Hoe koper te lassen - een technische gids

Hoe koper te lassen

Koper lassen is niet moeilijk. De warmte die nodig is voor dit type lassen is ongeveer twee keer zo hoog als voor staal van vergelijkbare dikte. Koper heeft een hoge thermische geleidbaarheid. Om dit warmteverlies te compenseren, wordt een tip aanbevolen die een of twee maten groter is dan vereist voor staal.

Bij het lassen van grote secties van zware diktes is aanvullende verwarming aan te raden. Dit proces levert een las op die minder poreus is.

Koper kan worden gelast met een licht oxiderende vlam omdat het gesmolten metaal wordt beschermd door het oxide dat door de vlam wordt gevormd. Als een vloeimiddel wordt gebruikt om het gesmolten metaal te beschermen, moet de vlam neutraal zijn. Voor gasgelaste assemblages moet zuurstofvrij koper (gedeoxideerde koperen staaf) worden gebruikt in plaats van zuurstofhoudend koper. De staaf moet van dezelfde samenstelling zijn als het basismetaal.

Wat is koper?

Koper is een zacht, non-ferro metaal dat gemakkelijk kan worden gebogen, gesneden, gevormd en verbonden met behulp van verschillende lasprocessen. Hoewel het vaak wordt gebruikt om decoratieve huishoudelijke en architecturale artikelen te maken, is het een uitstekende geleider van elektriciteit en warmte, en wordt het daarom veel gebruikt in de elektrische industrie, terwijl koperen leidingen, kleppen en andere fittingen vaak worden gebruikt voor sanitair.

Omdat het kneedbaar en zeer kneedbaar is, wordt koper ook gebruikt als het belangrijkste element in honderden verschillende legeringen, waaronder messing, brons en nikkelkoper. De meest gebruikte legeringselementen voor koperlegeringen zijn aluminium, nikkel, zink, tin en silicium.

Omdat puur koper te ductiel is om met succes te worden bewerkt, worden kleine hoeveelheden andere elementen aan de verschillende legeringen toegevoegd om de bewerkbaarheid te verbeteren, evenals om het metaal te deoxideren, het beter bestand te maken tegen corrosie, de mechanische eigenschappen te verbeteren en de respons te verbeteren tot warmtebehandelingen. In totaal zijn er meer dan 300 koperlegeringen in de handel verkrijgbaar.

De verschillende methoden voor het lassen van koper

Koper kan op verschillende manieren worden gelast. We gaan echter alleen de meest voorkomende technieken bespreken in dit artikel over het aanleren van het lassen van koper. Deze omvatten Gas Metal Arc Welding (GMAW), Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) en Manual Metal Arc Welding (MMAW). Hieronder volgt een uitleg van elk.

Gasmetaalbooglassen (GMAW)

Gas Metal Arc Welding (GMAW), ook wel MIG-lassen genoemd, volgt het SMAW-systeem voor lassen. Dit betekent dat het gebruikte vulmateriaal bij deze lastechniek een elektrode is.

Er is echter een verschil tussen de twee methoden; terwijl een reeks korte staafjes door SMAW wordt gebruikt als de verbruikselektrode, voert de GMAW-methode automatisch een doorlopende 'draad' naar de lastoorts met een door de gebruiker gedefinieerde snelheid. Daarnaast is er een gereguleerde instelling voor het toevoeren van het beschermgas.

Wanneer u de GMAW-methode gebruikt om koper te lassen, wordt aanbevolen om ERCu-koperelektroden te gebruiken. Het gebruik van Aufhauser gedeoxideerd koper wordt ook aanbevolen; dit is een koperlegering of vulmateriaal met een zuiverheid van 985.

De dikte van het koperen gedeelte dat u moet lassen, bepaalt het benodigde gasmengsel. Over het algemeen wordt argon gebruikt voor diktes tot 6 mm. Voor een dikte die dit overschrijdt, wordt een mengsel van helium en argon gebruikt. Bij de GMAW-methode voor het lassen van koper moet u het vulmetaal deponeren met smal geweven of stringer kralen; dit kan door middel van spraytransfer.

