Was ist Kupferlöten und wie wird es gemacht?

Seit vielen Jahren sind Löten und Hartlöten die beiden gebräuchlichsten Methoden zum Verbinden von Kupferrohren und -fittings. Diese bewährten Methoden sind sich in vielerlei Hinsicht ähnlich, aber es gibt auch einige deutliche Unterschiede, die sie voneinander unterscheiden.

In diesem Whitepaper werden die Ähnlichkeiten erläutert und die Unterschiede zwischen den beiden Fügeverfahren hervorgehoben, um bei der Bestimmung des am besten geeigneten Fügeverfahrens zu helfen.

Was ist Kupferlöten ?

Das gebräuchlichste Verfahren zum Verbinden von Kupferrohren ist die Verwendung eines Muffen-, Kupfer- oder Kupferlegierungsfittings, in das die Rohrabschnitte eingesetzt und mittels Füllmetall befestigt werden, entweder unter Verwendung eines Löt- oder Hartlötverfahrens. Diese Art von Verbindung ist als Kapillar- oder Überlappungsverbindung bekannt, da die Muffe des Fittings das Rohrende überlappt und zwischen dem Rohr und dem Fitting ein Zwischenraum entsteht.

Dieser Raum wird Kapillarraum genannt. Die Flächen von Fitting und Rohr, die sich zur Bildung der Verbindung überlappen, werden als Stoßflächen bezeichnet. Anschließend werden Rohr und Fitting mit einem Zusatzwerkstoff, der in den Kapillarraum eingeschmolzen wird und an diesen Flächen haftet, fest verbunden.

Das Füllmetall ist eine Metalllegierung, deren Schmelztemperatur unter der des Rohrs oder der Armatur liegt. Der Schmelzpunkt der Kupferlegierung (Cu) UNS C12200 beträgt 1.981 °F/1082 °C. Wenn das Füllmetall unter 840ºF schmilzt, ist der durchgeführte Prozess Löten. Oberhalb dieser Temperatur handelt es sich um Hartlöten.

Warum Kupferlöten verwenden?

Die Verwendung von Kupferlöten ist, wenn eine größere Verbindungsfestigkeit erforderlich ist oder für Systeme, die bei 350 Grad oder mehr betrieben werden.

Typische Anwendungen sind:

• Brandschutz
• Klimatisierung und Kühlung
• Brenngasverteilung
• Wasserversorgung

Sowohl sauerstoffhaltiges als auch sauerstofffreies Kupfer kann hartgelötet werden, um eine Verbindung mit zufriedenstellenden Eigenschaften herzustellen. Die volle Festigkeit einer geglühten Kupferlötverbindung wird mit einer Überlappungsverbindung entwickelt.

Die verwendete Flamme sollte leicht aufkohlend sein. Alle Silberlötlegierungen können mit den richtigen Flussmitteln verwendet werden. Mit Kupfer-Phosphor- oder Kupfer-Phosphor-Silber-Legierungen kann eine Lötverbindung ohne Flussmittel hergestellt werden, obwohl die Verwendung von Flussmittel zu einer Verbindung mit besserem Aussehen führt.

Kupferlöten vs. Hartlöten

Die meisten Lötarbeiten werden bei Temperaturen von 350 bis 600 Grad durchgeführt. Kupferlöten wird durchgeführt, z. B. zum Löten von Verbindungen bei 1100 bis 1500 Grad.

Hartlöten ist ein Metallverbindungsprozess, bei dem zwei oder mehr Metallteile durch Schmelzen und Fließen von Material in die Verbindung miteinander verbunden werden, wobei das Füllmaterial einen niedrigeren Schmelzpunkt als das angrenzende Metall hat.

Der Unterschied zwischen Hartlöten und Löten ist die Temperatur, die zum Schmelzen dieses Füllmetalls erforderlich ist. Diese Temperatur wird von der American Welding Society (AWS) mit 450 ºC (842 ºF) definiert, wird jedoch häufig auf 840 ºF gerundet. Wenn das Füllmetall unter 840ºF schmilzt, ist der durchgeführte Prozess Löten.

