Welche Fehler treten beim Lichtbogenlöten auf?

Vor allem Poren, Spritzer, Zinkabbrand neben der Naht und Formfehler wie eine zu hohe Naht. Typisch für das Löten ist außerdem die Lötrissigkeit: Lot dringt entlang der Korngrenzen in den Stahl ein.

DVS 0938-3 beschreibt die Unregelmäßigkeiten lichtbogengelöteter Nähte, angelehnt an die Kataloge für Hartlöten (ISO 18279) und Schutzgasschweißen (ISO 5817), und ordnet jedem Fehler Maßnahmen zu. Fehler, die vom Flussmittel oder von Schlacke herrühren, gibt es nicht, denn gelötet wird ohne Flussmittel und meist einlagig.

Fehler häufige Ursache erste Abhilfe
Poren Zinkdampf, Verschmutzung, gestörter Gasschutz weniger Wärme, Abströmraum, Gasversorgung prüfen
Spritzer Zinkdampf, ungeeignete Lichtbogenart, dicke Zinkschicht Impuls- statt Kurzlichtbogen, Startprogramm, Gasdüse sauber
Zinkabbrand, weiße Flocken zu viel Streckenenergie Energie senken, Wärme über Spannbacken ableiten
Binde- und Füllfehler Brennerposition, Spalt, Blaswirkung Brenner korrigieren, Spalt prüfen, Masseanschluss verlegen
Nahtüberhöhung zu viel Lot, zu niedrige Spannung Spannung erhöhen, Lotmenge anpassen
Anlösung, Durchbrand zu viel Wärme Energie senken, Brennerposition korrigieren, inertes Gas
Endkrater- und Heißrisse Schrumpfung, Einspannung, lange Nähte Endkraterprogramm, freie Schrumpfung, kürzere Nähte
Loteindringung, Lötriss Spannung im Blech plus Wärme Energie senken, Naht aus umgeformten Bereichen verlegen
Wolframeinschluss Anreißen, Elektrode im Bad HF-Zündung, Abstand halten

Zusammengefasst nach DVS 0938-3:2012, Tabelle 1. Ein Fehler kann mehrere Ursachen haben, und oft helfen mehrere Maßnahmen.

Poren: Ursachen und Abhilfe

Die häufigste Ursache ist Zinkdampf. Er entsteht unter dem Lichtbogen und muss entweichen, bevor das Lot erstarrt. Je mehr Wärme und je enger der Raum, desto mehr Poren.

  • Wärme: kurzer Lichtbogen, leicht stechender Brenner, nicht mehr Energie als nötig. Dem Bad Zeit zum Entgasen lassen. Einstellwerte: MSG-Löten.
  • Konstruktion: Abströmraum für den Zinkdampf vorsehen. Ein Spalt hilft, über 0,5 mm steigt die Porenzahl aber wieder deutlich, siehe Stoßarten und Nahtgeometrie.
  • Sauberkeit: Öl, Wachs und Klebstoff auf dem Blech entfernen. Auch der Draht kann Poren auslösen: Lagerhinweise des Herstellers beachten und Kondenswasser vermeiden.
  • Gas: Schlauch, Anschlüsse, Kühlwasser, Zugluft und Gasmenge prüfen, siehe Schutzgas.

Wie schlimm sind Poren? In Versuchen an der Kehlnaht am Überlappstoß spielte die Porosität für die Festigkeit eine untergeordnete Rolle, solange die Naht durchgängig war. Kritisch waren nur Poren in der Anbindungsfläche zwischen Lot und Blech (Kusch und Podlesak, DVS-Berichte 275, 2011). Offene Poren an der Oberfläche sind in Sichtbereichen und korrosionsgefährdeten Bereichen trotzdem nicht zulässig.

Spritzer und Zinkabbrand

Beide kommen von zu viel Energie oder einem unruhigen Lichtbogen auf der Zinkschicht. Weiße Zinkoxid-Flocken neben der Naht sind ein deutliches Zeichen, dass die Leistung zu hoch ist.

  • Lichtbogen: Impulslichtbogen statt Kurzlichtbogen, wo möglich. WIG- und Plasmalöten gelten als spritzerfrei. Ein Startprogramm hilft gegen Spritzer beim Zünden.
  • Zinkschicht: Die Art der Verzinkung beeinflusst Spritzer und deren Haftung. DVS 0938-3 nennt für feuerverzinkte Bleche möglichst nicht mehr als 15 µm.
  • Lot: keine Lote mit leicht verdampfenden Bestandteilen wie Zink.
  • Zinkabbrand: Streckenenergie senken und Wärme über Spannbacken oder Unterlagen aus dem gefährdeten Bereich ableiten.

