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). |
|
|
Weichlöten - Hartlöten |
Quelle:
Outokumpu Copper BCZ GmbH |
|
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 demauf 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
Sil-fos™ – Silber-Kupfer-Phosphor-Lot |
|
Verbindungen in Kältemittelleitungen (z. B. bei der Installation von Direktverdampfer-Wärmepumpen) müssen unter Stickstoff hartgelötet werden, damit eine Zunderbildung im inneren des Rohres verhindert wird. Zunder kann zu schweren Kompressorschäden führen. Durch einen leichten Stickstofffluss beim Löten entsteht eine Reibung im Rohr, die eine Zunderbildung unterdrückt.
Grundlagen des Hartlötens: Hartlöten in sechs Schritten - Lucas-Milhaupt, Inc.
|
|
Kältemittelleitungen löten |
Verbindungen in Kältemittelleitungen (z. B. bei der Installation von
Direktverdampfer-Wärmepumpen) müssen unter Stickstoff hartgelötet werden, damit eine Zunderbildung
im inneren des Kupferrohres verhindert wird. Zunder kann zu schweren Kompressorschäden und zum Dichtsetzen von
Armaturen führen und ist die Grundlage von Korrosion (Anlaufen/Verzunderung)
inner- und außerhalb der Rohrleitungen. Lötverbindungen, die unter Verwendung des Formierens entstehen, benötigen keine aufwendigen Nacharbeiten.
Bei dem Transport, der Installation und dem Löten von Kältemittelleitungen
ist, genauso wie bei Trinkwasserleitungen, auf eine besondere Sauberkeit zu achten. Es dürfen keine Fremdstoffe (Späne,
Zunder, Flussmittel, Feuchtigkeit) in das Rohrinnere gelangen. Späne und Zunder könnten den Ringdüsenspalt des
Expansionsventils und den Kompressor blockieren. Flussmittel und Feuchtigkeit führen im
Kältemittelkreislauf auf Dauer zur Bildung aggressiver Säuren, die z. B. die Wicklungen des Elektromotors angreifen oder Kupferplattierung bewirken.
Die Zunderbildung im Rohr wird durch eine Formierung mit einen
leichten Stickstofffluss (Formiergas) beim Löten, bei dem eine Reibung im Rohr entsteht, unterdrückt.
In der Kältetechnik werden neben dem Silberlot gerne phosphorhaltige Lote (z. B.
L-Ag2P [91,7 % Cu, 2 % Ag, 6,3 % P], L-CuP6 [93,8 % Cu, 6,2 % P], L-Ag5P [89%
Cu, 5% Ag, 6% P]) eingesetzt. Diese können für Kupferrohre ohne Flussmittel verarbeitet werden, weil der enthaltene Phosphor
(5 – 7 %) die Oxidation des Grundwerkstoffs verhindert.
Lote für tiefe Temperaturen sind nicht zugelassen. |
|
Das Hartlöten als die empfohlene Verbindungstechnik erfolgt unter
Verwendung von Hartloten nach DIN
EN ISO 17672. Gegebenenfalls sind Flussmittel nach DIN EN 1045
anzuwenden. Je nach Einsatztemperatur ist also ein geeignetes Lot auszuwählen. Vor und während des
Verbindungsvorgangs durch Hartlöten oder Schweißen sind die Rohrleitungen zur Vermeidung
von Zunderbildung auf den Innenoberflächen mit einem trockenen Schutzgas zu spülen. Schutzgase
sind z. B. Inertgase (Edelgase, Stickstoff und deren Mischungen) oder Formiergase wie beispielsweise handelsübliche Schutzgasmischungen (z. B.
Stickstoff-Wasserstoff, Stickstoff-Argon, etc.). Der Wasserstoffanteil darf aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert von 4 Vol.-% nicht überschreiten.
Quelle: DKI |
|
Hartlote für die Kältetechnik - Ralf Tschöpe, Handelsvertretung für Schweiß- und Löttechnik
Kupferrohre in der
Kälte- Klimatechnik, für technische und medizinische Gase
- Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V.
Formieren mit Stickstoff beim Hartlöten - Hans-Helge Peters / Harris Products Group
Lötfehler im Technologieunterricht - Dieter Schmidt, Springe |
|
|
Formieren |
Das Formieren ist ein Verfahren, durch das die Nahtwurzel während des Schweißens oder bei dem Hartlöten der Sauerstoff der Innenrohrwandung mit einem Schutzgas bzw. Formiergas ferngehalten
wird. Beim Hartlöten von Kupferrohren und Kupferlegierungen (Messing [Kupfer-Zink | Cu-Zn], Rotguss [Rotmessing Kupfer-Zink-Zinn-Legierung | Cu Zn Sn]),
und hier besonders bei Kältemittelleitungen, verhindert eine Formierung eine Oxidation (Zunderbildung)
der Rohroberfläche an der Innenseite. Lötverbindungen, die unter Verwendung des Formierens entstehen, benötigen keine aufwendigen Nacharbeiten. |
Rohrinnenoberflächen
Druckmanometer
Quelle: Harris Products Group |
Ohne das Formieren bildet sich bei dem Erwärmen auf der Rohrinnenoberfläche
eine helle bis dunkelbraune Verfärbung (Anlauffarben) bis hin zur Zunderbildung. Diese werden dann später, besonders durch
HFKW-Kältemittel mit synthetischen Ölen, abgetragen. Die festen Zunderteile können zu Schäden an den Kälte-Armaturen, Ventilen,
Mess- und Regeleinheiten führen. Die Folge ist dann ein Anlagenausfall.