Gaswolfraambooglassen (GTAW)

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), ook wel TIG-lassen genoemd, last koper op een manier die vergelijkbaar is met de meeste booglasprocessen; dit betekent dat GTAW het gebruik van een elektrische boog omvat voor het verwarmen en smelten van zowel het koperen stuk als het vulmateriaal.

Terwijl het gesmolten smeltbad afkoelt en stolt, wordt het beschermd tegen atmosferische effecten door een beschermgas zoals argon of helium aan de punt van de toorts toe te voegen. Hoewel GTAW vergelijkbaar is met veel booglasprocessen, last het niet zoals booglasmethoden die de elektrische boog doorgeven aan het koper dat wordt gelast met behulp van verbruikbare elektroden.

In plaats daarvan gebruikt GTAW een niet-slijtbare elektrode om een ​​lasverbinding tussen de werkstukken te creëren; het kan dit doen met of zonder vulmateriaal. Ook wordt bij veel andere booglasmethoden het vulmateriaal gebruikt als de elektrode die de elektrische boog naar het te lassen koper brengt.

Bij de Gas Tungsten Arc Welding-methode wordt echter aparte lasdraad gebruikt. Bovendien is het helemaal niet nodig om een ​​toevoegmateriaal toe te voegen terwijl de GTAW-methode wordt gebruikt om koper te lassen.

Met de GTAW-methoden kunnen koperen stukken met een dikte tot 16 mm met succes worden gelast. De voor deze methode aanbevolen vuldraad is elk metaal met een samenstelling die vergelijkbaar is met het basismetaal. Argon-beschermgas heeft de voorkeur voor koperen secties met een dikte tot 1,6 mm. Voor werkstukken die deze dikte overschrijden, wordt een mengsel van helium en argon gebruikt.

In vergelijking met argon maakt een mengsel van helium en argon hogere verplaatsingssnelheden en diepere perforatie mogelijk bij een vergelijkbare lasstroom. Om het koperstuk dat wordt gelast te voorzien van de goede perforatie-eigenschappen van helium samen met de boogstabiliteitseigenschappen van argon, is het algemeen gebruikte mengsel 25% Ar/75% He. Ten slotte wordt voorhandlassen aanbevolen bij het uitvoeren van deze methode op een stuk koper met een smal weefsel of stringerparels.

Handmatig metaalbooglassen (MMAW)

Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor het uitvoeren van reparatie- of onderhoudslassen aan koper en koperlegeringen. Het aanbevolen vulmateriaal voor deze methode is de ECuSn-C-elektrode. Een andere aanbeveling is het gebruik van een gelijkstroomelektrode-positief (DC+) met een stringer-kraaltechniek. Wanneer dit vulmateriaal wordt gebruikt, kan de MMAW-methode helpen bij het volgende:

• Koper aan andere metalen lassen
• Kleine reparatie van dunne koperen stukken
• Lasverbindingen met beperkte toegang

Dit zijn de drie meest gebruikte methoden om koper te lassen. Nu u basisinformatie over elke methode hebt, kunt u een techniek/methode kiezen die het meest geschikt is voor uw behoeften en de taak die wordt uitgevoerd. Ongeacht de methode die u kiest om koper te lassen, u moet echter enkele basisstappen volgen om een ​​effectieve las te produceren. We bespreken deze stappen in het volgende gedeelte.

De belangrijkste stappen bij het lassen van koper

Als u zelf koper wilt lassen, moet u de cruciale stappen kennen die nodig zijn om koper effectief te lassen. Er zijn 11 stappen betrokken bij doe-het-zelf koperlassen. Door deze stappen in de volgende volgorde uit te voeren, kunt u een uiterst duurzame koperen lasnaad maken.

#1. Zorg voor veiligheid

Wanneer u zelf koper wilt lassen, is het eerste dat u moet doen uw veiligheid waarborgen. Het maakt niet uit welk metaal u aan het lassen bent, u moet de juiste voorzorgsmaatregelen nemen voordat u begint met lassen. Als u dit niet doet, loopt u het risico op letsel.