Gelötete Verbindungen werden für Kühlung, Hochdruck-Luftfahrten und HVAC verwendet, wo maximale Verbindungsfestigkeit ein Muss ist, und gelötete Verbindungen werden in Niederdruckanwendungen wie Trinkwasserleitungen und einigen Heizungssystemen verwendet.

Benötigen Sie Flussmittel zum Löten von Kupfer?

Zum Löten von Kupfer braucht man Flussmittel, damit das Lötzinn frei fließen kann und durch den Brenner erhitzt wird. Der Stab wird dann ohne Zwang in Position geschoben, was das Wärmebad durcheinander bringen und eine unzuverlässige Verbindung zwischen zwei Kupferstücken schaffen würde.

Die einfachste Methode zum Löten von Kupfer ist die Verwendung einer Flussmittelbürste auf einer Oberfläche und das anschließende Auftragen von geschmolzenem Metall darauf – dazu gehört auch eine wasserlösliche Paste.

Die beiden Metallstücke sollten eine geschliffene Oberfläche haben, damit dieser Prozess effizient funktioniert, da sonst keine vorteilhafte Verbindung zwischen ihnen entsteht. Mit dieser Technik werden häufig Rohrverbindungen hergestellt, weil niemand beim Löten in seinem Haus giftige Dämpfe haben möchte.

Wie man Kupfer hartlötet

Das Löten erfolgt durch Erhitzen des Kupfers und anschließendes Auftragen einer Konstantanschicht (einer Metallart mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringem elektrischem Widerstand) darauf. Wenn Sie die beiden Teile richtig ausrichten, verschmelzen sie, wenn sie auf 250 °C erhitzt werden.

Das Flussmittel sorgt dafür, dass keine kleinen Luftblasen hineingelangen und alles ruinieren – diese sprudeln beim Erhitzen an die Oberfläche und können mit einer Lötnadel durchstochen werden, bevor das Erhitzen beginnt.

Tragen Sie nach dem Erhitzen etwas Lötpaste auf – diese schmilzt, wenn sie erneut erhitzt wird, um die Verbindung zu vervollständigen! Wenn Konstantan nicht genügend Wärmeleitfähigkeit bietet oder Sie sicherstellen möchten, dass beide Teile ungefähr die gleiche Temperatur haben, bevor Sie zum ersten Mal Wärme anwenden, können Sie auch einen mit Flussmittel bedeckten Lötstab verwenden.

Was genau passiert, wenn das Zusatzmetall schmilzt?

Wenn das Füllmetall schmilzt, bildet es normalerweise einen leuchtend orangefarbenen Klecks. So wissen Sie, dass Sie die richtige Temperatur erreicht haben, um mit dem Lötprozess fortzufahren. Sie sollten das Flussmittel und die wasserlösliche Paste auftragen, dann den Stab und das Kupferrohr etwa fünf Minuten lang erhitzen, bevor Sie Lötpaste auf den Stab auftragen.

Wenn Sie sich fragen, wie Sie dies im Bauwesen tun könnten, ist es normalerweise so, wie Sanitärrohre angeschlossen werden. Bei Sanitärrohren werden üblicherweise zwei Methoden verwendet:Löten von Kupfer und Löten von Kupfer.

Das Flussmittel unterstützt den freien Fluss des Lötmittels und sollte für einen erfolgreichen Lötprozess auf beide Oberflächen aufgetragen werden. Der Stab wird dann ohne Zwang in Position geschoben, was das Wärmebad durcheinander bringen und eine unzuverlässige Verbindung zwischen zwei Kupferstücken schaffen würde.

Arten von Flammen

Es gibt 3 Arten von Flammen. Eine, die Sie nicht wollen, ist eine aufkohlende Flamme. So sieht eine „aufkohlende Flamme“ aus, sie ist leicht an ihren 3 Farben zu unterscheiden und führt zu einer übermäßigen Verkohlung des Rohrs, die nicht erforderlich ist und die Verbindung beeinträchtigen könnte.

