Warum Atmosphärenkontrolle unerlässlich ist
Bei der Löttemperatur reagiert Titan heftig mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Der oberflächliche Oxidfilm verhindert, dass geschmolzener Füllstoff die Verbindung benetzt, und absorbierte Gase verspröden das Metall. Flussmittel können nicht verwendet werden, da sie mit Titan selbst reagieren.
Die Lötatmosphäre muss daher ein Vakuum von besser als etwa 10-4 mbar oder ein hochreines Inertgas wie Argon sein. Unter diesen Bedingungen löst sich das Oxid auf oder zerfällt und das Zusatzmetall kann die Oberfläche benetzen.
Vakuumlöten als optimale Methode
Vakuumlöten ist die bevorzugte Methode für Titan, da das Vakuum sowohl die Oberfläche schützt als auch die Desoxidation bei Temperatur fördert. Die Teile werden gereinigt, mit dem Füllstoff zusammengefügt und in einem Vakuumofen auf die Löttemperatur erhitzt, die je nach Füllstoff typischerweise 850 bis 1000 Grad Celsius beträgt.
Der kontrollierte Heiz- und Kühlzyklus erzeugt einwandfreie Verbindungen mit minimaler Verformung, und für wiederholbare Qualität können mehrere Baugruppen in einer Ofenladung gelötet werden.
Auswahl des Zusatzwerkstoffes
Titan-basierte Fülllegierungen wie Ti-Zr-Cu-Ni sind die erste Wahl, da sie sich elektrochemisch an das Grundmetall anpassen und Verbindungen mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erzeugen. Füllstoffe auf Silber--Basis werden verwendet, wenn niedrigere Löttemperaturen erforderlich sind, und Füllstoffe auf Aluminium---Basis eignen sich für Baugruppen mit niedrigen{7}Temperaturen.
Der Spachtel muss mit der Betriebstemperatur der Fuge verträglich sein. Füllstoffe auf Titan--Basis erzeugen Verbindungen, die Temperaturen bis etwa 400 bis 500 Grad Celsius standhalten, während Silber- und Aluminium-Füllstoffe auf niedrigere Temperaturen beschränkt sind.
Oberflächenvorbereitung und Fugengestaltung
Vor dem Löten müssen die Oberflächen fett-, oxid- und zunderfrei sein. Die Standardvorbereitung besteht aus dem Entfetten und anschließendem Beizen in einer Flusssäure--Salpetersäuremischung. Anschließend müssen die Teile mit sauberen Handschuhen angefasst werden.
Der Fugenabstand wird typischerweise zwischen 0,05 und 0,15 Millimetern gehalten, damit der Füllstoff durch die Kapillarwirkung vollständig durch die Fuge gezogen wird. Das Design muss die Platzierung von Füllstoffen ermöglichen und eingeschlossene Volumina vermeiden, in denen sich Gase ansammeln könnten.
Lötzyklus und Post-Lötbehandlung
Der Lötzyklus umfasst eine langsame Erwärmungsphase, um ein Ausgasen zu ermöglichen, ein Halten auf Löttemperatur, damit der Füllstoff fließen kann, und eine kontrollierte Abkühlphase, um Verformungen und Restspannungen zu begrenzen. Für gleichbleibende Ergebnisse ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Ofenbeschickung unerlässlich.
Nach dem Löten werden die Verbindungen durch visuelle Prüfung, Maßkontrolle und bei Bedarf durch Röntgen- oder Ultraschallprüfung überprüft. Bei kritischen Verbindungen in der Luft- und Raumfahrt kann eine Diffusionsbehandlung nach dem Löten die Duktilität der Verbindung verbessern.
Häufig gestellte Fragen
F: Warum wird beim Hartlöten von Titan kein Flussmittel verwendet?
A: Titan reagiert mit Flussmittelchemikalien, daher muss das Löten im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre statt mit Flussmittel erfolgen.
F: Was ist die beste Lötmethode für Titan?
A: Vakuumlöten ist die zuverlässigste Methode, da es die Oberfläche schützt und die Desoxidation bei Temperatur fördert.
F: Welches Zusatzmetall wird zum Titanlöten verwendet?
A: Titan-basierte Füllstoffe wie Ti-Zr-Cu-Ni werden bevorzugt, mit silber-basierten Füllstoffen für den Einsatz bei niedrigeren{5}}Temperaturen.
F: Welcher Gelenkabstand wird empfohlen?
A: Ein Abstand von 0,05 bis 0,15 Millimeter ermöglicht eine vollständige Füllung der Fuge durch die Kapillarwirkung.
F: Bei welcher Temperatur wird Titan gelötet?
A: Die Löttemperatur beträgt je nach Zusatzwerkstoff typischerweise 850 bis 1000 Grad Celsius.
