Prüfmöglichkeiten für gelötete Hartmetallverbindungen

Die anwendbaren Möglichkeiten zur Prüfung von Hartlötverbindungen sind abhängig von Geometrie, Materialpaarungen und Abmessungen der gelöteten Bauteile. Grundsätzlich unterscheiden sich die Prüfungsarten zwischen zerstörender und nicht zerstörender Prüfung. Sie sind in den europäischen Normen EN 12797 und EN 12799 näher beschrieben.

• 12797 Scherzugprüfung Absolute Aussage zur Qualitätslage, direkte Funktion der Lötqualität.
• 12797 Zugprüfung Absolute Aussage zur Qualitätslage, direkte Funktion der Lötqualität
• 12797 Metallographische sehr hohe Aussagekraft, es lassen sich Untersuchung viele Einflüsse isolieren.
• 12797 Härteprüfung Je nach Material Rückschluss auf Temperaturführung im Lötprozess.
• 12797 Schälprüfung
• 12797 Biegeprüfung
• 12799 Sichtprüfung Qualitativ, begrenzte Aussagefähigkeit in Abhängigkeit der Lotzuführung
• 12799 Ultraschallprüfung Quantifizierung der Benetzungsfläche möglich, begrenzt einsetzbar
• 12799 Durchstrahlungsprüfung- hohe Investitionskosten, Rückschlüsse auf Poren und Fehlstellen
• 12799 Eindringprüfung
• 12799 Dichtheitsprüfung für Rohre, Behälter
• 12799 Überdruckprüfung für Rohre, Behälter
• 12799 Thermographie hohe Investitionskosten, Rückschlüsse auf Benetzungsgrad

Zur grundsätzlichen Feststellung der Qualität des bestehenden Lötprozesses, bei Qualitätsproblemen oder beim Anfahren neuer Anlagen und zur zielgerichteten Verbesserung der Prozessqualität bieten sich zerstörende Prüfungen mit größeren Stichproben wegen ihrer sehr hohen Aussagekraft an. Ist erst ein hoher Qualitätslevel eingestellt, kann mit reduziertem Prüfaufwand die Qualität durch Anwendung der statistischen Qualitätskontrolle gehalten werden. Die Auswahl der Prüfmethoden, ihre Anwendbarkeit, die sinnvolle Stichprobengröße und ihre Anzahl sind sehr abhängig vom Bauteil, dem Lötprozess, der spezifizierten Anforderungen der Kunden, der Zielsetzung der Prüfung und der Wirtschaftlichkeit. Sie sind individuell festzulegen

Visuelle Prüfung der Lotnähte

Eine gut aussehende Hohlkehle bedeutet nicht zwangsläufig auch eine sehr gute Lötqualität. Sind aber verstärkt Poren sichtbar, lässt sich umgekehrt eine Qualitätsverschlechterung attestieren. Poren könnten Flussmitteleinschlüsse oder eine Überhit zung des Lotes als Ursache haben. Flussmitteleinschlüsse treten verstärkt auf, wenn der Lötbereich nicht mindestens bis auf Arbeitstemperatur des Lotes durchwärmt wurde. Im dann dickflüssigen Lot können die Flussmittelrückstände dann nicht mehr so leicht an die Oberfläche gespült werden Wird das Lot überhitzt, kommt es zum „Kochen“. Das Legierungselement Zink hat einen sehr niedrigen Dampfdruck und dampft. Die wird verstärkt ver Zink-Dampfblasen bleiben als Pore zurück im erstarrten Lot.

Zerstörende Abscherversuche

Durch Abscherversuche lässt sich die maximale Belastbarkeit der Lötverbindung messen. Die Ergebnisse spiegeln die Summe aller Einflüsse des Designs der Fügepartner und des Lötprozesses geeignet die Lötqualität wieder und sind dadurch quantitativ darzustellen.

Metallographische Untersuchungen

Durch metallographische Präparation einer Fügestelle und ihrer Untersuchung im Lichtmikroskop lassen sich sehr viele Einflussfaktoren isolieren. Diese Untersuchungsmethode erlangt hierdurch eine sehr hohe Aussagekraft.

Visuelle Prüfung des Rücklaufs defekter Werkzeuge

Verschleiss oder Überbeanspruchung der Werkzeuge führen zu Ausfällen einzelner Sägezähne. Vielfach werden solche Werkzeuge generalüberholt und neue Sägezähne auf das alte Stammblatt gelötet. Durch Beurteilung des Lotbereiches abgebrochener Zähne lassen sich u.U. rückwirkend weise auf den Lötprozess ableiten. Die Summe aller beschriebenen Einflussgrößen der verwendeten Werkstoffe, der Geometrie, des Lotes und Flussmittels, des Fügeprozesses und die Lebensgeschichte des Werkzeuges im Einsatz bestimmen die Lebensdauer des Werkzeuges und sein Schadensbild. Wegen der Komplexität der Zusammenhänge ist eine solche Beurteilung im Kontext der Werkzeughistorie sehr sorgfältig vorzunehmen.

Bruchlinien im Hartmetall

Bruchlinien im Hartmetall zeugen von einer Überbelastung der Hartmetalle. Mögliche Ursachen können sein:

• Qualität der Hartmetalle
• ungünstige Krafteinleitung wegen Geometrie des Fügebereiches und der Fügepartner
• zu hohe innere Spannungen im Hartmetall wegen zu geringem Lotspalt oder fehlender vollständiger Cu-Zwischenschicht.

Abriss zwischen Lot und Fügepartner

Abriss zwischen Hartmetall und Lot oder Stammblatt und Lot deutet auf eine unzureichende Lotbenetzung hin. Mögliche Ursachen können sein:

• Fügepartner war nicht auf Arbeitstemperatur des Lotes,
• zu wenig oder falsches Flussmittel beim Löten,
• zu lange Lötzeit.
• Überbelastung des Hartmetalls durch ungünstige Krafteinleitung oder Qualitätsproblem des Hartmetalls.
• Kontur in der Ecke zwischen Stammblatt und Hartmetall nicht identisch.
• die Geometrie Hartmetall-Stammblatt in der Ecke ist nicht konturgenau.
• der Anpressdruck beim Löten war zu groß, wodurch das Lot im flüssigen Zustand herausgepresst wurde und der verbleibende Lotspalt zwischen Kupfer und Hartmetall gegen Null tendiert
• die Lotfolie wurde nicht im Rückenbereich bis zur Hohlkehle durchgeführt, es kam zum Anriss

Abriss in der Kupferzwischenschicht

Abriss in der Kupferzwischenschicht ist die „Sollbruchstelle“ der Lötung. Im Vergleich zum Lot und den Fügepartnern hat die Cu-Zwischenschicht die geringsten Festigkeitswerte. Diese gewollte Eigenschaft ermöglicht erst den Spannungsabbau nach dem Lötprozess. Für Abrisse die deutlich vor einer durchschnittlichen Werkzeuglebensdauer sind mögliche Ursachen:

• Überbelastung der Werkzeuge,
• zu geringem Lotspalt oder falsche Dicke der Cu-Zwischenschicht
• angelöste Cu-Zwischenschicht wegen Überhitzung beim Lötprozess
• zu geringe erzielte Benetzungsfläche.

Poröse Abrissflächen im Lot

Poröse Abrissflächen im Lot zeugen von einer reduzierten Festigkeit der Lötverbindung. Mögliche Ursachen können sein:

• Überhitzung des Lotes beim Lötvorgang,
• Überhitzung des Flussmittels beim Lötvorgang,
• Einschluss von Flussmittelresten im Lotspalt,
• uu wenig Lotangebot im Lotspalt