Dus, wat zijn de mogelijke voorzorgsmaatregelen die u kunt nemen voordat u koper gaat lassen? U moet veiligheidsuitrusting aantrekken, ervoor zorgen dat er geen ontvlambare voorwerpen om u heen zijn en werken in een schone ruimte of een ruimte die vrij is van vreemde materialen.

Het nemen van veiligheidsmaatregelen is vooral belangrijk bij het lassen van koper; dit komt omdat koper een extreem goede geleider van elektriciteit is en je een elektrische schok kunt krijgen als je het metaal met blote handen vastpakt.

Naast het risico op een elektrische schok, kan het lassen van koper u blootstellen aan giftige gassen. Stop dus niet bij leren handschoenen en veiligheidskleding om uw veiligheid te garanderen bij het lassen van koper. In plaats daarvan moet u ook een ademhalingsmasker en oogbescherming in uw veiligheidsuitrusting opnemen.

#2. Bereid het oppervlak voor

Oppervlaktevoorbereiding voor het lassen van koper houdt in dat het lasgebied vrij blijft van vet, olie, verf, vuil en andere vreemde deeltjes voordat u begint te lassen. Waarom moet u het lasgebied vrij houden van deze deeltjes? Omdat de las kan barsten als ze vermengd raken met het metaal. Bovendien kunnen ze schadelijke chemicaliën bevatten, zoals zwavel, fosfor en lood.

Naast het lasgebied moet u ook het koper reinigen voordat u begint te lassen. Hoe kunt u het lasgebied en het koper reinigen? Met een bronzen staalborstel en een geschikt reinigingsmiddel. Eerst staalborstel met daarna ontvetten met reinigingsmiddel. Zorg er ook voor dat u de oxidefilm die zich tijdens het lassen vormt, verwijdert met een staalborstel na het afzetten van elke lasrun.

#3. Voorverwarmen

Waarom is het belangrijk om koper voor te verwarmen voordat u kunt beginnen met lassen? Omdat dit metaal een hoge thermische geleidbaarheid heeft. Dit is vooral belangrijk als de dikte van het kopermetaal meer dan 0,01 inch is. U moet alle segmenten die gelast moeten worden gelijkmatig voorverwarmen.

Aangezien koper warmte snel van de lasverbinding naar het omringende basismetaal kan geleiden, is een hoge voorverwarming vereist om de dikke koperen secties te lassen. De temperatuur is afhankelijk van de dikte van het metaal en kan variëren van 50° tot 752° F.

Als u echter een koperlegering aan het lassen bent, kunt u deze sectie overslaan omdat de thermische diffusie in dit geval veel lager is in vergelijking met koper. Als u koper en geen koperlegering aan het lassen bent, moet u de juiste voorverwarming voor uw toepassing selecteren. U moet speciale aandacht besteden aan het koper dat las, de dikte van het basismetaal, het lasproces en zelfs de totale massa van het laswerk.

Naast het bovenstaande is een ander belangrijk ding om te doen, de warmte zoveel mogelijk te beperken tot een gelokaliseerd gebied; dit zal u helpen ervoor te zorgen dat niet te veel van het materiaal zich in een temperatuurbereik bevindt dat leidt tot een verlies aan ductiliteit.

Bovendien moet u de voorverwarmtemperatuur aanhouden totdat de verbinding is gelast. Nadat u begint te lassen, begint de warmte van het voorverwarmde koper te verdwijnen, en dit vermindert het risico op barsten.

#4. Gezamenlijk ontwerp overwegen

Een andere belangrijke stap bij het effectief lassen van koper is een gezamenlijke ontwerpoverweging. Wat houdt dit in? Allereerst moet u rekening houden met de afstand tussen de verbindingen. In het ideale geval moet u deze afstand binnen bepaalde toleranties houden op basis van het moedermetaal en de gebruikte soldeerlegering. De optimale tussenruimte voor voegen is echter tussen 0,04 en 0,20 mm.