Lötspritzer haften flächig auf dem verzinkten Blech, anders als die kugeligen Schweißspritzer. Mit Hammer und Meißel gehen sie kaum ab, an Sichtflächen muss man schleifen. Rostansätze bilden sie aber nicht. Wie der zinkfreie Saum neben der Naht korrodiert, steht unter Grundwerkstoffe und Beschichtungen.

Bindefehler, Füllfehler und zu hohe Nähte

Bindefehler kommen meist von Brennerwinkel, Spalt oder Blaswirkung. Eine zu hohe Naht mit steilem Übergang ist dagegen oft eine Frage von Spannung und Lotmenge.

  • Bindefehler: Brennerwinkel und Position korrigieren, Spalt prüfen. Lenkt die Blaswirkung den Lichtbogen ab, den Masseanschluss an eine günstigere Stelle setzen. Vorlaufendes Lot, etwa in Zwangslagen, vermeiden.
  • Füllfehler: Lichtbogenlöten füllt einen Spalt prozessbedingt nicht tief. Ist der Spalt zu eng, kann der Dampfdruck die Naht verformen, ist er zu weit, reicht das Lot nicht.
  • Nahtüberhöhung: Lötspannung erhöhen, Lotmenge und Spanntechnik anpassen. Aktive Gaskomponenten senken die Oberflächenspannung des Bades und lassen das Lot besser anfließen.

DVS 0938-3 weist darauf hin, dass eine gewisse Überhöhung und ein nicht tangentialer Übergang typisch für moderne energiegesteuerte Lötprozesse sind. Ob das zulässig ist, muss im Einzelfall geklärt werden, bei schwingend belasteten Bauteilen gegebenenfalls mit Schwingfestigkeitsversuchen.

Endkraterrisse und Heißrisse

Sie entstehen beim Abkühlen, wenn Lot und Blech nicht frei schrumpfen können. Gefährdet sind lange Nähte, fest eingespannte Bauteile und das Nahtende.

  • Nahtende: Endkraterfüllprogramm verwenden, sonst die Energie am Ende von Hand absenken und etwas Lot nachgeben.
  • Nahtlänge: Zu lange Nähte vermeiden, DVS 0938-3 nennt als Beispiel 70 mm bei Tiefziehstählen. Nähte kürzen und die Nahtfolge optimieren.
  • Einspannung: Spannen parallel zur Naht kann Heißrisse auslösen. Freies Schrumpfen ermöglichen, Wärme etwa mit Kupferschienen ableiten.
  • Konstruktion: ausreichend Abstand zur Blechkante, Überlappung vergrößern, nicht in stark kaltumgeformten Bereichen löten.

Was ist Lötrissigkeit?

Flüssiges Kupferlot dringt entlang der Korngrenzen in den Stahl ein. Das geschieht vor allem dort, wo das Blech unter Zugspannung steht, und umso stärker, je mehr Wärme eingebracht wird. Die kleinen Eindringungen sind oft nur unter dem Mikroskop sichtbar, größere werden zu Rissen.

DVS 0938-3 führt die Loteindringung als Fremdmetall- oder Flüssigmetallpenetration, die erst ab 50-facher Vergrößerung sichtbar ist. Die SLV München hat sie in einem AiF-Vorhaben systematisch untersucht und nach Tiefe eingeteilt: klein bis 70 µm, mittel 70 bis 300 µm, groß über 300 µm (Aicher und Cramer, DVS-Berichte 244, 2007).

Was die Lötrissigkeit beeinflusst

  • Lot: deutlich mehr Korngrenzenschädigungen mit der Zinnbronze CuSn10 als mit CuAl8, und mehr mit CuSi2Mn1 als mit CuSi3.
  • Grundwerkstoff: an hochfesten Dual- und Complexphasenstählen bis zu 35 % mehr Schädigungen. Unter den weichen Sorten war DX54D anfälliger als H340LAD.
  • Einspannung: Feste Einspannung erhöht die Eigenspannung und verdoppelte an hochfesten Blechen etwa die Zahl der Loteindringungen.
  • Kaltumformung: DX54D mit 20 % Reckgrad zeigte Eindringungen und kleine Risse, mit 10 % nicht. An Bördelfugen und umgeformten Stößen lagen die Schäden in der Zone der Biegezugspannung.
  • Verfahren: Kurzlichtbogen, DC-Impuls und Impuls mit AC-Anteil waren untereinander vergleichbar. WIG-Löten verursachte weniger Korngrenzenschädigungen.
  • Verzinkung: Ob feuer- oder elektrolytisch verzinkt, spielte kaum eine Rolle.
  • Glühen: Spannungsarmglühen bei 700 °C für 30 Minuten wirkte den Schädigungen entgegen.

