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Jul 14, 2023

Seien Sie nicht dreist, wenn es um Löt- und Hartlöttechniken geht

VISUELLE HINWEISE: Jedes Grundmetall und jede Legierung reagiert ein wenig anders, aber wir

VISUELLE HINWEISE:Jedes Grundmetall und jede Legierung reagiert etwas anders, aber wir verwenden immer irgendeine Art von Indikatoren.

Hartlöt- und Lötverfahren sind einer von vielen Bereichen im HVACR-Bereich, in denen das, was allgemein praktiziert wird, nicht das Beste ist und das, was gelehrt wird, nicht in allen Fällen anwendbar ist. Beginnen wir mit den Grundlagen.

Wenn die Flüssigkeitstemperatur (Liquidus) der von Ihnen verwendeten Legierung (Stab oder Draht) 840 °F oder weniger beträgt, gilt der Vorgang als Löten. Zum Hartlöten kommt es, wenn die Flüssigkeitstemperatur der Legierung über 840 °C liegt.

Manchmal bezeichnen wir silberhaltige Stäbe auch dann als „Silberlot“, wenn die Liquidustemperatur über 840 °C liegt. Diese Fehlbezeichnung fällt für die meisten von uns in der Branche in die Kategorie „Wen interessiert das?“, aber die meisten Hersteller bezeichnen sie als „Lötlegierung“ oder „Fülllegierung“ und nicht als Lot, da die Liquidustemperatur im Lötbereich von über 840 °C liegt .

Beim Löten von Rohren müssen wir einige Dinge beachten, um eine ordnungsgemäße Verbindung herzustellen.

Erstens dürfen wir beim Erhitzen der Verbindung oder des Flickens das Grundmetall oder das Flussmittel (sofern zutreffend) nicht überhitzen.

Wir müssen die gesamte Verbindung über die Schmelztemperatur der Lotlegierung erhitzen, um die Legierung tief in die Verbindung hineinzuziehen. Zu den häufigsten Fehlern bei der falschen Erhitzung der Verbindung gehören Unter- oder Überhitzung oder zu lange Zeit für die Fertigstellung einer Verbindung, weil visuelle Hinweise nicht zum Auftragen der Legierung zum richtigen Zeitpunkt genutzt werden. Zu den Ergebnissen gehören hässliche Legierungsklumpen oder „Kappenverbindungen“, wenn die Hitze zu sehr auf den Rand der Verbindung konzentriert wird, anstatt die flüssige Legierung tief in die Verbindung zu ziehen.

Jedes Grundmetall und jede Legierung reagiert ein wenig anders, aber wir verwenden immer Indikatoren, um zu wissen, wann wir die Hitze erhöhen oder reduzieren und wann wir die Legierung anwenden müssen, je nach der von uns ausgeführten Arbeit.

Einige Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie eine Verbindung herstellen:

Obwohl wir hier nicht den Raum haben, alle diese Fragen im Detail zu behandeln, beginnen Sie am besten mit den technischen Fakten zu den von Ihnen verwendeten Lotlegierungen sowie einem soliden Verständnis dessen, was Sie erreichen möchten.

Bei den meisten HVACR-Verbindungen handelt es sich um eine Schlauchverbindung zwischen Stecker und Buchse mithilfe einer Verschraubung oder einer Pressung. Das richtige Ergebnis bei einer Verbindung besteht darin, das Grundmaterial so weit zu erhitzen, dass die Legierung in die Verbindung fließt und die Materialien über die gesamte Verbindung miteinander verbindet.

DER ÜBLICHE VERDÄCHTIGE:Bei den meisten in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik hergestellten Verbindungen handelt es sich um eine Schlauchverbindung zwischen Mann und Frau mithilfe einer Verschraubung oder eines Gesenks.

KEIN DURCHFLUSS:In manchen Situationen müssen wir ein Leck an der Oberfläche eines Schlauchs oder einer Mikrokanalspule schließen, ohne dass es in den Schlauch „fließt“.

Eine Reparatur sollte durchgeführt werden, indem ein beschädigter Schlauchabschnitt herausgeschnitten wird, ein neues Schlauchstück mit einem Presswerkzeug oder Kupplungen eingesetzt wird, wann immer dies möglich ist, und anschließend typische Verbindungstechniken angewendet werden. In manchen Situationen müssen wir ein Leck an der Oberfläche eines Schlauchs oder einer Mikrokanalspule schließen. Unter diesen Umständen möchten wir die Legierung mit der Oberfläche des Grundmetalls verbinden, ohne dass sie in das Rohr „fließt“.

