Koper Hardsolderen Uitgelegd: Technieken & Tips voor Sterke, Betrouwbare Verbindingen

Wat Is Koper Hardsolderen?

Vooral jaren zijn de twee meest voorkomende methoden om koperbuizen en -fittingen te verbinden solderen en hardsolderen. Deze beproefde methoden zijn op een aantal manieren vergelijkbaar, maar er zijn ook verschillende duidelijke verschillen die ze van elkaar scheiden.

Dit artikel legt de overeenkomsten uit en benadrukt de verschillen tussen de twee verbindingsprocessen om te bepalen welke methode het meest wenselijk is.

Waarom Koper Hardsolderen Gebruiken?

Koper hardsolderen wordt gebruikt wanneer grotere lassterkte nodig is of voor systemen die bij 177°C (350°F) of hoger werken.

Typische toepassingen zijn:

• Brandbeveiliging
• Airconditioning en koeltechniek
• Brandstofgasdistributie
• Watervoorziening

Zowel zuurstofbevattende als zuurstofvrije koper kunnen worden gehardsoldeerd om een verbinding met voldoende eigenschappen te produceren. De volledige sterkte van een gegloeid koper hardsolderverband wordt bereikt met een overlaapslas (lap joint).

De gebruikte vlam moet iets carburiserend zijn. Alle zilverhardsolderlegeringen kunnen met de juiste fluxes worden gebruikt. Met koper-fosfor of koper-fosfor-zilver legeringen kan een hardsolderverbinding worden gemaakt zonder flux, hoewel het gebruik van flux resulteert in een verbinding met een betere uiterlijk.

Koper Solderen vs. Hardsolderen

Meeste solderen gebeurt bij temperaturen van 177 tot 315°C (350 tot 600°F). Koper hardsolderen wordt gedaan, zoals voor hardsolderverbindingen bij 593 tot 815°C (1100 tot 1500°F).

Hardsolderen is een metaalverbindingsproces waarbij twee of meer metalen worden verbonden door vulmateriaal te smelten en in de las te laten vloeien, waarbij het vulmateriaal een lager smeltpunt heeft dan het aanliggende metaal.

Het verschil tussen hardsolderen en solderen is de temperatuur die nodig is om dat vulmateriaal te smelten. Die temperatuur is gedefinieerd op 450°C (842°F) door de American Welding Society (AWS), maar wordt vaak afgerond naar 450°C (840°F). Als het vulmateriaal onder 450°C smelt, is het proces solderen.

Hardsolderverbindingen worden gebruikt voor koeltechniek, hogedrukluchtleidingen en HVAC waar maximale lassterkte een must is, en gesoldeerde verbindingen worden gebruikt in lage-druktoepassingen zoals drinkwaterleidingen en sommige verwarmingssystemen.

Heb Je Flux Nodig Om Koper Te Hardsolderen?

Om koper te hardsolderen, heb je flux nodig zodat de soldeer vrij kan vloeien en door de brander wordt verhit. De staaf wordt dan zonder dwang in plaats geduwd, wat het warmtebad door elkaar zou halen en een onbetrouwbare verbinding tussen twee koperstukken zou creëren.

De eenvoudigste methode voor het hardsolderen van koper is een fluxborstel op één oppervlak te gebruiken en dan gesmolten metaal erop te borstelen – dit omvat ook wateroplosbare pasta.

De twee metalenstukken moeten een geschuurd oppervlak hebben voor dit proces om efficiënt te werken, want anders vormt het geen voordelige binding. Deze techniek is vaak hoe sanitairpijpverbindingen worden gedaan, omdat niemand giftige roken van solderen in hun huis wil.

Hoe Koper Te Hardsolderen

Hardsolderen wordt gedaan door de koper te verwarmen, dan een laag constantan (een metaaltoepassing met hoge thermische geleiding en lage elektrische weerstand) erop te laten lopen. Als je de twee stukken correct uitlijnt, zullen ze smelten bij 250°C.

De flux zorgt ervoor dat kleine luchtbellen er niet in komen en alles verpesten – deze borrelen naar het oppervlak tijdens het verwarmen en kunnen met een hardsoldernaald worden doorstoken voordat het verwarmen begint.

Zodra ze verhit zijn, breng wat hardsolderpasta aan – dit smelt wanneer het opnieuw verhit wordt om de verbinding te voltooien! Als constantan niet voldoende thermische geleiding biedt, of je wilt er zeker van zijn dat beide stukken ongeveer dezelfde temperatuur hebben voordat je voor de eerste keer warmte toepast, kun je ook een fluxbedekte hardsolderstaaf gebruiken.

Wat Gebeurt Er Precies Wanneer Het Vulmateriaal Smelt?

