schweißen unterscheidet.

So funktioniert es

Reinigen und Flussmittel auftragen. Die Oberflächen werden gereinigt und mit Flussmittel bestrichen (einer Paste, die Oxidschichten löst und Luft fernhält). Das Lot haftet nur auf sauberem Metall.
Die Fuge erhitzen. Ein Brenner, Ofen, eine Induktionsspule oder ein Lötkolben erwärmt beide Teile gleichmäßig. Sie müssen heißer werden als der Schmelzpunkt des Lots, aber deutlich unter ihrem eigenen bleiben.
Zusatzwerkstoff zuführen. Der Lotstab oder -draht berührt die heiße Fuge und schmilzt bei Kontakt. Die Wärme sollte von den Teilen kommen, nicht direkt von der Flamme, damit das Lot zum heißesten Metall hin fließt.
Die Kapillarwirkung nutzen. Das flüssige Lot benetzt (breitet sich aus über) die sauberen Flächen und wird in den engen Spalt gesaugt, sogar bergauf. Das funktioniert nur bei engem Spalt, beim Hartlöten grob 0,05–0,15 mm.
Abkühlen und reinigen. Das Lot erstarrt zu einer dünnen, mit beiden Teilen verbundenen Schicht mit einer kleinen Kehle (einer gekrümmten Raupe) am Rand. Restliches Flussmittel wird abgewaschen, weil es Korrosion verursachen kann.

Hartlöten oder Weichlöten? Der offizielle Unterschied ist nur die Temperatur. Beim Weichlöten schmelzen die Lote unter 450 °C, etwa Zinnlegierungen bei rund 180–230 °C. Beim Hartlöten schmelzen die Lote über 450 °C, oft 600–900 °C bei Silber- oder Kupfer-Phosphor-Legierungen, und die Verbindungen sind viel fester.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Fast jede Metallpaarung, auch verschiedenartige (Kupfer mit Stahl, Hartmetall mit Stahl); Keramik mit Speziallot
Typische Teile: Installations- und Klimarohre, Wärmetauscher, hartmetallbestückte Werkzeuge, Leiterplatten, Fahrradrahmen mit Muffen
Bauteilgröße: Von Chipanschlüssen unter 1 mm bis zu Wärmetauschern von einem Meter oder mehr, im Ofen gelötet
Präzision: Gut: Die Teile schmelzen nicht, daher bleiben Baugruppen meist innerhalb weniger zehntel Millimeter, im Ofen besser
Oberfläche: Eine glatte, dünne Kehle am Rand der Fuge; Flussmittelreste müssen entfernt werden
Geeignete Losgröße: Einzelstücke von Hand bis zu Millionen Verbindungen pro Tag in Öfen und Reflow-Öfen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Zehn Dollar für einen Brenner oder Lötkolben; zehntausende bis hunderttausende für Öfen und Reflow-Linien
Geschwindigkeit: Sekunden bis eine Minute pro Verbindung von Hand; ein Ofen oder Reflow-Ofen erzeugt in einem Durchlauf von einigen Minuten tausende Verbindungen

Stärken und Grenzen

Stärken

Verbindet verschiedenartige Metalle und dünne Teile, die beim Schweißen durchbrennen würden
Die Teile schmelzen nicht, daher gibt es wenig Verzug oder Schaden
Viele Verbindungen gleichzeitig im Ofen
Saubere, dichte Verbindungen, die Wärme und Strom gut leiten

Grenzen

Die Verbindungen sind schwächer als die Teile, besonders bei Weichlötungen
Braucht enge, saubere Spalte und sorgfältige Vorbereitung
Flussmittelreste können korrodieren und müssen entfernt werden
Verliert bei hoher Temperatur an Festigkeit, daher nicht für heißen Einsatz

Wo es eingesetzt wird

ElektronikJedes Bauteil auf einer Leiterplatte (Weichlöten)
Sanitär und KlimatechnikKupferwasserrohre (weichgelötet), Klima- und Kältemittelleitungen (hartgelötet)
AutomobilbauAluminiumkühler und -kondensatoren (Ofenlöten)
WerkzeugeHartmetallspitzen an Sägeblättern und Bohrern (hartgelötet)
Schmuck und InstrumenteSilber- und Goldstücke, Blechblasinstrumente aus Messing
FahrräderKlassische Stahlrahmen mit Muffen (hartgelötet)

So erkennen Sie es

Eine dünne, glatte Kehle in anderer Farbe am Rand der Fuge: silbernes Lot oder eine gold-, silber- oder kupferfarbene Hartlotlinie.
Teile, die sich überlappen oder ineinanderstecken (Rohr in Muffe, Muffen), statt Kante an Kante zu stoßen.
Keine Schweißriffeln und keine angeschmolzenen Kanten an den Teilen.
Auf Leiterplatten: glänzende kleine Lotkegel um jeden Bauteilanschluss.

Im Vergleich mit

Lichtbogenschweißen7.1schmilzt die Teile selbst, sodass die Verbindungen fester sind und Hitze besser aushalten, der Verzug aber größer ist.Ultraschallschweißen7.7verbindet Metalle ebenfalls ohne Schmelzen, mit Vibration; es ersetzt oft das Löten bei Drähten und Batteriefahnen.Explosionsschweißen7.8eine weitere Möglichkeit, verschiedenartige Metalle zu verbinden, aber für große Platten statt kleiner Verbindungen.

Ansehen

James Sword Engineering · Wie sich die drei Verbindungsverfahren unterscheiden, für Einsteiger

Lucas-Milhaupt · Warum ein enger Spalt das Lot durch die Fuge zieht

Lucas-Milhaupt · Eine hartgelötete Kupferrohrverbindung, von Anfang bis Ende

Eurocircuits · Leiterplatten, in einem Reflow-Ofen gelötet

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Hartlöten — Fotos vom Brennerhartlöten und hartgelöteten Verbindungen
Wikipedia: Löten — Handlöten, Lötstellen auf Leiterplatten und Kupferrohren
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Das Lot schmilzt, die Teile nie. Das unterscheidet Hart- und Weichlöten vom Schweißen.
Ein enger, sauberer Spalt mit Flussmittel lässt die Kapillarwirkung das Lot durch die ganze Fuge ziehen.
Unter 450 °C spricht man vom Weichlöten; über 450 °C vom Hartlöten, das viel fester ist.