Wenn eine Legierung in das Rohr fließt, kann es zum Verstopfen des Rohrs kommen. Diese Art von Reparatur sollte nicht in stark beanspruchten Bereichen wie den Auslassleitungen von Kompressoren durchgeführt werden, aber ich habe in meiner Karriere Hunderte von erfolgreichen Reparaturen an Spulen und an U-Bögen durchgeführt, insbesondere im Fall von Rub-out-Lecks.

Die Durchführung dieser Art von Flickenreparatur erfordert eine sorgfältige Wärmekontrolle, um die Legierung auf der idealen Viskosität (Dicke) zu halten, um den beeinträchtigten Bereich zu überbrücken, ohne in den Spalt zu fallen oder hineinzuziehen.

Die meisten Metalle, mit denen wir arbeiten, reagieren auf Hitze in gleicher Weise mit einer Farbveränderung, wie in Abbildung 1 dargestellt. Insbesondere zeigt Aluminium keine Farbveränderung, bevor es seinen Schmelzpunkt erreicht, was es besonders schwierig macht, es ohne Verwendung zu löten oder zu löten ein Fluss, der als Indikator fungiert. Sie müssen die Arbeitstemperatur der von Ihnen verwendeten Legierung sowie die Schmelztemperatur des Grundmetalls kennen – tragen Sie die Legierung erst auf, nachdem Sie das Grundmetall auf eine Temperatur innerhalb dieses Bereichs erhitzt haben.

Abbildung 1:Dieses Diagramm zeigt, wie die meisten Metalle auf Hitze mit einer Farbänderung reagieren.

Die Auswahl einer geeigneten Taschenlampe und Spitze ist wichtig. Im Allgemeinen wählen Sie den Brennertyp basierend auf der Temperatur der verwendeten Legierung und die Spitze basierend auf der Größe des Werkstücks aus.

Zum Beispiel:

VERGLEICHEN UND GEGENÜBERSTELLEN:Beachten Sie die Unterschiede zwischen Acetylen- und Sauerstoff-Acetylen-Flammen.

Beachten Sie, dass es sich bei diesen Temperaturen nicht um die Flammentemperatur handelt, sondern vielmehr um die Temperatur, auf die die Flamme normalerweise in einem angemessenen Zeitraum das Grundmaterial erhitzen kann.

Wählen Sie Spitzengrößen, Anlagengrößen und Kraftstoffdruckverhältnisse (falls zutreffend) basierend auf den Herstellerangaben für den Brenner und dem Durchmesser der Rohre, die Sie verbinden oder flicken möchten.

Flussmittel zum Löten, Hartlöten und Schweißen sind Pulver, Pasten oder Flüssigkeiten, die dem zu verbindenden Grundmaterial zugesetzt werden. Es wird entweder durch direkte Anwendung oder als Teil des anzuwendenden Stabes oder Drahtes eingebracht.

Flussmittel können verschiedene Dinge tun, um die Bindung zu verbessern, aber ihr Hauptzweck besteht darin, sich mit Metalloxiden zu verbinden und diese aus dem Arbeitsbereich fernzuhalten.

Oxide sind Verbindungen, die aus der Reaktion eines Materials (in diesem Fall Metall) mit Sauerstoff zu einer neuen Substanz entstehen. Einige häufige Oxide sind Rost in Stahl oder Eisen und der schwarze Belag, der auf Kupfer entsteht, wenn man es auf über etwa 500 °C erhitzt. Dies wird „Kupferoxid“ genannt und verstopft gerne Siebe und Ventile.

Beim Löten und Schweißen erhitzen wir unedle Metalle oft so weit, dass sie leicht zerfallen und beginnen, sich mit Sauerstoff zu diesen unangenehmen Oxiden zu verbinden. Aus diesem Grund sollten Sie beim Erhitzen von Kupfer über 500 °C immer Stickstoff in die Leitungen leiten. Der Stickstoff verdrängt den Sauerstoff und verhindert so die Bildung schwarzer Ablagerungen.

Die Oxidschicht, die sich an der Außenseite einer Verbindung bildet, kann die Festigkeit der Bindung zwischen der Legierung und dem Grundmetall verringern; es kann sogar eine Verklebung vollständig verhindern.

