Das Fügen von Aluminium
Aluminium kann vielfältig verarbeitet werden. Neben herkömmlichen Arbeiten wie dem Lackieren von Aluminium gehören dazu unterschiedliche Fügetechniken:
- das Kleben von Aluminium
- das Weichlöten von Aluminium
- das Hartlöten von Aluminium
- das Schweißen von Aluminium
Was ist das Löten überhaupt?
Um die Besonderheiten, die beim Löten von Aluminium zu beachten sind, besser zu verstehen, ist es wichtig zu verstehen, was das Löten eigentlich bedeutet und wo die Unterschiede zum Schweißen liegen.
Dazu stellen wir uns einen Schwamm vor, der das Metall verkörpert. Wasser ist unser “Ersatz” für das Lot, also den Lötdraht wie Lötzinn. Nun gehen wir zudem davon aus, dass bei uns Temperaturen vorherrschen, die dafür verantwortlich sind, dass der gewöhnliche Aggregatszustand von Wasser gefroren ist.
Der Vorgang beim Löten
Beim Löten wird das Lot erhitzt und verflüssigt. Es kann nun wie das flüssige Wasser in den Schwamm eindringen. Setzt man so zwei Schwämme zusammen und bringt sie unter den Gefrierpunkt, “verkleben” sie durch das gefrierende Wasser miteinander. Da das Wasser gleichzeitig in den Schwamm eingedrungen ist, ist die Verbindung relativ fest, jedoch nicht beliebig stark belastbar.
Der Vorgang beim Schweißen
Beim Schweißen dagegen würden wir die beiden Kunststoffschwämme an der Oberfläche anschmelzen und zusätzlich geschmolzenen Kunststoff zwischen zwei so geschmolzene Schwammkanten einbringen, sodass genug Kunststoff vorhanden ist, dass beide Schwämme miteinander verbunden werden können.
Unterschiede beider Verfahren
Beim Löten werden das oder die Werkstücke so weit erhitzt, dass sich die Poren gut öffnen und das ebenfalls bei diesem Vorgang geschmolzene Lot in diese Poren eindringen und wieder erstarren kann. So entsteht eine verhältnismäßig starke Verbindung, die aber wieder gelöst werden kann. Entweder durch erneutes Erhitzen oder durch starke mechanische Krafteinwirkung.
Beim Schweißen dagegen werden das oder die Werkstücke ebenfalls verflüssigt – wie der Schweißdraht. Dann werden beide Materialien miteinander vermischt; es entsteht eine Verschmelzung aller Komponenten (ein oder zwei Werkstücke und Schweißdraht miteinander).
Diese Verbindung kann nur durch Schneiden (Brennschneiden, Trennschneiden usw.) oder durch extrem massive mechanische Krafteinwirkung getrennt werden. Jedoch reißt das Material und kann nicht wirklich wie vorher getrennt werden.
Das Löten von Aluminium
Beim Löten von Aluminium wie beispielsweise einem Alurohr mit einem anderen Alurohr wird nichts anderes gemacht. Um jedoch die Besonderheiten beim Löten (und übrigens auch beim Aluminiumschweißen) zu verstehen, ist es notwendig, die Eigenschaften von Aluminium zu kennen.
Das Problem: die Oxidschicht auf dem Aluminium
Wie andere Metalle auch, korrodiert und oxidiert Aluminium unter bestimmten Voraussetzungen. Gelangt Aluminium in direkten Kontakt mit Sauerstoff, bildet sich unmittelbar eine Oxidations- oder Oxidschicht auf dem Leichtmetall. Im Gegensatz zu Eisenmetallen setzt jedoch keine Korrosion ein, die sich durch das Metall fressen könnte. Vielmehr bildet sich eine Oxidschicht auf der Oberfläche, die durchaus mit einer Versiegelung gleichgesetzt werden kann.
Nicht immer stört das Oxid
Unter bestimmten Voraussetzungen ist diese Oxidschicht sogar sinnvoll und wertvoll. Daher wird oftmals Aluminium oxidiert oder eloxiert. Eloxieren ist dabei ein spezielles Oxidationsverfahren. Doch beim Schweißen und Löten stören die Eigenschaften der Oxidschicht.
Schmelzpunkte von Aluminium und Oxid
So liegt der Schmelzpunkt von Aluminium bei rund 580 bis 680 Grad Celsius. Der exakte Schmelzpunkt (der auch von dem genannten Temperaturbereich in entsprechenden Einzelfällen abweichen kann) ist abhängig von der konkreten Aluminiumlegierung, die vorliegt.
Auch die Oxidationsschicht kann geschmolzen werden. Jedoch liegt dieser Temperaturbereich erheblich höher. Wieder von den unterschiedlichen Legierungen abhängig kann der Schmelzpunkt der Oxidschicht auf Aluminium zwischen 1.600 und 2.100 Grad Celsius betragen.
Die Oxidationsschicht muss anderweitig entfernt werden …
Das bedeutet, nicht einmal beim erheblich heißeren Schweißen kann die Oxidschicht aufgebrochen und geschmolzen werden, also erst recht nicht beim Löten von Aluminium. Die Oxidschicht muss also erst entfernt werden. So können Sie diese Oxidationsschicht abschleifen oder das Aluminium beizen.
… ohne, dass sich das Oxid erneut bilden kann
Das löst aber das Problem immer noch nicht vollständig. Denn wie wir bereits vorab erwähnt haben, oxidiert Aluminium binnen weniger Minuten sofort wieder. Das Risiko, dass Sie dann zumindest auf einer teilweisen Oxidschicht löten würden, in die das Lot nicht eindringen kann, ist ausgesprochen hoch.
Daher müssen Sie ein spezielles Flussmittel verwenden, welches zum Löten von Aluminium geeignet ist. Im Prinzip geschieht dasselbe wie beim Beizen von Aluminium, nur dass das Flussmittel die nun vom Oxid befreite Oberfläche zusätzlich gegen Sauerstoff verschließt. Damit kann sich dann während des Lötens von Aluminium keine Oxidschicht mehr bilden.
Aluminium löten: das Hartlöten und Weichlöten
Nun müssen Sie noch zwischen Hartlöten und Weichlöten unterscheiden. Vom Weichlöten spricht man, wenn die Temperatur beim Löten unterhalb 450 Grad Celsius liegt, darüber ist es dann das Hartlöten. Jedoch ist anzumerken, dass das Hartlöten von Aluminium kaum noch Anwendung findet, da der Aufwand ähnlich dem Schweißen von Aluminium ist. Allerdings bildet geschweißtes Aluminium ein deutlich festeres Gefüge. Das wirklich wichtige ist also das Weichlöten von Aluminium.
Aluminium weichlöten
Wichtig ist beim Weichlöten von Aluminium die richtige Temperatur. Jedoch bildet Aluminium im Gegensatz zu anderen Metallen beim Erwärmen keine Anlassfarbe, an welcher die Löttemperatur abgelesen werden könnte. Es gehören also sehr viel Gefühl und Erfahrung zum Löten von Aluminium.