Een andere belangrijke overweging hierbij is een gezamenlijke overlap. De ideale voegoverlap zal minstens drie keer dikker zijn dan het dunste deel dat je moet voegen. Je moet proberen zo min mogelijk materiaal te gebruiken, omdat dit je zal helpen de gewenste sterkte te bereiken.

#5. Pas de vlam aan

Als u een effectieve koperlas wilt maken, moet u de vlam op de juiste manier afstellen. Het beste is om hier een neutrale vlam te gebruiken. Wat betekent een neutrale vlam? Een neutrale vlam is een vlam die is aangepast om dezelfde hoeveelheden acetyleen en zuurstof met dezelfde snelheid te laten mengen. Een ander belangrijk ding om hier te doen, is het duidelijk definiëren van de witte binnenste kegel en ervoor zorgen dat er geen waas is.

#6. Verwijder de flux

U moet het residu op een van de volgende manieren verwijderen als het vloeimiddel is gebruikt:

• Poetsen met draad en stomen
• Borstelen met draad en warm water gebruiken om te spoelen
• Verdunnen in hete bijtende soda-dip

Als u de flux niet volledig verwijdert, kan dit leiden tot verzwakking en zelfs falen van het gewricht.

Kies vulmateriaal

Het kiezen van het juiste vulmateriaal is een van de meest kritische stappen bij het effectief lassen van koper. Het kiezen van het juiste vulmateriaal helpt bij het lassen van een koperen stuk dat sterker is dan het basismetaal. Het beste of meest geschikte vulmateriaal voor het lassen van koper hangt af van de weerstand van het metaal tegen corrosie, hoeveel sterkte je nodig hebt in de verbinding, de bedrijfstemperatuur en de kosten die ermee gemoeid zijn.

Voor de beste resultaten moet u een vulmetaal kiezen met silicium (Si) of mangaan (Mn) als deoxidant. Dit is ongeacht of u de GMAW-, GTAW- of MMAW-methode gebruikt voor het lassen van koper.

Als het gaat om toevoegmaterialen voor het lassen van koper, zijn de meest aanbevolen en meest gebruikte materialen ErCu en ErCuSi-A. De eerste vergemakkelijkt de vloeibaarheid omdat het zowel Si als Mn met Tin (Sn) bevat. Aan de andere kant moet je voor ErCuSi-A vulmateriaal gaan als je P-geoxideerd koper wilt lassen; het is ook een goede optie voor het lassen van koper met een harde toon dat zowel Si als MN als deoxidanten bevat.

Koper Solderen

Solderen, een van de vroegste methoden om metaal te verbinden, omvat het verhitten van toevoegmetaal (in de vorm van een lasdraad) zodat het smelt en voegen opvult. Zachtsolderen is het eenvoudigste proces en wordt vaak gebruikt in en rond het huis om kleine metalen voorwerpen te repareren. Het is ook de methode die door loodgieters wordt gebruikt om de koperen leidingen en koperen fittingen te verbinden en te repareren.

Voor zachtsolderen kunt u een goedkope soldeerbout of een steekvlam met een geschikt vloeimiddel gebruiken. Bij hardsolderen worden de vulmaterialen tot een veel hogere temperatuur verhit, waardoor de verbinding een stuk sterker is dan bij andere soldeerverbindingen.

Het vulmateriaal is anders en bevat meestal zilver, daarom wordt de techniek vaak zilversolderen genoemd. Echt solderen wordt echter uitgevoerd bij een nog hogere temperatuur.

Kopersolderen

Solderen is in wezen een techniek die lijkt op solderen, en het maakt gebruik van hetzelfde soort vulmateriaal (draad of een soldeerstaaf) dat wordt gebruikt voor het solderen. Verbindingen moeten zeer nauwsluitend zijn, zodat capillaire werking het vulmetaal kan trekken tussen de stukken koper die worden verbonden.

Hoewel de gebruikte temperaturen aanzienlijk hoger moeten zijn dan die vereist voor het solderen, mag het basismetaal niet worden verwarmd tot het smeltpunt.

Hardsolderen wordt veel gebruikt voor loodgieterswerk en kan ook worden gebruikt om verschillende soorten metaal en metalen werkstukken met verschillende diktes te verbinden.