Der häufigste Zweck von Flussmitteln besteht darin, diese Oxide aus dem Weg zu halten, damit die Verbindung hergestellt werden kann. Flussmittel sind kein Ersatz für eine ordnungsgemäße Reinigung und Wärmekontrolle, aber in vielen Fällen ist es eine Notwendigkeit, um mit Oxiden umzugehen.

Ein weiterer Vorteil von Spezialflussmitteln besteht darin, dass sie als Indikator für die richtige Löttemperatur dienen können. Im Allgemeinen nehmen die Flussmittel eine bestimmte Farbe an oder werden flach und glatt, wenn die richtige Temperatur erreicht ist. Jedes Flussmittel ist ein wenig anders, aber sie alle liefern einen wichtigen Indikator und sind besonders hilfreich bei niedrigen und temperaturkritischen Anwendungen.

Flussmittel ist nicht immer erforderlich. Beim Sil/Phos-Löten fungiert Phosphor als Flussmittel. Phosphorhaltige Legierungen funktionieren jedoch nur mit einigen unedlen Metallen. Sie sind mit Stahl unverträglich.

Flussmittel müssen gemäß den Herstellerangaben verwendet werden. Einige geben giftige Dämpfe ab und erfordern einen Atemschutz. In den meisten Fällen sollten Flussmittelrückstände nach der Verbindung entfernt werden.

Eine gute HVACR-Verbindungslegierung sollte eine extrem starke Verbindung zum Grundmaterial eingehen, die den höchstmöglichen Drücken, Temperaturen, thermischen Zyklen (Temperaturänderungen) und Vibrationen für die Anwendung standhalten kann. Bei der Auswahl einer Legierung und Technik ist es wichtig, Worst-Case-Szenarien wie kurze Zyklen oder einen Ausfall des Kondensatorlüftermotors zu berücksichtigen und nicht nur typische Betriebsbedingungen.

Während man sich auf die Spezifikationen des Herstellers beziehen sollte, ist es bei der Auswahl einer Legierung auch sinnvoll, die Meinungen von Fachleuten einzuholen, deren Arbeit sich über die Zeit bewährt hat.

Kupfer-Kupfer-Verbindungen benötigen kein Flussmittel, wenn phosphorhaltige Stäbe verwendet werden. Daher sind Stäbe üblich, die eine kleine Menge Silber enthalten, während der Rest des Stabes aus Kupfer und Phosphor besteht.

Einige dieser Lotlegierungen enthalten überhaupt kein Silber. Beachten Sie jedoch, dass ein höherer Silbergehalt zu einer haltbareren Verbindung und einem besseren Fließen in die Verbindung führen kann.

Die meisten dieser Phospho-Kupfer-Legierungen haben eine Arbeitstemperatur von etwa 1.200 °C und Kupfer hat eine Schmelztemperatur von etwa 1.950 °C. Diese Stäbe sollten auf die Verbindung oder Reparatur aufgetragen werden, nachdem das Kupfergrundmetall auf den „Kirsch“-Farbbereich erhitzt wurde, was einer Temperatur von 1.175° bis 1.275° entspricht.

Messing ist eine Metalllegierung, die aus einer Mischung von Kupfer und Zink besteht und einen niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer hat. Da sich Messing jedoch ideal zum Gießen eignet, bestehen viele Ventile und andere Kühlkomponenten aus Messing. Es ist vorzuziehen, eine Legierung mit hohem Silbergehalt und entweder einem externen Flussmittel oder einen mit Flussmittel beschichteten Stab wie den Solderweld 56 %-Stab zu verwenden, den wir normalerweise verwenden.

Erhitzen Sie beide Seiten der Verbindung, bis Sie die richtige Farbe vor allem auf dem Kupfer und in geringerem Maße auch auf dem Messing sehen. Das Flussmittel dient auch als Indikator, da es völlig klar und flach wird und beiden Grundmetallen bei etwa 1.100° ein „benetztes“ Aussehen verleiht (für die am besten geeigneten Flussmittel). Sowohl die Farbänderung als auch das klare Flussmittel können als Indikatoren dafür dienen, dass die richtige Temperatur für eine Kupfer-Messing-Verbindung erreicht wurde.

