Andreas Dersch Mai 2004

Das Thema „Leitungen durch Löten verbinden“ wurde ausgewählt, weil es zu einem der Grundfertigkeiten eines Elektroberufes zählt. Es erfordert neben großer Geschicklichkeit im Umgang mit den Werkzeugen (Lötkolben, Lötstation, Abisolierzange, Kabelmesser, Lötzinn, etc.) und den verschiedenen Leitungsarten auch ein gewisses Maß an Konzentration, um die Lötverbindungen fachgerecht herzustellen. Lötverbindungen/-anschlüsse findet man im Elektrobereich recht häufig (z. B. in der Mess- und Regeltechnik, bei Leitungsdefekten, Geräteanschlüssen, Kartenmagazinen, Platinen, Steckern, Schaltern, etc.). Deswegen zählt dieses Thema auch zu einem Teil des Ausbildungsberufsbildes des Industrieelektronikers/Fachrichtung Produktionstechnik und ist lt. Ausbildungsordnung als Bestandteil des ersten Ausbildungsjahres aufgeführt:

Ausbildungsrahmenplan lfd. Nr. 7 f):

„Leitungen, insbesondere durch Löten, Klemmen und Stecken, anschließen und verbinden“

3.1 Sachstruktur

Leitungen werden im Elektrobereich überwiegend in der Mess- und Regeltechnik oder bei Leitungsdefekten durch Löten verbunden (siehe auch Themenwahlbegründung). Hierbei wird eine niedrigschmelzende Legierung aus Zinn (Sn) und Blei (Pb) eingesetzt, um einen möglichst geringen Übergangswiderstand und damit einen quasi übergangsfreien Kontakt herzustellen. Zusätzlich können geringe Mengen von Antimon (Sb), Silber (Ag) oder Kupfer (Cu) dem Lot hinzugefügt werden. Die Zusammensetzung des Lotes richtet sich nach dem Anwendungsgebiet. Weichlote sind nach DIN 1707 genormt und durch Kurzzeichen gekennzeichnet:

Beispiel:

Das in der Elektrotechnik übliche Lot wird in der Umgangssprache „Lötzinn“ genannt, dessen Schmelzpunkt zwischen 180°C und 260°C liegt. Sein Arbeitszustand ist eine Art Draht, der in seiner Mitte ein Rohr besitzt, in dem sich Kolophonium befindet. Das Kolophonium dient als Flussmittel, weil das Lötzinn beim Schmelzvorgang mehr klebt als fließt. Das Weichlot wird verwendet, wenn die Verbindung zweier Metalle dicht und leitfähig sein soll und an die mechanische Belastbarkeit keine hohe Anforderung gestellt wird. Folgende Metalle können weichgelötet werden:

Zinn, Zink, Blei, Kupfer, Kupferlegierungen, weicher Stahl, Rotguss

Generell unterscheidet man die Lötverfahren in Weich- und Hartlöten. Weichlote haben einen Schmelzpunkt unter 450°C. Hartlote haben einen Schmelzpunkt zwischen 450°C und 1.100°C. Es gibt zwei Typen von elektrischen Lötgeräten: Lötkolben und Lötpistole. Welches Lötverfahren und welches Lötgerät angewendet wird, entscheidet der Anwendungszweck.

Lötstellen sind mechanisch dauerhafte Verbindungen und lassen sich nur mit viel Mühe und Aufwand wieder entlöten. Muss Lötzinn entfernt werden, kann man sich zwei verschiedener Hilfsmittel bedienen. Das eine Hilfsmittel ist die Entlötpumpe. Sie wird gespannt auf die erhitzte und flüssige Lötstelle aufgesetzt und ausgelöst. Dabei wird das heiße und flüssige Lötzinn nach oben weggezogen. Die Lötstelle ist dann mit einem leichten Zinn-Rückstand freigelegt. Die Metalle lassen sich im Regelfall voneinander lösen. Das zweite Hilfsmittel ist die Entlötlitze. Sie ist ein Drahtgeflecht aus Kupfer und führt in Verbindung mit der

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erhitzten Lötstelle zu einem Abfließen des Zinns in die Litze. Dazu muss sich die Entlötlitze zwischen Lötstelle und Lötspitze des Lötgerätes befinden.

