Flammlöten von Kupfer und Kupferlegierungen
Das Flammlöten von Kupfer wird sowohl für das Weichlöten von Kupfer und für den Hartlöten von Kupfer verwendet. Das Löten von Kupfer mittels Flamme wird sowohl als manuelle Flammlötung und auch als maschinelle, automatisierte Flammlötung eingesetzt. Es wird mit Brenngas-Sauerstoff/Luft-Gemischen (Bsp. Acetylen, Propan oder Erdgas in Verbindung mit Sauerstoff oder angesaugter Luft) gelötet.
Löten von Kupfer mittels Flamme – Vor- und Nachteile des Verfahrens
Die Vorteile des Flammlötens von Kupfer liegen in der Flexibilität des Lötverfahrens, der leichten Mechanisierbarkeit und den vergleichsweise geringen Anlagenkosten solcher Flammlötanlagen.
Bei manuellen Flammlötungen ist die Qualität der Lötverbindung von den Handfertigkeiten des Löters abhängig. Es empfiehlt sich daher geschultes Personal einzusetzen und die Qualifizierung der Mitarbeiter zu überwachen. Arbeitsschutztechnisch ist beim manuellen Löten von Kupfer, z.B. im Bereich der Montage von kältetechnischen Anlagen auf entsprechenden Arbeitsschutz beim Arbeiten mit offener Flamme zu achten.
Das automatisierte Flammlöten wird mittels Werkstückaufnahmen zum Fixieren der Bauteile durchgeführt. Diese Lötvorrichtungen müssen regelmäßig geprüft und gesäubert werden. Beim Flammlöten mit zusätzlichem Flussmittel müssen die Flussmittelreste nach dem Löten von den Bauteilen entfernt werden. Dies bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsschritt gegenüber Lötverfahren die für das Löten von Kupfer ohne zusätzliches Flussmittel auskommen (Vakuum- oder SG-Ofenlötungen).
Löten von Kupfer – Zuführung des Lotes beim Flammlöten
Das verwendete Lot kann auf verschiedene Arten am Bauteil platziert werden. Klassisch, bei der manuellen Flammlötung, wird der Lötstelle ein Lotstab oder ein Lötdraht zugeführt. Weitere Möglichkeiten das Lot zu platzieren sind die Verwendung von vorgefertigten Lotringen, Lotpasten oder Lotfolien. Diese Art der Lotdeponierung wird auch beim mechanisierten Flammlöten verwendet und bietet den Vorteil einer reproduzierbaren Lotmenge.
Löten von Kupfer – Kupfer löten mit Silberlot und Flussmittel
Wird mit Flussmittel gearbeitet, wird dieses vor Beginn der Erwärmung auf das gereinigte Bauteil aufgetragen. Die indirekte Erwärmung der Lötstelle wird empfohlen um das Flussmittel durch direkte Flammeinwirkung zu verbrennen. Das Flussmittel kann seine Wirkfähigkeit bei langen Lötzeiten verlieren, daher sollten Lötungen mit Flussmitteln eine Lötzeit von 3-4 Minuten nicht überschreiten. Flussmittel für Hartlote zum Löten von Kupfer hinterlassen nach dem Löten korrosive Rückstände auf den Bauteilen. Diese müssen nach dem Löten entfernt werden.
Flammlöten von Kupfer – Besonderheit selbstfließende Kupfer-Phosphor-(Silber)-Hartlote
Für Verbindungen von Kupfer mit Kupfer werden zum Hartlöten sehr oft auf Kupferhartlote, selbstfließende Kupfer-Phosphor-Hartlote verwendet. Dies funktioniert allerdings nur bei Kupfer-Kupfer-Lötverbindungen. Mischverbindungen zwischen Kupfer und Kupferlegierungen (z.B. Messing löten, Bronze oder Rotguss löten) können nur mit einem zusätzlichen Flussmittel durchgeführt werden. Zudem sind Kupfer-Phosphor-Hartlote nicht für das Löten von Stahlwerkstoffen und Bauteilen die in schwefelhaltigen Medien eingesetzt werden geeignet.
Flammlöten von Kupfer- und Kupferlegierungen – geeignete Hartlote
Die bereits kurz beschriebenen Hartlote, Silberlote, Messinglote und Kupferhartlote sind in der Norm DIN EN ISO 17672 genormt, passende Weichlote finden sich in der Norm für Weichlote DIN EN ISO 9453. Flussmittel zum Hartlöten von Kupfer findet man in der Norm DIN EN 1045.
Kupfer Hartlöten – Einsatzgebiete für das Flammlöten von Kupfer und Kupferlegierungen
Das Flammlöten von Kupfer findet manuelle Anwendung z.B. bei der Anlagenmontage in der Kälte- und Klimatechnik, im allgemeinen Apparatebau, in Heizungsinstallation, bei der Gas- und Wasserinstallation und der Installation von thermischen Solaranlagen. In den DVGW Arbeitsblättern GW2 und GW7 sind weitere Informationen und spezielle Bestimmungen, z.B. für die Trinkwassersinstallation enthalten.
Flammlöten von Kupfer – die Gefahr der Wasserstoffkrankheit beim Flammlöten
Was ist Wasserstoffversprödung (Wasserstoffkrankheit) und wie entsteht sie?
Lötet man Kupfer mittels Flamme, ist es wichtig bei der Wahl des Grundwerkstoffes auf den Sauerstoffgehalt des Kupfers zu achten, da beim Hartlöten von sauerstoffhaltigen Kupfersorten eine Wasserstoffversprödung auftreten kann. Bei höheren Temperaturen, über 500 °C, reagiert der eindiffundierende Wasserstoff aus dem Brenngas mit dem Sauerstoff im Kupfer zu Wasser. Dabei entstehen Risse und Hohlräume.
Davon betroffen sind z. B. Kupfersorten, wie das Cu-ETP, welches unter anderem auch in der Elektrotechnik eingesetzt wird.
Von der Wasserstoffkrankheit bei sauerstoffhaltigen Kupfersorten sind besonders die Lötverfahren Flammhartlöten und das Löten unter reduzierendem Schutzgas betroffen. Deshalb sollte für das Hartlöten von sauerstoffhaltigen Kupfersorten auf die Verfahren Induktions- Widerstands- oder Vakuumlöten zurückgegriffen werden.
Um eine Wasserstoffversprödung beim Flammlöten zu vermeiden, sollte dafür die Verwendung von sauerstofffreien bzw. desoxidierten Kupfersorten wie z.B. die mit Phosphor desoxidierten Kupfersorten Cu-HCP (CW021A) und Cu-DHP (CW021A) oder sauerstofffreies Kupfer wie Cu-OFE (CW009A). Diese Kupfersorten bieten sehr gute Eigenschaften zum Hart- und Weichlöten.