Für die Verarbeitung von Kupfer oder Messing auf Stahl ist eine Lotlegierung ohne Phosphor und Flussmittel erforderlich. Stahl ändert seine Farbe auf die gleiche Weise wie Kupfer, hat jedoch eine geringere Wärmeleitfähigkeit, was bedeutet, dass sich die von Ihnen zugeführte Wärme tendenziell an dieser Stelle konzentriert und nicht wie bei Kupfer auf einen größeren Bereich abgeleitet wird. Stahl schmilzt erst bei 2.500 °C, der Arbeitsbereich des Flussmittels liegt jedoch im Allgemeinen zwischen 1.100 °C und 1.600 °C (je nach Marke/Typ), sodass das Flussmittel beim Arbeiten mit Stahl leicht überhitzt werden kann. Außerdem ist es nicht schwer, auf die Kupferschmelztemperatur von 1.950 °C zu stoßen, wenn man nicht aufpasst.

Bei der Arbeit mit Kupfer oder Messing auf Stahl gehören zu den zu verwendenden Löttemperaturindikatoren eine Metallfarbe in diesem „Kirschbereich“ und ein leises (blasenfreies), klares Flussmittel.

Bei Aluminium gibt es keine sichtbaren Anzeichen dafür, wann es schmelzen wird, was die Verarbeitung erschwert. Außerdem schmilzt es bei einer relativ niedrigen Temperatur von 1.220 °C. Wenn Sie also Aluminium mit anderen Metallen verbinden, besteht die Gefahr, dass das Aluminium schmilzt, sobald Rötungen in den anderen Metallen auftreten. Wenn Sie Aluminium mit Aluminium verlöten, Aluminium flicken oder Aluminium mit anderen Metallen bearbeiten, müssen Sie sich stark auf das Aluminiumflussmittel verlassen, um anzuzeigen, wann es Zeit ist, die Legierung aufzutragen. Verwenden Sie für Aluminium-zu-Aluminium-Arbeiten einen anwendungsspezifischen Aluminium-Reparaturstab wie Alloy Sol von Solderweld. Alloy Sol ist ideal, da Sie so viel Flussmittel auftragen können, wie Sie benötigen, und es gibt Ihnen einen guten Hinweis darauf, wann Sie mit dem Auftragen des Stabes beginnen müssen, wenn das Flussmittel bei etwa 600° klar wird.

Die Reinigung von Aluminiumverbindungen ist im Allgemeinen entscheidend für eine dauerhafte Verbindung und erfolgt am besten in zwei Schritten. Reinigen Sie zunächst mit einem lösungsmittelhaltigen Entfettungsmittel (Aceton, Methylethylketon, Lackverdünner und Toluol sind eine gute Wahl) und einem fusselfreien Tuch. Bürsten Sie anschließend alle vorhandenen Oxide mit einer speziellen, sauberen Bürste mit weichen Borsten ab (ich bevorzuge rostfreie Borsten). Der Bereich sollte außerdem trocken gehalten werden, da Aluminium bei Anwesenheit von Wasser schnell oxidiert.

Manchmal ist dieser Reinigungsprozess möglicherweise nicht praktikabel, und ich hatte viel Glück, eine Verbindung mit Alloy Sol auch auf schmutzigem Aluminium zu erzielen. Beachten Sie jedoch die Installationsanweisungen des jeweiligen Produkts, das Sie verwenden.

Für Aluminium-Kupfer-Verbindungen müssen Sie Legierungen verwenden, die speziell für diesen Zweck entwickelt wurden, oder Niedrigtemperaturlot, das für Aluminium und Kupfer geeignet ist. Ich bevorzuge Al-Cop-Lötlot, da dort ein Flussmittel in einen Kanal auf der Stange eingebaut ist. Der Stab kann an die Verbindung gehalten werden, und das Flussmittel schmilzt und läuft aus dem Stab, wenn die richtige Temperatur erreicht ist.

Bei der Durchführung einer Reparatur oder einer Verbindung in einem beliebigen Material achten wir auf visuelle Hinweise, um eine Überhitzung und Beschädigung des Grundmaterials, ein Verbrennen des Flussmittels oder eine Unterhitzung und das Abtropfen teilweise geschmolzener Legierung auf die Verbindung zu vermeiden.

Zusammenfassen:

Erscheinungsdatum: 24.12.2018

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Bryan Orr ist Vizepräsident bei Kalos Services Inc. und Gründer der HVAC School.