Um Leitungen durch Löten zu verbinden muss erst der Mantel der Leitung abisoliert werden. Danach werden die Einzeladern so gekürzt, dass die Lötverbindungen nachher nicht übereinander liegen. Nun werden auch die Einzeladern abisoliert. Anschließend werden die Litzen der Einzeladern verdrillt und durch Löten verzinnt. Nach dem Verzinnen werden Schrumpfschläuche (die es für verschiedenen Leitungs- oder Aderquerschnitte gibt) auf die Einzeladern und den Mantel der Leitung aufgeschoben, um ein Isolieren der Lötstelle nach dem Lötvorgang zu gewährleisten. Die Sicherung mit einem Schrumpfschlauch ist eine einfache und für viele Anwendungen auch ausreichende Lösung. Die Einzeladern werden nun durch Löten verbunden, die Schrumpfschläuche auf die Lötstelle aufgeschoben und zum Schrumpfen mit einem Feuerzeug oder einem Heißluftfön erhitzt. Anschließend werden auch die auf dem Leitungsmantel befindlichen Schrumpfschläuche auf die Einzeladern geschoben und ebenfalls geschrumpft.

Unfallverhütungshinweise:

• Da die Spitze des Lötkolbens sehr heiß wird, ist darauf zu achten, dass er mit keinen Gegenständen, die diese Temperatur nicht vertragen, in Verbindung kommt (Brandgefahr).

• Verletzungsgefahr durch Verbrennungen der Haut an der Spitze des Lötkolbens.

• Bei längeren Lötverfahren sollte der entstehende Lötrauch durch einen Abzug abgesaugt werden, um eventuelle Gesundheitsschäden durch Einatmen des schädlichen Kolophoniumrauchs zu vermeiden.

• Beim Absetzen des Leitungsmantels mit dem Kabelmesser auf Verletzungen durch Schnittwunden achten.

• Bei der Handhabung mit den verschiedenen Quetsch- und Schneidwerkzeugen auf die richtige Haltung dieser achten (Verletzungsgefahr durch Quetsch- oder Schnittwunden).

• Beim Einschrumpfen der Schrumpfschläuche mit dem Feuerzeug ist darauf zu achten, dass man das Feuerzeug in dem jeweiligen Arbeitsbereich auch benutzen darf (Explosions- oder Brandgefahr).

3.2 Strukturbild (siehe Anhang)

3.3 Arbeitszergliederung

1. Anschlussleitung an defekter Stelle durchtrennen und abisolieren des Kabelmantels

• Leitung an defekter Stelle mit dem Seitenschneider durchtrennen Kabelmesser am Leitungsmantel ansetzen und beide Leitungsenden ca. 5-7 cm abisolieren •

2. Einzeladern an den Enden der Leitungen einkürzen und abisolieren Einzeladern so kürzen, dass die Lötverbindungen nachher nicht übereinander liegen •

Mit der Abisolierzange die Einzeladern etwa 5-10 mm abisolieren •

3. Litze an beiden Leitungsenden verdrillen und verzinnen

• Litzen beider Leitungsenden mit den Fingern verdrillen (zusammendrehen) Leitungen in den kleinen Schraubstock einspannen und die Litzen beider Leitungsenden mit dem •

Lötkolben der Lötstation verzinnen

4. Schrumpfschlauch auf die Einzeladern und den Mantel der beiden Leitungen schieben

• Schrumpfschlauch in passender Länge und Größe für die Isolation der Lötstelle auf die Einzeladern und die Isolation der Einzeladern auf den Mantel der Leitung schieben

5. Einzeladern durch Löten verbinden

Ein Leitungsende mit den verzinnten Einzeladern in den Schraubstock spannen und das andere •

Leitungsende in der Hand halten. Mit dem Lötkolben in der anderen Hand und etwas Lötzinn an der Spitze die farblich gleichen Einzeladern der beiden Leitungen durch Löten verbinden

6. Schrumpfschlauch auf die Lötstellen (Verbindungen) und die Einzeladern schieben und schrumpfen

• Schrumpfschlauch auf die Lötstellen (Verbindungen) schieben und schrumpfen. Anschließend den auf dem Leitungsmantel befindlichen Schrumpfschlauch auf die Einzeladern schieben und einschrumpfen

