Ettersom kobber- og sølvprisene holder seg høye, flytter kjøle- og HVAC-produsenter hus, samlerør, filterhus og kontakter fra kobber til rustfritt stål. De gjenværende kobberrørene må fortsatt skjøtes til dem. Denne veiledningen dekker hva som gjør denne skjøten forskjellig fra kobber-til-kobber, hvilke skjøter som kan bruke rimelig messingfyllstoff, hvilke som trenger sølv, og hvordan induksjon og flammeoppvarming oppfører seg.
Hvorfor de to metallene oppfører seg så forskjellig
Den termiske ekspansjonen til 304 rustfritt stål (omtrent 17.2 µm/m·K) og kobber (omtrent 16.8) er nesten like, så uoverensstemmelse i termisk ekspansjon er ikke hovedproblemet. Problemet er varmestrøm og overflatekjemi.
| Eiendom | Kobber (C12200) | 304 / 304L rustfritt stål | Hva det betyr i leddet |
|---|---|---|---|
| Varmeledningsevne, W/m·K | ~ 385 | ~ 16 | Kobber leder bort varme; rustfritt stål holder seg varmt lokalt |
| Elektrisk resistivitet, µΩ·cm | ~ 1.7 | ~ 72 | Rustfritt stål varmes lett opp ved induksjon; kobber kobles dårlig sammen |
| Overflatefilm | Cu2O / CuO, lett å fluksere | Cr2O3 passivt lag | Rustfritt stål trenger sterkere flussmiddel og rask fukting |
| Smeltepunkt, °C | 1083 | 1400-1450 | Begge er langt bedre enn alle andre loddingsfyllstoffer |
Et praktisk resultat: Hvis du varmer jevnt opp, når kobbersiden temperaturen først, fyllstoffet smelter der, og den rustfrie siden er fortsatt for kald til å bli fuktet. Fyllstoffet legger seg da som en perle på kobberet og fester seg aldri til stålet. Ujevn oppvarming er den vanligste årsaken til en skjøt som ser ferdig ut, men som løsner.
Valg av fyllstoff: når messing er akseptabelt og når sølv er nødvendig
| Filler | Typisk strømningsområde | Brukes på skjøter av rustfritt stål og kobber | Se etter |
|---|---|---|---|
| BAg-7 (56 % Ag, Sn-holdig, Cd-fri) | ~650–760°C | Kjølemiddelledninger, tynne vegger, hermetiske skjøter | Høyeste fyllstoffkostnad; utmerket flyt på rustfritt stål |
| BAg-28 (40 % Ag) | ~680–790°C | Godt kompromiss mellom kostnad og flyt | Litt bredere smelteområde |
| BAg-5 (45 % Ag, Cu-Zn) | ~745–870°C | Generell service, større hull | Sinkdamp i den øvre enden |
| RBCuZn-A / RBCuZn-D (messing / nysølv) | ~900–980°C | Tykkere vegger, strukturelle skjøter, vann- eller oljeledninger, plater og samlere | Kobberoksidasjon, erosjon av tynt kobber, høy varmetilførsel |
| BCuP (Cu-P, med eller uten Ag) | ~700–810°C | Ikke for rustfritt stål | Sprøtt fosfidlag på stålet |
Regelen vi bruker når vi utvikler en prøve: sølv der veggen er tynn eller skjøten må holde kjølemiddel, messing der veggen er 1.5 mm eller mer og skjøten er en mekanisk eller lavrisiko-skjøt. Messing flyter omtrent 250–300 °C varmere enn et 56 % sølvfyllstoff. Ved den temperaturen mykner en 0.8–1.0 mm kobbervegg, får tunge oksidbelegg og kan løses opp av det smeltede fyllstoffet. Der designet tillater en tyngre kobberstump eller en kort kobberhylse, blir messing ofte praktisk, og fyllstoffbesparelsen er stor.
Fluks og atmosfære
Kromoksidfilmen på rustfritt stål fjernes ikke av boraks alene ved sølvloddingstemperaturer. Bruk et fluorholdig flussmiddel: et hvitt flussmiddel av typen AWS FB3-A for sølvfyllstoffer, og et borbasert flussmiddel av typen FB1-A for messing, som fungerer fra omtrent 760 °C og oppover. Påfør det på begge deler, ikke bare på fyllstoffstangen.
Flussmiddel gir etter på tid og temperatur. Når det blir mørkt og glassaktig, løses ikke oksidet lenger opp. Ved lodding av messing brenner en langsom oppvarming flussmiddelet før fyllstoffet når flytetemperatur, noe som etterlater det brune, brente avleiret på den rustfrie siden som sees i prøverøret nedenfor. To løsninger: bruk et flussmiddel med høyere arbeidsloft, eller forkort oppvarmingstiden, som er en styrke ved induksjon.
For kjølekretser, spyl innsiden med tørr nitrogen ved lav strømning under lodding. Ellers dannes kobberbelegg inne i røret som senere beveger seg til kompressorer, kapillærrør og ekspansjonsventiler. Flussmiddelrester på rustfritt stål er også etsende og bør vaskes av i varmt vann etter at skjøten er avkjølt til under omtrent 100 °C.
Lese ekte eksempler
Hva skal du se etter?
- Rødlilla oksid på kobberet nær skjøten er normalt for lodding i luft. Det viser varmespredning langs kobberet. I kjølemiddelbruk vil den samme sonen trenge nitrogenspyling på innsiden.
- En kontinuerlig gul filet på begge sider av skjøten viser at fyllstoffet fuktet begge metallene. En vulst som bare sitter på kobberet er en kaldstålsskjøt.
