Hartlöten von Hartmetall-Stahl-Verbindungen: Professionelle Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen

 

Das Hartlöten von Hartmetall-Stahl-Verbindungen gehört zu den anspruchsvollen Fügetechniken in der modernen Industrie. Bei dieser Verbindungstechnik werden zwei Werkstoffe mit grundlegend unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften dauerhaft und belastbar miteinander verbunden. Hartmetall zeichnet sich durch extreme Härte und Verschleißfestigkeit aus, während Stahl Zähigkeit und Flexibilität bietet – eine Kombination, die in Werkzeugen, Schneidplatten und Verschleißteilen unverzichtbar ist.

Warum Hartmetall-Stahl-Verbindungen hartlöten?

Die Verbindung von Hartmetall mit Stahl durch Hartlöten bietet entscheidende Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren. Die Temperaturen beim Hartlöten liegen unterhalb der Schmelztemperatur der Grundwerkstoffe, wodurch deren Gefüge und Eigenschaften weitgehend erhalten bleiben. Besonders bei Hartmetall ist dies kritisch, da zu hohe Temperaturen zu Rissbildung und Festigkeitsverlust führen können.

Die richtige Lotauswahl für Hartmetall-Stahl-Verbindungen

Die Auswahl des passenden Hartlots ist entscheidend für die Qualität der Verbindung. Für Hartmetall-Stahl-Verbindungen haben sich verschiedene Lotlegierungen bewährt, die je nach Anforderungsprofil zum Einsatz kommen.

 

Silberlot – Der vielseitige Klassiker

Silberlot zählt zu den am häufigsten verwendeten Hartloten für Hartmetall-Stahl-Verbindungen. Mit Silbergehalten zwischen 25% und 56% bieten diese Lote eine niedrige Löttemperatur sowie sehr gute Fließeigenschaften und Benetzungsverhalten. Die Verarbeitungstemperaturen liegen typischerweise zwischen 650°C und 810°C, wodurch die thermische Belastung der Fügepartner minimiert wird. Silberlote zeichnen sich durch hohe Festigkeit, gute Duktilität und exzellente Korrosionsbeständigkeit aus. Besonders bei dünnwandigen Hartmetallschneiden oder filigranen Werkzeuggeometrien sind Silberlote aufgrund ihrer niedrigen Arbeitstemperatur die erste Wahl. Die entstehenden Verbindungen weisen geringe Eigenspannungen auf, was das Risiko von Rissbildungen im spröden Hartmetall erheblich reduziert.

 

Messinglot – Wirtschaftlich bei höherer Arbeitstemperatur

Messinglot, eine Legierung aus Kupfer und Zink, stellt eine kostengünstige Alternative für Hartmetall-Stahl-Verbindungen dar. Mit Arbeitstemperaturen zwischen 850°C und 950°C liegt Messinglot im höheren Temperaturbereich. Es eignet sich besonders für Bauteile, bei denen die höhere Wärmeeinbringung unkritisch ist. Messinglote bieten eine gute mechanische Festigkeit. Sie sind aufgrund der geringen Lotkosten besonders wirtschaftlich bei der Fertigung großer Stückzahlen. Typische Anwendungen sind vollflächig mit Hartmetall belegte Föderschnecken oder Mischerflügel für abrasive Materialien.

 

Neusilberlot – Die hochfeste Legierung

Neusilberlot ist eine Legierung auf Basis von Kupfer-Nickel-Zink, die sich durch besondere Eigenschaften auszeichnet. Trotz der Bezeichnung "Neusilber" enthält dieses Lot kein Silber, sondern verdankt seinen Namen der silberähnlichen Farbe. Mit einer Arbeitstemperatur von ca. 900°C liegt Neusilberlot im höheren Temperaturbereich. Es bietet eine sehr hohe Festigkeit und Zähigkeit der Lötverbindung.

 

Hochtemperaturlote für extreme Anforderungen

Kupfer-Mangan-Nickel-Lote und Kupfer-Mangan-Kobalt-Lote bieten höhere Festigkeiten und eignen sich für Anwendungen mit hohen mechanischen Belastungen. Die Arbeitstemperaturen liegen hier zwischen 900°C und 1100°C. Sie werden vorzugsweise mittels Induktion oder im Schutzgas verarbeitet und finden Anwendung bei Werkzeugen, die im Straßenbau oder Bergwerkbau zum Einsatz kommen.

 

Schichtlotfolien auf Silberbasis – Präzision für höchste Ansprüche

Schichtlote eine bewährte Lösung für besonders anspruchsvolle Hartmetall-Stahl-Verbindungen stellen Schichtlotfolien dar. Diese Bandlote bestehen aus dünnen mehrlagigen Metallfolien mit exakt definierter Zusammensetzung und Dicke, typischerweise zwischen 0,3 mm und 0,4 mm.

Als Lot-Legierungen verwendet man in der Regel eine 49%ige Silberlotfolie (Ag 449), welche mit Mangan und Nickel legiert ist und eine Mittelschicht aus Kupfer oder auch Nickel..  

Schichtlotfolien bieten entscheidende Vorteile gegenüber konventionellen Lotformen:

• Präzise Lotmengendosierung: Die gleichmäßige Foliendicke gewährleistet eine reproduzierbare Lotmenge und damit konstante Spaltbreiten. Dies ist besonders bei der Serienfertigung von höchster Bedeutung.
• Mehrschichtige Systeme: Spezielle Schichtlotfolien mit unterschiedlichen Lagen, ist in der Regel eine dreilagige Silberlot-Lotfolie mit einer Kupfermittelschicht. Diese schmilzt im Lötvorgang nicht auf und ermöglicht somit die Kompensation von Wärmeausdehnungsunterschieden zwischen Hartmetall und Trägerwerkstoff. 
• Optimierte Platzierung: Schichtlotfolien lassen automatisiert als Band in den Lötprozess zuführen oder auf Maß vorgefertigt als Lotfolienabschnitt verwenden. Passgenau zugeschnitten und positioniert, sind sie besonders bei komplexen Geometrien oder großflächigen Verbindungen von Vorteil.