Vor und während des Hartlötvorgangs sind die Rohrleitungsabschnitte, in denen
Fittings installiert werden sollen, mit trockenen Inertgasen (z. B. Edelgase, Stickstoff und deren Mischungen) oder Formiergas (z. B.
Stickstoff-Wasserstoff, Stickstoff-Argon) zu spülen. So bleiben Rohre oxidfrei und es kann eine Oxidation bzw. Zunderbildung auf den
Innenoberflächen des Kupferrohres und den Fittings verhindert werden. Hierbei darf der Wasserstoffanteil des Gases
aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert von 4 Vol.-% nicht überschreiten.
In der Regel wird Stickstoff zum Formieren verwendet. Das Gas wird z. B. durch das Schrader-Ventil in das System
eingebracht und auf der anderen Seite durch eine Öffnung über ein Wasserbad abgelassen.
Eine Stickstoff-Gasflasche wird mit einem Druckminderer verbunden und über einen Schlauch oder
ein Rohrstück an die Einfüllöffnung der Anlage angeschlossenen. Dabei ist eine Druckeinstellung nicht erforderlich. Es genügt, dass durch das eingebrachte
Gasvolumen der Sauerstoff ausreichend verdrängt wird. Dabei hat sich eine Durchflussmenge von 1 - 1,4 l/min oder einem Druck von 0,10 - 0,14 bar bewährt. Das
Austrittsventil an der Anlage wird dann soweit geöffnet, bis eine leichte Gas-Ausströmung erreicht ist. Erst dann beginnt man mit dem Erwärmen der Lötstelle und lässt so lange Gas
einströmen, bis die Lötstelle erkaltet ist.
Ein zu hoher Gasdruck oder eine zu hohe Durchflussmenge muss vermieden werden, damit die Lötstelle nicht zu stark
abkühlt, weil sonst der Lotfluss (die Kapillarwirkung) erheblich beeinträchtigt wird.
Formieren mit Stickstoff beim Hartlöten - Hans-Helge Peters / Harris Products Group
 .Kupferrohr gelötet ohne und mit Formieren
Quelle: Messer Group GmbH |
|
|
Weichlöten
- Kapillarlöten |
Bei dem Weichlöten (Kapillarlöten)
in der Kupferrohrinstallation (Heizungs- und Trinkwasseranlagen) wird das Lot ohne Flamme in das Fitting gesogen. Dieser Vorgang setzt
eine fachgerechte Ausführung voraus. Die Arbeitstemperatur (unter
450 °C) beim Weichlöten mit den Loten (S-Sn97Cu3 und S-Sn97Ag3)
in der Rohrinstallation in
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. Außerdem sollen Rohrleitungen in Trinkwasserinstallationen bis 28 mm Außendurchmesser nur weichgelötet werden.
Nach DIN ISO 857-2 (2007) ist Flussmittel ein "nicht-metallischer Stoff, der, wenn
geschmolzen, das Benetzen unterstützt,
indem vorhandene Oxide oder schädliche
Belege von den zu fügenden Oberflächen
entfernt werden und ihre Neubildung während des Lötvorgangs verhindert wird". Flussmittel kann als Pulver,
Paste und Flüssigkeit oder als Lot-Flussmittel-Mischung (auf Basis von Zinkchlorid und Ammoniumchlorid) vorliegen.
Der Schmelzbereich des Flussmittels sollte
ca. 50 °C unter dem des verwendeten
Lotes sein, wodurch die Oberfläche vor
dem Benetzen und Fließen des Lotes
aktiviert ist. Es gibt kein Universalflussmittel, die Zusammensetzung genau der Lötaufgabe angepasst
sein. |
|
| Weichlote |
|
Arbeitsschritte
Quelle: Deutsches Kupferinstitut e.V. |
|
Die Arbeitsgänge beim Weichlöten |
-
entgraten
- Rohr kalibrieren
- Rohrende blank machen (Oxydschicht entfernen mit Kunststoffvlies)
- Fitting mit Messingbürste reinigen
- Flussmittel/Lötpaste auf das Rohrende auftragen
- zusammenstecken
- Lötstelle erwärmen
- Lot am warmen Stück ohne Flamme abschmelzen*
- abkühlen lassen
- Flussmittelreste mit feuchtem Lappen entfernen
- Später die Anlage fachgerecht spülen
* die Lötstelle kann auch mit einem Heißluftgebläse (Heißluftpistole) oder einer Elektrische Lötzange erfolgen. |
|
|
| 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
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hinweis!
Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website
aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung
eines unnötigen Rechtsstreites, mich
umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung
einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht
nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote
einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit
mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet
zurückgewiesen. |
.