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Einfluss der mikroskopischen Beschaffenheit von Hohlkehlen auf das Bruchverhalten von Lötverbindungen


Fachbeiträge

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Wolfgang Tillmann, M. Sc. Julia Bültena, M. Sc. Andre Jöckel, Dr.-Ing. Jörg Baumgartner, Prof. Dr.-Ing. Kirsten Bobzin, M. Sc. Hendrik Heinemann, M. Sc. Julian Hebing, M. Sc. Marvin Erck
Gängige Methoden zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Lötverbindungen lassen den mikroskopischen Zustand der Hohlkehle und die Schädigungsmechanismen in einer Lötnaht unberücksichtigt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine makroskopische Betrachtung der Lötnaht zu einer ungenauen Vorhersage der Ermüdungsfestigkeit führt. Ziel der dem Betrag zugrundeliegenden Arbeit war zu zeigen, dass es für eine zuverlässige Vorhersage der Ermüdungsfestigkeit notwendig ist, die mikroskopische Topografie der Hohlkehle zu berücksichtigen. Daher wurden die Schädigungsmechanismen von vakuumgelöteten Schälproben aus dem Chrom-Nickel-Stahl X5CrNi18 10 und dem Lot Cu 110 analysiert. Es wurden intermittierende Ermüdungsversuche durchgeführt, bei denen die Proben nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen ausgespannt und mittels Computertomographie (CT) mikroskopisch untersucht wurden. Dieses Testver-fahren wurde bis zum vollständigen Bruch durchgeführt. Die Bruchflächen wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Spektroskopie untersucht. Bei allen Proben lag der Rissbeginn in den äußeren Vierteln der Lötnaht. Der Grund dafür war die offenporige Hohlkehlenstruktur im dendritisch erstarrten Lot, die geometrischen Kerben in der Lötnaht bildet und so als Ausgangspunkt für die Rissbildung dient.
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Dieser Artikel ist in der Ausgabe 6 (2022) erschienen.

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