Verständnis der Wirkung von Zwischenschichten auf die Grenzflächentemperatur beim Laserlöten zur Nutzung höherschmelzender Lotwerkstoffe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peer Woizeschke
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424307320

Im Gegensatz zum Schweißen werden beim Löten die zu fügenden Grundwerkstoffe nicht aufgeschmolzen, sondern durch eine Lotschmelze verbunden. Heutzutage ist unter anderem das Laserstrahlhartlöten von verzinkten Stählen durch Kupferbasislot in der Serienproduktion im Automobilbau fest etabliert. Durch die Möglichkeit des gezielten Energieeintrags ist der Laserstrahl ein geeignetes Werkzeug, um Lötverbindungen mit hoher Qualität zu realisieren. Eine Einschränkung liegt in der Festigkeit der Lotwerkstoffe. Da heutzutage nur Lotwerkstoffe eingesetzt werden können, die niedrigere Schmelztemperaturen als die zu fügenden Grundwerkstoffe aufweisen, ist die erreichbare Festigkeit werkstoffspezifisch oft begrenzt. Insbesondere beim Laserlöten von Aluminium existiert daher beispielsweise der Wunsch nach höherfesten Aluminiumbasisloten. Die Liquidustemperatur aluminiumbasierter Lotwerkstoffe liegt jedoch nur geringfügig oder nicht unter der Solidustemperatur des Aluminiumgrundwerkstoffes, sodass bisher keine ausreichenden Prozessfenster vorliegen. Bisherige Anstrengungen verfolgten die Verringerung der Schmelztemperatur des Lotes anhand der Zusammensetzung. Dieses Vorhaben verfolgt hingegen die Erweiterung des Prozessfensters beim Laserlöten zu Lotwerkstoffen, die gleich- oder höherschmelzend sind als die Grundwerkstoffe. Das Vorhaben basiert dabei auf der Hypothese, dass Zwischenschichten über ihre Schmelz- und Verdampfungsenthalpien sowie aufgrund fluiddynamischer Effekte hinsichtlich des Benetzungs- und Spreitungsverhaltens die Grenzflächentemperatur zwischen Lot und Grundwerkstoff derart begrenzen können, dass bei geeigneter Prozessführung ein ausreichendes Prozessfenster resultiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen