Lötverbindungen

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Werkzeuge — Blechbearbeitung

Werkzeuge Kundendienstfahrzeug
  Weichlöten - Hartlöten
Quelle: Outokumpu Copper BCZ GmbH
Das Löten ist ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Metallen, durch das Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder durch die Diffusion an den Grenzflächen der Werkstoffe (Diffusionslöten).
Die Lötverbindungen sind nicht lösbare, stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindungen, die mit einer schmelzbaren Metalllegierung (Lot) hergestellt werden.
Löten in der Versorgungstechnik wird bei Kupferrohren angewendet. Verbindungen und Richtungsänderungen der gas- bzw. wasserführenden Leitungen werden mit Lötformstücken (Fittings) ausgeführt. Je nach dem Einsatzzweck ist Hart- oder Weichlöten vorgeschrieben, wobei man bei Temperaturen unter 450 °C von einer Weichlötung und ab 450 °C von einer Hartlötung spricht. Zum Löten werden unterschiedliche Lote und Flussmittel verwendet.
Trinkwasserleitungen aus Kupfer müssen bis DN 25 (CU 28x1,5) weichgelötet, ab DN 32 (CU 35x1,5) kann hartgelötet oder geschweißt werden.

Gas-, Ölversorgungs-, Heizungs- und Solarleitungen mit Vorlauftemperaturen von über 110 °C müssen immer hartgelötet werden. Leitungen in Warmwasserheizungsanlagen dürfen auch weichgelötet, aber im Estrich verlegte Fußbodenheizungsrohre sollten hartgelötet werden.

 
Hartlöten - Kapillarlöten

Mit phosphorhaltigen Hartloten können Kupfer-, Kupfer-Zinn-Legierungen und Silber ohne Flussmittel gelötet werden. Der Selbstfließeffekt des in der Haustechnik üblichen Silfos-Hartlot bzw. Kupferlot entsteht durch das einlegierte Phosphor. Dieser reagiert beim Schmelzen des Lotes mit Luftsauerstoff zu Phosphorpentoxid, das sich mit dem auf der Kupferoberfläche gebildeten Kupferoxid zu Kupfermetaphosphat umsetzt, das Flussmittelwirkung besitzt. Kupfermetaphosphat bildet einen dunklen, nicht wasserlöslichen Film, der korrosionschemisch unbedenklich ist. Auch deswegen müssen die Lötstellen nicht nachbehandelt werden. Aber das Kupfermetaphosphat kann mit verdünnter Schwefelsäure entfernt werden.
In Heizungs-, Trinkwasser- (ab DN 32 [CU 35x1,5]), Gas-, Solar- und Ölanlagen mit Kupferrohren sind Kupferlote (L-Cu P6 silberfrei) üblich, weil sie kostengünstig sind. Hier müssen aber für Bauteile aus Kupfer--Legierungen (Messing-, Rotguss- und Bronzearmaturen mit Lötstutzen und Fittings) Flussmittel eingesetzt werden. Der Lotspalt sollte zwischen 0,05 und 0,20 (bis 0,5 mm) liegen. Für Stähle, Eisen- und Nickel-Legierungen sollten diese Lote wegen der Ausbildung spröder Zwischenschichten (Sprödphasenbildung) nicht nicht verwendet werden.
Das Hartlöten kann mit unterschiedlichen Gasarten (in der Regel Azetylen-Sauerstoff oder Propan-Sauerstoff) ausgeführt werden. Dabei entscheiden die gewählte Gasart und die Brennerspitzengröße über die Lötzeit, die möglich kurz sein sollte. Die Arbeitstemperaturen bei dem Hartlöten mit L-Cu P6-Lot liegt zwischen 710 °C und 746 °C. Wenn die Arbeitstemperatur zu hoch ist, verbrennt der gesamte Phosphoranteil, Kupferoxid kann nicht richtig zu Kupfermetaphosphat umsetzt werden und außerdem ist die schützende Wirkung des Belages ist nicht mehr vorhanden.

Selbstfließende Kupfer-Phosphor-Lote
Sil-fos™ – Silber-Kupfer-Phosphor-Lot

Weichlöten - Kapillarlöten

Bei dem Weichlöten (Kapillarlöten) wird das Lot ohne Flamme in das Fitting gesogen. Dieser Vorgang setzt eine fachgerechte Ausführung voraus. Die Arbeitstemperatur (unter 450 °C) beim Weichlöten (S-Sn97Cu3 und S-Sn97Ag3) in der Rohrinstallation in Heizungs- und Trinkwasseranlagen liegt zwischen 220 bis 250 °C und ist von dem jeweiligem Lot abhängig.
Europaweit gibt es ein Weichlot (Sn5Pb93.5Ag1 [299 bis 304 °C]) und in Österreich ein SOLAR-Hochtemperatur-Weichlot (Pb93,5Ag1,5Sn5 [296 - 301 °C]), die für Lötverbindungen in thermischen Solaranlagen eingesetzt werden können. Diese Lote dürfen nicht in Trinkwasserinstallsationen eingesetzt werden, da sie Blei als Legierungsbestandteil haben.
Weichlote
Quelle: Deutsches Kupferinstitut e.V.

Die Arbeitsgänge beim Weichlöten

  1. entgraten
  2. Rohr kalibrieren
  3. Rohrende blank machen (Oxydschicht entfernen mit Kunststoffvlies)
  4. Fitting mit Messingbürste reinigen
  5. Flussmittel/Lotpaste auf das Rohrende auftragen
  6. zusammenstecken
  7. Lötstelle erwärmen
  8. Lot am warmen Stück ohne Flamme abschmelzen
  9. abkühlen lassen
  10. Flussmittelreste mit feuchtem Lappen entfernen

 

 

 

 

Mögliche Fehler beim Löten

  • Rohrende innen und außen nicht entgratet
  • Weiches Rohr nicht kalibriert. Das Rohr passt nicht in den Fitting. Der Lötspalt ist kein Kapillarspalt und die Kapillarwirkung tritt nicht auf oder ist zu schwach
  • Rohrende außen und Fitting innen wurden nicht blank gemacht. Das Lot benetzt nicht und bindet nicht
  • Zu hohe Erwärmung. Das Flussmittel verbrennt
  • Ungenügende oder ungleichmäßige Erwärmung. Das Lot kann nicht benetzen und tropft ab. Das Lot fließt und bindet nicht im gesamten Kapillarspalt.
Vier Vorteile gegenüber dem Hartlöten sind:
  • die Verbindung bleibt hart (also glüht nicht aus)
  • keine Zunderrückstände im Rohrsystem
  • niedrige Arbteitstemperatur (kein Schweißgerät notwendig)
  • es entstehen auch bei einem evtl. später auftretendem niedrigeren pH-Wert in der Trinkwasserinstallation keine Probleme
Gefahren beim Flammlöten
Beim Gasschweißen und Flammlöten wird mit einem Brenngas-Sauerstoff-Gemisch gearbeitet. Während beim Gasschweißen ausschließlich Acetylen als Brenngas benutzt wird, kommen beim Flammlöten auch Erdgas, Propan und Wasserstoff zum Einsatz. Brenngas-Luft-Gemische mit Acetylen sind bei 300 °C zündfähig, mit Propan bei 470 °C, mit Wasserstoff bei 560 °C und mit Erdgas bei 590 °C. Eine Explosionsgefahr besteht für Brenngas-Luft-Gemische ab 2 Vol.-% Brenngasanteil.
Reiner Sauerstoff ist selbst nicht brennbar, fördert aber jede Verbrennung erheblich und führt zu einen schneller und intensiver Verbrennung. Außerdem macht es die Flamme heißer und kann Öl und Fett schlagartig zünden. Deshalb darf man Sauerstoff nie zweckentfremden, nie mit Sauerstoff belüften oder kühlen, nie mit Sauerstoff die Kleidung ausblasen, nie Öl und Fett in den Sauerstoffstrom bzw. an die Sauerstoffarmaturen bringen und vorallen nie mit öligen oder fettigen Händen in den austretenden Sauerstoffstrom greifen.

Undichtigkeiten an den Armaturen oder Schläuchen führen oft zu einem unbemerkten Austreten von Brenngas oder Sauerstoff. Deshalb muss man immer vor Beginn der Arbeit auf die Dichtigkeit aller Anschlüsse und Verbindungen achten und angeschlossene Brenner dürfen nicht in die Werkzeugkiste gelegt werden. Gasschläuche sind eine Schwachstelle und bedürfen besonderer Aufmerksamkeit. Gasschläuche müssen gegen Abrutschen von den Schlauchtüllen gesichert werden, poröse oder beschädigte Schläuche müssen ausgewechselt und die Gasschläuche müssen gegen Überfahren gesichert werden. Allgemein darf nur mit intakten Geräten gearbeitet werden und die Flaschenventile sollten langsam aber zügig geöffnet werden.
Vorsicht!
- Haut und Augenverletzungen durch umherfliegende Splitter
- Verbrühungen durch herausschießenden Wasserdampf
- Schwerhörigkeit durch den lauten Knall
Quelle: BWRmed!a
Bei Fehlbedienungen des Brenners oder bei Benutzung eines defekten Gerätes kann ein Flammenrückschlag die Folge sein. Mögliche Folgen sind ein Schlauch- oder Flaschenzerknall und Brandverletzungen des Schweißers oder/und eine Entzündung von Einrichtungsgegenstände.
Weitere Gefahren drohen durch die optische Strahlung beim Gasschweißen oder Flammlöten im sichtbaren oder infraroten Bereich. Auch ist die Blendwirkung zu beachten. Schutz bieten Schweißerschutzbrillen nach DIN 58112 Verwendungsbereich 6 ober 7 mit Schweißerschutzfilter nach DIN 4647 Schutzstufe 2-7 je nach Gasdurchsatz beim Flammlöten oder Schutzstufe 4-7 je nach Gasdurchsatz beim Gasschweißen.
Die Lärmentwicklung spielt beim Gasschweißen keine Rolle, da durch einen kleinen Brennereinsatz das Gasschweißen geräuscharm ist. Beim Flammlöten kann der Schallpegel durchaus über 85 dB(A) liegen. Deshalb sollte man entweder lärmarme Mehrlochdüsen verwenden oder Gehörschutz beim Flammlöten tragen.
Sowohl beim Gasschweißen wie beim Flammlöten entstehen bei der Verbrennung Schadstoffe, wobei die wesentlichen Gefährdungen von nitrosen Gasen (= Stickoxide = NOX) ausgeht. Nitrose Gase sind im wesentlichen NO2 (MAK: 5 ml/m3) und NO, N2O2, N2O3 und sind Reizgase mit einem stechenden Geruch, die zu Übelkeit und Kopfschmerzen und sogar zu schweren Lungenschäden führen können. Da beim Flammlöten ein Flußmittel eingesetzt wird, entstehen dort auch Fluor-, Kalium- und Borverbindungen. Bei beiden Verfahren können giftige Rauchgase beim Verarbeiten von Blei- und Kupferwerkstoffen, verzinkter oder cadmierter Teile oder farb- oder kunststoffbeschichteter Teile entstehen. Dann ist eine zusätzliche örtliche Absaugung notwendig.
Als Vorsichtsmaßnahme sollte man die Flamme nicht unnötig brennen lassen und den Brenner auch in kurzen Pausen zwischen den Arbeitsgängen abschalten. Außerdem ist eine gute allgemeine Raumlüftung notwendig und wegen dem Auftrieb der heißen Gase sollte die Entlüftungsöffnung in der Nähe der Decke angeordnet sein.
 


REMS Contact 2000
Quelle: REMS GmbH & Co KG

Um die Gefahren, die beim Flammenlöten auftreten können, auszuschließen, gibt es zum Weichlöten von Kupferrohren die Möglichkeit, elektrische Lötgeräte einzusetzen. Diese sind ohne bzw. mit Transformator zum direkten Anschluss an die Steckdose geeignet.

Die Geräte haben eine Lötleistung von 2000 W und erreichen eine Temperatur von 900 °C bzw. 800 °C. Mit den Lötzangen können Kupferrohre mit 6 – 54 mm bzw. 10 – 28 mm Außendurchmesser gelötet werden.


REMS Hot Dog 2
Quelle: REMS GmbH & Co KG
Lötverfahren - Uwe Koerbitz
Solarlot (299 bis 304 °C)
SOLAR-Hochtemperatur-Weichlot (296 - 301 °C) - Österreich
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