Die Abhilfe nach DVS 0938-3 ist kurz: Energieeinbringung senken und die Naht aus stark kaltumgeformten Bereichen verlegen. Bei Optimierung der Arbeitsbereiche lassen sich mit MSG- wie mit WIG-Löten Nähte hoher Güte herstellen. Zur Lotwahl: Lote und Normbezeichnungen.

Eine gelötete Naht nie überschweißen, auch nicht abgeschliffen. Nach DVS 0938-2 besteht sonst die Gefahr, dass der Grundwerkstoff versprödet und reißt.

Wie werden Lötnähte bewertet?

Für Lichtbogenlötnähte gibt es kein eigenes genormtes Bewertungssystem. DVS 0938-1 empfiehlt, im Einzelfall zu entscheiden oder sich an ISO 18279 und ISO 5817 anzulehnen.

Der Grund ist der Doppelcharakter der Naht: Konstruktiv ist sie gebaut wie eine Schweißnaht, metallurgisch ist sie eine Lötverbindung. In den Chemnitzer Versuchen beeinflussten Unregelmäßigkeiten die Festigkeit nur wenig, solange die Naht durchgängig war. Entscheidend waren die Lotmenge und die Größe der Anbindungsfläche.

Prüfverfahren und Grenzwerte: Prüfung, Nacharbeit, Arbeitsschutz.

Häufige Fragen

Warum hat meine Lötnaht so viele Poren?

Meist wegen Zinkdampf: zu viel Wärme, schleppender Brenner, zu langer Lichtbogen oder ein zu enger Spalt ohne Abströmraum. Danach Sauberkeit von Blech und Draht und die Gasversorgung prüfen.

Was bedeutet Lötrissigkeit?

Das Eindringen von flüssigem Lot entlang der Korngrenzen in den Stahl, vor allem in Bereichen unter Zugspannung. Daraus können Risse im Grundwerkstoff neben der Naht entstehen.

Welches Lot neigt am wenigsten zu Lötrissen?

In den Versuchen der SLV München zeigte CuAl8 deutlich weniger Loteindringungen als die Zinnbronze CuSn10, und CuSi3 weniger als CuSi2Mn1.

Woran erkennt man zu viel Wärme?

An weißen Zinkoxid-Flocken neben der Naht, breitem Zinkabbrand, angeschmolzenem Oberblech und Poren.

Darf man eine Lötnaht mit Poren nachlöten?

Ja, mit artgleichem Lot. Überschweißen ist dagegen nie erlaubt. Mehr zur Nacharbeit unter Prüfung, Nacharbeit, Arbeitsschutz.

Weiterlesen: Fachbeiträge zum Lichtbogenlöten

Die Reihe in der Reihenfolge, in der sich die Fragen in der Praxis stellen: vom Verfahren über Lot, Gas und Werkstoff bis zur fertigen Naht. Den Überblick gibt die Seite Lichtbogenlöten.

  1. Löten oder Schweißen?
  2. Verfahren im Überblick
  3. MSG-Löten
  4. WIG- und Plasmalöten
  5. Laser- und Hybridlöten
  6. Lote und Normbezeichnungen
  7. Schutzgas
  8. Grundwerkstoffe und Beschichtungen
  9. Drahtförderung
  10. Stoßarten und Nahtgeometrie
  11. Prüfung, Nacharbeit, Arbeitsschutz

Über den Autor

Robert Lahnsteiner, Ing., ist Schweißfachingenieur (SFI/IWE) und Geschäftsführer der MIGAL.CO GmbH. Nach seiner Ausbildung in Nachrichtentechnik und Elektronik an der HTL Braunau arbeitete er ab 1983 achtzehn Jahre bei Fronius in der Schweißtechnik. Seit 2001 führt er MIGAL.CO, den Hersteller von Aluminium-Schweißdraht in Landau an der Isar, gemeinsam mit Martin Erl. Seine Schwerpunkte sind Aluminium-Schweißzusätze, Drahtfertigung und Drahtförderung sowie die Überwachung von Schweißprozessen. Im DVS arbeitet er seit rund 30 Jahren im Fachausschuss FA03 „Lichtbogenschweißen“ mit und ist Obmann der Arbeitsgruppe 2.4.4 „MIG-Schweißen von Aluminium“.

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