Bei der Verwendung von Schichtlotfolien erfolgt das Löten üblicherweise mittels Induktion. 

 

Die Bedeutung von Flussmitteln beim Hartlöten

 

Flussmittel spielen eine entscheidende Rolle beim erfolgreichen Hartlöten von Hartmetall-Stahl-Verbindungen. Sie erfüllen mehrere wichtige Funktionen: Sie entfernen Oxidschichten von den Fügeoberflächen, verhindern Neuoxidation während des Lötvorgangs und verbessern die Benetzung und Kapillarwirkung des flüssigen Lots. 

Für Hartmetall-Stahl-Verbindungen kommen für Lötungen mit Silberlot typischerweise Flussmittel der Typen FH 10 B, FH 12 B zum Einsatz, die je nach Arbeitstemperatur in verschiedenen Zusammensetzungen verfügbar sind. Neusilber- und Messinglote werden mit Flussmittel des Typs FH 20 oder F 21 verarbeitet. Bei Temperaturen bis 800°C eignen sich Standard-Flussmittel, während für höhere Temperaturen spezielle Hochtemperatur-Flussmittel mit erhöhter thermischer Stabilität erforderlich sind. Moderne fluoridhaltige Flussmittel bieten besonders aggressive Reinigungswirkung und sind ideal für schwer benetzbare Oberflächen.

Nach dem Lötvorgang müssen Flussmittelrückstände sorgfältig entfernt werden, da sie korrosiv wirken können. Dies erfolgt durch mechanisches Abbürsten, Sandstrahlen oder chemische Reinigungsverfahren mit warmem Wasser oder speziellen Reinigungslösungen.

 

Technische Herausforderungen beim Hartlöten

Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Hartmetall und Stahl stellen eine zentrale Herausforderung dar. Beim Abkühlen entstehen thermische Spannungen in der Fügezone, die zu Rissen führen können. Professionelle Lötverfahren berücksichtigen dies durch:

• Angepasste Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten
• Induktionslötung mit angepasstem Induktor für gleichmäßige Erhitzung
• Löten mittels pyrometrischer Überwachung der Bauteiltemperatur
• Verwendung von Schichtlotfolien zur Spannungsreduzierung
• Optimierte Lotspaltgeometrie und Konstruktion
• Kontrollierte Atmosphären (Vakuum, Schutzgas) zur Oxidationsvermeidung
• beim Löten an Atmosphäre Einsatz geeigneter Flussmittel für optimale Benetzung

Anwendungsbereiche für hartgelötete Hartmetall-Stahl-Verbindungen

Die Kombination aus hartem, verschleißfestem Hartmetall und zähem Stahlkörper findet sich in zahlreichen industriellen Anwendungen:

• Zerspanungswerkzeuge mit Hartmetallschneiden
• Bohrkronen und Fräswerkzeuge
• Verschleißschutzkomponenten im Bergbau und in der Landwirtschaft
• Umformwerkzeuge für die Massenproduktion
• Präzisionswerkzeuge für die Holz- und Metallbearbeitung

Qualitätssicherung und Prüfung

Hochwertige Hartmetall-Stahl-Verbindungen erfordern sorgfältige Qualitätskontrollen. Neben visuellen Inspektionen kommen zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Ultraschallprüfung oder Röntgenuntersuchung zum Einsatz. Mechanische Tests wie Biegeversuche und Scherprüfungen validieren die Festigkeit der Verbindung.

Sonderlote Ihr Partner für professionelles Hartlöten

Bei Sonderlote finden Sie ein umfassendes Sortiment hochwertiger Hartlote für die anspruchsvolle Verbindung von Hartmetall und Stahl. Von klassischem Silberlot über wirtschaftliches Messinglot bis hin zu speziellem Neusilberlot – unsere Produkte erfüllen höchste Qualitätsstandards und ermöglichen reproduzierbare, belastbare Verbindungen für industrielle Anwendungen.

 

Unser Produktportfolio umfasst:

• Silberlot in verschiedenen Zusammensetzungen für unterschiedliche Temperaturbereiche
• Messinglote für wirtschaftliche Großserienproduktion
• Neusilberlote für hochfeste Verbindungen
• Flussmittel für optimale Benetzung und Oxidationsschutz

Wir liefern diese Hartlote in unterschiedlichen Formen:

• Silberlotfolien als Lotband auf Spule, Pappkern oder auf Maß geschnitten
• Schichtlotfolien als Lotband auf Spule, Pappkern oder auf Maß geschnitten
• Lotdrähte
• Lotstäbe blank und mit Flussmittelmantel
• Lotpaste

Mit der richtigen Materialauswahl und fachgerechter Verarbeitung entstehen Hartmetall-Stahl-Verbindungen, die hohen mechanischen Belastungen standhalten. Unsere Experten beraten Sie gerne bei der Auswahl des optimalen Lotmaterials, des passenden Flussmittels und der geeigneten Verarbeitungstechnik für Ihre spezifische Anwendung.

 

Benötigen Sie Beratung zur optimalen Lotauswahl für Ihre Hartmetall-Stahl-Verbindungen? Wir unterstützten Sie gerne bei der Auswahl des passenden Materials für Ihre spezifische Anwendung.