- Mørk brun flussbrenning på den rustfrie siden peker på en langsom rampe eller for mye varme på stålsiden etter flytepunktet.
- Fyllstoffdekning i en åpnet prøve: Inspiser bruddflatene. Fyllstoff skal være tilstede på både stål- og kobberflaten, og kobberet skal rives opp, i stedet for at det er en ren separasjon fra stålet.
Fugedesign
- clearance: 0.05–0.15 mm per side ved loddetemperatur for sølvfyllstoffer; opptil 0.20 mm for messing. For stramt sulter skjøten; for bredt lar fyllstoffet renne gjennom.
- Overlapp: minst tre ganger den tynnere veggtykkelsen, og ofte 6–10 mm for kjølerørstørrelser.
- Plassering av fyllstoff: Bruk en forhåndsformet ring eller pasta på kobbersiden, med varmen sentrert på det rustfrie stålet slik at fyllstoffet trekkes mot det varmere metallet.
- Karakter: 304L eller 316L begrenser sjansen for utfelling av kromkarbid i området 425–815 °C, selv om en skjøt som holdes der i bare sekunder sjelden er i faresonen.
- renhold: Avfett før montering. Olje på rustfritt stål brenner av som karbon som blokkerer fukting.
Induksjonslodding: innstillinger som fungerer
Rustfritt stål har omtrent førti ganger høyere resistivitet enn kobber, så en induksjonsspole tilfører energi direkte til stålet og bare svakt til kobberet. Det passer denne skjøten: stålet når flytetemperatur raskt, og kobberet følger etter ved konduksjon. De fleste små rørskjøter er ferdige på 3–15 sekunder.
- Frekvens: 20–50 kHz for større rørdeler og tykkere vegger; 100–200 kHz for tynne vegger og rør under 12 mm. Gjennomskinnedybden i 304 ved 30 kHz er omtrent 2.5 mm, så tynnveggede rør varmes opp gjennom veggen nesten umiddelbart.
- Spoleposisjon: Sentrer spolen over den rustfrie enden av overlappingen, eller litt mot den. Ikke sentrer den på kobberet.
- Rampe: En rask rampe til omtrent 20 °C under flytepunktet, deretter en kort bløtlegging, holder fluksen aktiv og forhindrer oversving.
- Flere ledd: En flerviklings- eller flerposisjonsspole kan lodde fem eller flere stubber på en hodetråd i én syklus, som i det første eksempelbildet.
- Kontroll: Effekt-tidskontroll eller infrarød pyrometertilbakemelding gir konsistente resultater. Merk at rustfritt stål og kobber har ulik emissivitet, så kalibrer pyrometeret på den faktiske overflaten.
Flammelodding: hvor det fortsatt passer
Flammelodding er fleksibelt og krever lite verktøy. Det er godt egnet for servicearbeid, store hus og lavvolumsledninger. Bruk en oksygen-fuel- eller oksygen-propanbrenner med en litt reduserende flamme, og hold flammen i bevegelse mot rustfritt stål. Ulempene er lavere repeterbarhet, varmespredning langt utover skjøten og avhengighet av operatørens ferdigheter. Mange kunder bruker flammelodding til prototyper og induksjon til produksjon. De to metodene gir sammenlignbar skjøtmetallurgi hvis samme fyllstoff og flussmiddel brukes.
Der materialbyttet gir mening
Rustfritt stål erstatter kobber mest fornuftig i deler som ikke trenger å lede varme: filtertørkerskall, akkumulatorer, ventilhus, manifolder og samlere, sensorhus, kontakter og trykkbærende endestykker. Varmevekslingsrør forblir kobber eller aluminium. Hver bryter bør valideres ved lekkasjetesting, trykk- eller sprengtesting, en vibrasjonstest og en korrosjonssjekk i målmiljøet, siden en ulik skjøt kan korrodere galvanisk hvis den står våt.
Prøvetestingstjeneste
KETCHAN kjører induksjons- og flammelodding på begge metallene. Send tegninger eller fysiske deler, så kan vi teste flere fluss- og fyllstoffkombinasjoner, identifisere hvilke skjøter som kan bruke messing og hvilke som trenger sølv, og returnere seksjonerte prøver med varmeparametere for din egen kvalifisering.
Ofte stilte spørsmål
Kan rustfritt stålrør loddes til kobberrør?
Ja. Bruk et flussmiddel som fjerner kromoksidfilmen, et passende sølv- eller messingfyllstoff, og varmpress mot den rustfrie siden.
Kan messingfyllstoff erstatte sølvfyllstoff?
For tykkere vegger og ikke-kritiske skjøter, ja. Messing flyter ved omtrent 900–980 °C og kan erodere tynt kobber, så tynnveggede kjølemiddelfuger bruker vanligvis sølvfyllstoff.
Hvorfor ikke bruke BCuP-fyllstoff på rustfritt stål?
Fosfor reagerer med jern og nikkel for å danne sprø fosfider ved grenseflaten, og skjøten kan sprekke under vibrasjon eller termisk sykling.
Er induksjon eller flammelodding bedre for denne skjøten?
Induksjon gir rask, lokalisert og repeterbar varme, så den egner seg for produksjon. Flammelodding egner seg for reparasjoner, store deler og små partier.
Hvordan kan jeg sjekke at fyllstoffet har festet seg til rustfritt stål?
Skjær opp eller lirk opp en prøve. Fyllstoffet skal være synlig på begge sider, og en skjøt som skiller seg rent fra stålet ble ikke fuktet.