Wanneer het vulmateriaal smelt, vormt het meestal een helder oranje klontje. Dit is hoe je weet dat je de juiste temperatuur hebt bereikt om door te gaan met het hardsolderproces. Je moet de flux en wateroplosbare pasta aanbrengen, dan de staaf en koperpijp ongeveer vijf minuten verwarmen voordat je soldeerpasta op de staaf toevoegt.

Als je je afvraagt hoe je dit in de bouw kunt doen, het is typisch hoe sanitairpijpen worden verbonden. Bij sanitairpijpen zijn er twee veelgebruikte methoden: koper hardsolderen en koper solderen.

De flux helpt de soldeer vrij te vloeien en moet op beide oppervlakken worden aangebracht voor een succesvol hardsolderproces. De staaf wordt dan zonder dwang in plaats geduwd, wat het warmtebad door elkaar zou halen en een onbetrouwbare verbinding zou creëren.

Typen Vlammen

Er zijn 3 typen vlammen. Één die je niet wilt is een carburiserende vlam. Hier is hoe een "carburiserende vlam" eruitziet, het is gemakkelijk te herkennen aan zijn 3 kleuren, en leidt tot overmatige verkoling op de pijp wat niet nodig is en de verbinding kan compromitteren.

Tweedens is een oxiderende vlam die je ook niet wilt. Dit type vlam, zoals de naam zegt, zal je werkstuk oxideren wat ongewenst is. En tot slot, een neutrale vlam. Een neutrale vlam is wat je zoekt omdat het noch carburiseert noch oxideert, het heeft een perfecte mix van zuurstof en acetyleen en is meestal een helder blauwe kleur.

Gereedschappen/Materialen Voor Het Project

De gereedschappen en type vulmaterialen verschillen van een gesoldeerde verbinding tot een gehardsolderde verbinding, dus laten we ze allebei doorlopen.

Bij het solderen van drinkwaterleidingen gebruik je dit type soldeer genaamd 95/5. Dit type soldeer kan niet worden gebruikt bij hardsolderen, dus je hebt een vulmateriaal nodig. Er zijn veel typen vulmaterialen op de markt en je moet het juiste kiezen afhankelijk van het type werk dat je doet.

In geval van twijfel levert Harris Products een heel duidelijke grafiek over welk type hardsolderstaaf te gebruiken voor verschillende materialen die verbonden worden. Voor deze demonstratie gebruik ik Stay-silv 15 wat 80% koper, 15% zilver en 5% fosfor bevat. Je wilt een staaf met fosfor omdat ze zelf-fluxerend zijn, wat de noodzaak om flux op de pijp aan te brengen, wegnemen.

Omdat zilversoldeer op een veel hogere temperatuur smelt, heb je meer warmte nodig dan bij je typische gesoldeerde verbinding.

Hardsolderen van kleinere pijpen is mogelijk met een kleine propaanbrander, maar grotere pijpen zoals 1" en groter vereisen meer warmte, daarom wordt aanbevolen een oxy/acetyleen systeem met een geschikte brander te gebruiken, aangezien zilversoldeer op een hogere temperatuur smelt dan normale soldeer. Oxy-acetyleen brandt veel heter, bij 3500°C of 6330°F vergeleken met propaan dat brandt rond 1995°C of 3620°F.

En tenslotte, de brander. Bij solderen wordt een brander als deze gebruikt omdat maar één gas nodig is. Plus, propaanbranders geven niet zoveel warmte als een oxy/acetyleen brander.

Ik gebruik deze oxy/acetyleen port-a-torch kit van Harris, wat een Lincoln Electric bedrijf is en geweldig is voor lichte hardsolderklussen zoals deze. Het zit in een draagtas en er zijn 2 tanks, 1 voor zuurstof en 1 voor acetyleen, er zijn ook 2 regelaars voor elk gas en de echte brander.

Je zult ook de brandertoppen zien die bij de kit zitten. Je kunt een eenvoudige lucht/acetyleen opstelling gebruiken, maar dit is aanzienlijk langer en geeft je geen schone verbinding zoals een oxy/acetyleen kit. Toch zijn ze economischer en lichter om mee te dragen in krappe ruimtes, dus gebruik wat het beste voor je werkt.

Iets anders waar je rekening mee moet houden is ervoor zorgen dat je brander terugslagbeveiligers heeft op de zuurstof- en acetyleenzijde. Meeste nieuwe branders komen met ingebouwde. Vroeger waren deze los en moesten op de slang worden gemonteerd. Dus zorg gewoon dat je kit ermee uitgerust is want ze stoppen een vlam die in je tank gaat, wat je echt niet wilt.