4.1 Begründung der Themenwahl (siehe zu 2)

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4.2 Analyse der Lern- und Lehrbedingungen (Adressatenanalyse)

Der Auszubildende sollte einen Haupt- oder Realschulabschluss besitzen, männlich und zwischen 16-17 Jahre alt sein. Er befindet sich in der Ausbildung zum Industrieelektroniker/Fachrichtung Produktionstechnik im 1. Ausbildungsjahr (4. Monat). Der Auszubildende hat sich schnell in das Team seiner Firma eingegliedert und wird aufgrund seiner guten Leistungs- und Lernbereitschaft von seinen Kollegen respektiert. Er sollte Spaß an seiner Arbeit haben und ständig auf der Suche nach neuen Herausforderungen und Aufgaben sein.

Der Auszubildende hat in der Berufsschule bereits gemäß Rahmenlehrplan Kenntnisse zur Werkstoffbearbeitung (Lernfeld 1 u 2 lt. Rahmenlehrplan: „Sicherheitsregeln/-bestimmungen, Arbeitsschutz, Installationstechnik, Leitungsdimensionierung etc.“) beschrieben bekommen. In der Ausbildungsordnung des Industrieelektronikers wird das Thema „Zusammenbauen und Verdrahten von mechanischen, elektromechanischen und elektrischen Bauteilen zu Baugruppen“ (§ 6 Abs. 1 Nr. 7) im ersten Ausbildungsjahr verlangt. Zu dem Thema zählt u. a. lfd. Nr. 7 f): „Leitungen, insbesondere durch Löten, Klemmen und Stecken, anschließen und verbinden.“

Da der betriebliche Ausbildungsplan auf den Ausbildungsrahmenplan abgestimmt ist, werden die Auszubildenden des ersten Ausbildungsjahres zum Thema (lfd. Nr. 7 f)) unterwiesen.

Die Lehrunterweisung wird in den Lehrwerkstätten der IHK Darmstadt an der Werkbank durchgeführt, weil dort alle benötigten Werkzeuge und Materialien vorhanden sind (oder vom Ausbilder mitgebracht werden). Außerdem sind hier keine Störungen, z. B. durch Lärm und andere Mitarbeiter zu erwarten.

4.3 Entscheidungsanalyse

Gemäß Adressatenanalyse befindet sich der Auszubildende im 1. Ausbildungshalbjahr. Somit hat er bereits in der Berufsschule Grundkenntnisse zur Werkstoffbearbeitung erworben. Der Auszubildende hat das Zurichten und Anbringen von Anschlussteilen an Leitungen in vorherigen Unterweisungen erfahren (Ausbildungsrahmenplan lfd. Nr. 7 d) u. e)) und soll nun darauf aufbauend das fachgerechte Herstellen einer Lötverbindung und den Umgang mit den dafür erforderlichen Werkzeugen erlernen. Da das Herstellen von Lötverbindungen auch in der heutigen Zeit häufig noch von Hand verrichtet wird, stellt dies einen weiteren Schritt auf dem Weg zum selbständigen Arbeiten dar. Durch die Praxisbezogenheit des Unterweisungskonzepts ist eine aktive Mitarbeit des Auszubildenden gut möglich.

5.1 Groblernziel

Der Auszubildende soll Leitungen, insbesondere durch Löten, anschließen und verbinden können.

5.2 operationalisiertes Feinlernziel als Unterweisungsziel Der Auszubildende kann Leitungen fachgerecht durch Löten verbinden.

Als Hilfsmittel stehen dem Auszubildenden eine Abisolierzange, ein Kabelmesser, ein Seitenschneider, eine regelbare Lötstation mit Lötzinn, ein Schraubstock, ein Zollstock, ein Feuerzeug, ein Heißluftfön sowie der benötigte Schrumpfschlauch für die Isolierung der Lötstellen und der Leitung zur Verfügung. Das Lernziel gilt als erfüllt, wenn die Leitungen fachgerecht abisoliert, die Lötverbindungen fachgerecht hergestellt und die Isolierung (Schrumpfschlauch) der Lötstellen und der Leitung fachgerecht sichergestellt sind.

5.3 Arbeitsschritte (Teillernziele)

WAS?

1.Anschlussleitung an defekter Stelle durchtrennen und Abisolieren des Kabelmantels

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