Zweitens ist eine oxidierende Flamme, die Sie auch nicht wollen. Diese Art von Flamme oxidiert, wie der Name schon sagt, Ihr Werkstück, was unerwünscht ist. Und schließlich eine neutrale Flamme. Eine neutrale Flamme ist das, wonach Sie suchen, da sie weder aufkohlt noch oxidiert, eine perfekte Mischung aus Sauerstoff und Acetylen aufweist und typischerweise eine klare blaue Farbe wie diese hat.

Werkzeuge/Materialien für das Projekt

Die Werkzeuge und Arten von Füllmaterialien variieren von einer Lötverbindung bis zu einer Hartlötverbindung, also gehen wir beide zusammen durch.

Beim Löten von Trinkwasserleitungen verwenden Sie diese Art von Lötzinn mit der Bezeichnung 95/5. Diese Art von Lot kann beim Löten nicht verwendet werden, daher benötigen Sie ein Füllmaterial. Es gibt viele Arten von Füllmaterialien auf dem Markt und Sie müssen je nach Art der Arbeit, die Sie ausführen, das richtige auswählen.

Im Zweifelsfall liefert Harris Products eine sehr klare Tabelle darüber, welche Art von Lötstab für die verschiedenen Arten von zu verbindenden Materialien zu verwenden ist. Für diese Demonstration verwende ich ein Stay-Silv 15, das 80 % Kupfer, 15 % Silber und 5 % Phosphor enthält. Sie sollten sich einen Stab besorgen, der Phosphor enthält, da er selbstfließend ist, sodass kein Flussmittel auf das Rohr aufgetragen werden muss.

Da Silberlot bei einer viel höheren Temperatur schmilzt, benötigen Sie mehr Wärme als bei einer typischen Lötstelle.

Das Löten kleinerer Rohre ist mit einem kleinen Propangasbrenner möglich, aber größere Rohre wie 1 Zoll und mehr erfordern mehr Wärme, daher wird empfohlen, ein Sauerstoff/Acetylen-System mit einem geeigneten Brenner zu verwenden, da Silberlot bei einer höheren Temperatur schmilzt als normales Lot . Oxyacetylen brennt viel heißer, bei 3500°C oder 6330°F im Vergleich zu Propan, das bei etwa 1995°C oder 3620°F brennt.

Und schließlich die Fackel. Beim Löten wird ein solcher Brenner verwendet, da nur ein Gas benötigt wird. Außerdem geben Propangasbrenner nicht annähernd so viel Wärme ab wie ein Sauerstoff-/Acetylenbrenner.

Ich verwende dieses Oxy/Acetylen-Port-a-Torch-Kit von Harris, einem Elektrounternehmen von Lincoln, das sich hervorragend für leichte Lötaufgaben wie dieses eignet. Es wird in einer Tragetasche geliefert und es gibt 2 Tanks, 1 für Sauerstoff und 1 für Acetylen, es gibt auch 2 Regler für jedes Gas und die eigentliche Taschenlampe.

Sie werden auch die Taschenlampenspitzen bemerken, die mit dem Kit geliefert werden. Sie könnten ein einfaches Luft/Acetylen-Setup wie dieses verwenden, aber es ist erheblich länger und gibt Ihnen keine saubere Verbindung wie ein Oxy/Acetylen-Kit. Sie sind jedoch sparsamer und leichter, um sie auf engstem Raum herumzutragen, also verwenden Sie das, was für Sie am besten ist.

Etwas anderes, das Sie vielleicht in Betracht ziehen sollten, ist sicherzustellen, dass Ihr Brenner auf der Sauerstoff- und Acetylenseite über Flammenrückschlagsperren verfügt. Die meisten neuen Taschenlampen sind bereits eingebaut. In der Vergangenheit waren diese separat und mussten am Schlauch selbst installiert werden. Stellen Sie also einfach sicher, dass Ihre Ausrüstung damit ausgestattet ist, da sie verhindern, dass eine Flamme in Ihren Tank gelangt, was Sie nicht wirklich wollen.

Video zum Kupferlöten