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AiF 18469 - Qualifizierung der elektrischen Widerstandsmessung zur zerstörungsfreien Prüfung von Hartlötverbindungen

Kurzfassung:

Dieses Forschungsvorhaben befasste sich mit der Ertüchtigung der elektrischen Widerstandsmessung zur zerstörungsfreien Prüfung und Überwachung von hochfesten Lötverbindungen. In Zusammenarbeit mit den industriellen Projektteilnehmern wurden die Möglichkeiten und Grenzen aufgezeigt, die eine elektrische Widerstandsmessung zur Bauteilprüfung von Hartlötverbindungen erlaubt.

Die Widerstandsmessung wird hier an gelöteten Hammerbohrern und hartmetallverstärkten Kreissägeblättern demonstriert.

Hammerbohrer:

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Abbildung 1: Gelötete Hammerbohrer mit unterschiedlichen Qualitätsstufen: a) keine Fehlstellen b) durch eine geringe Lotmenge erzeugte Unregelmäßigkeiten c) Lötstopp verhinderte Benetzung im Fügeverbund

Hammerbohrer mit unterschiedlicher Qualität, a) weißt dabei eine gute Lötverbindung auf, während b) auf Grund reduzierter Lotmenge wurde versucht Fehlstellen im Fügeverbund zu generieren. In Abbildung c) ist die Benetzung mit Löt-Stoppmittel verhindert worden. Die Widerstandsmessung wird nach Folgendem Messsaufbau durchgeführt.

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Abbildung 2: Messaufbau zur elektrischen Widerstandsmessung an Hammerbohrern

Tabelle 1: Messergebnisse der Hammerbohrprüfung
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Die Tabelle zeigt die Mittelwerte der elektrischen Widerstände der Hammerbohrer an den unterschiedlichen Messpositionen. Die Bohrer der Kategorie c) weisen deutlich höhere Widerstandswerte auf als die Bohrer der Kategorie a).

Sägeblatt mit aufgelöteten Hartmetallzähnen:

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Abbildung 3: Prüfaufbau zur elektrischen Widerstandsmessung von Hartmetall verstärkten Kreissägeblättern

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Abbildung 4:  Schematische Darstellung der Potentialfelder und der Kontaktstellen der Widerstandsmessung zwischen Hartmetallzahn und Sägeblatt

Die Abbildung zeigt die Ergebnisse der Durchstrahlungsprüfung verbunden mit dem resultierenden Widerstand aus der Messung.

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Abbildung 5:   Exemplarisches Durchstrahlungsbild eines gelöteten Kreissägezahns

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Abbildung 6: Vergleich verschiedener Sägezähne im Durchstrahlungsbild mit den resultierenden elektrischen Widerstandswerten

Bei einer schlechten Anbindung des Hartmetalls an das Stammblatt in Folge einer schlechten Prozessführung während des Lötens stieg der Widerstand um ein Vielfaches an. Dies wurde durch die Durchstrahlungsbilder belegt. Somit lässt sich prinzipiell die Güte der Lötnaht mit der Höhe des gemessenen Widerstandes in Verbindung setzen.

Literaturstellen:

  1. N. Sievers, W. Tillmann, R. Zielke: „Die elektrische Widerstandsmessung als innovatives zfP-Verfahren in der Löttechnologie“, DGZfP-Jahrestagung in Salzburg 2015, Berichtsband –CD, ISBN 978-3-940283-8-68-9
  2. R. Zielke, H.-G. Rademacher, W. Tillmann, N. Sievers: „Entwicklung und Anpassung von Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Hartlötverbindungen“, DVS-Berichte Band 315, S.197 – 202, ISBN: 978-3-945023-46-4, 2015
  3. W. Tillmann, N. Sievers: „Hartgelötete Fügeverbindungen im Fokus der elektrischen Widerstandsmessung als alternatives zerstörungsfreies Prüfverfahren“, 18. Werkstofftechnisches Kolloquium, Chemnitz, Tagungsband, ISBN: 978-3-00-052212-3, S. 88-93, 2016
  4. W. Tillmann, N. Sievers: „Application of electrical resistance measurement for quality assurance of brazed joints”, LÖT 2016 - 11th Conference on Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Bonding, DVS-Berichte Band 325, S. 118-122, ISBN 978‑3‑945023‑64‑8, 2016, Aachen
  5. W. Tillmann, N. Sievers, T. Henning, D. Jakimenko: „FEM Study of Analyzing the Electrical Resistance of Brazed Joint by the 4-Wire Technique for Quality Assurance”, Measurement, ISSN: 0263-2241, 2017