Kupfer ist ein weiches, nichteisenhaltiges Metall, das mit mehreren Schweißprozessen leicht gebogen, geschnitten, geformt und verbunden werden kann. Während es häufig verwendet wird, um dekorative Haushalts- und Architekturgegenstände herzustellen, ist es ein ausgezeichneter Leiter von Strom und Wärme und wird daher häufig in der Elektroindustrie verwendet, während Kupferrohre, Ventile und andere Armaturen üblicherweise für Sanitärinstallationen verwendet werden.Da es duktil und sehr formbar ist, wird Kupfer auch als Hauptelement in Hunderten verschiedener Legierungen verwendet, darunter Messing, Bronze und Nickelkupfer. Die gebräuchlichsten Legierungselemente für Kupferlegierungen sind Aluminium, Nickel, Zink, Zinn und Silizium.Da reines Kupfer zu duktil ist, um erfolgreich bearbeitet zu werden, werden den verschiedenen Legierungen kleine Mengen anderer Elemente zugesetzt, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern, das Metall zu desoxidieren, es korrosionsbeständiger zu machen, seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern und seine Reaktion auf Wärmebehandlungen zu verbessern. Insgesamt sind mehr als 300 Kupferlegierungen im Handel erhältlich.
Verbinden von Kupfer mit Kupfer oder mit Kupferlegierungen
Kupfer und die meisten Kupferlegierungen können erfolgreich durch Schweißen, Löten oder Löten verbunden werden. Das genaue gewählte Verfahren hängt weitgehend davon ab, ob Sie reines Kupfer oder eine Legierung schweißen. Wenn Sie eine Legierung schweißen, bestimmen die Legierungselemente, welches Verfahren verwendet wird, sowie alle anderen Faktoren, die beim Schweißen berücksichtigt werden, einschließlich des verwendeten Füllmaterials.Natürlich erfordern die verschiedenen Schweiß- und verwandten Prozesse unterschiedliche Werkzeuge und Techniken, und es ist wichtig, die Fähigkeiten zu erlernen, die für den Prozess erforderlich sind, den Sie verwenden müssen.
Beim Löten, einer der frühesten Methoden zum Verbinden von Metall, wird Füllmetall (in Form eines Fülldrahts) erhitzt, so dass es schmilzt und die Fugen füllt. Weichlöten ist das einfachste Verfahren und wird häufig in und um das Haus herum verwendet, um kleine Metallgegenstände zu reparieren. Es ist auch die Methode, die von Installateuren verwendet wird, um Kupferrohre und Kupferfittings zu verbinden und zu reparieren.
Sie können einen kostengünstigen Lötkolben oder eine Lötlampe mit einem geeigneten Flussmittel zum Weichlöten verwenden. Beim Hartlöten werden die Füllmaterialien auf eine viel höhere Temperatur erhitzt, sodass die Verbindung viel stärker ist als bei anderen Lötverbindungen. Das Füllmaterial ist unterschiedlich und enthält normalerweise Silber, daher wird die Technik oft als Silberlöten bezeichnet. Echtes Löten wird jedoch bei einer noch höheren Temperatur ausgeführt.
Das Löten ist im Wesentlichen eine dem Löten ähnliche Technik und verwendet dieselbe Art von Füllmaterial (Draht oder Lötstab), das zum Löten verwendet wird. Die Verbindungen müssen sehr eng seinpassen, damit die Kapillarwirkung das Füllmetall zwischen die zu verbindenden Kupferstücke ziehen kann. Auch wenn die verwendeten Temperaturen wesentlich höher sein müssen als die zum Löten erforderlichen, darf das Grundmetall nicht bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden.
Ausgiebig für Klempnerarbeiten verwendet, kann Löten auch verwendet werden, um verschiedene Arten von Metall sowie Metallwerkstücke, die unterschiedliche Dicken sind zu verbinden.
Das Schweißen oder genauer das Lichtbogenschweißen umfasst eine Reihe verschiedener spezifischerer Techniken. Im Allgemeinen werden die Schweißverfahren, die Schutzgase verwenden, bevorzugt, obwohl das abgeschirmte Metalllichtbogenschweißen (SMAW), das auch allgemein als manuelles Metalllichtbogenschweißen (MMA) bezeichnet wird, für Anwendungen verwendet werden kann, die nicht kritisch sind. Es ist eine nützliche Methode für eine Vielzahl von Kupferlegierungsdicken, zumal abgedeckte Elektroden zum Schweißen von Kupferlegierungen mit SMAW in einer Vielzahl von Standardgrößen erhältlich sind.Die Schutzgase, die normalerweise zum Schweißen von Kupfer und Kupferlegierungen verwendet werden, sind Argon und Helium oder Mischungen der beiden – entweder für das Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) oder das Plasma-Lichtbogenschweißen (PAW), das besonders zum Schweißen von Kupferlegierungen beliebt ist.Im Allgemeinen wird Argon bevorzugt, wenn das Kupfer oder die Kupferlegierung manuell geschweißt wird und entweder eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist oder weniger als 3,3 mm (0,13 Zoll) dick ist. Helium oder eine Helium (75 Prozent) Argonmischung wird zum maschinellen Schweißen von Dünnschnitten oder zum manuellen Schweißen von dickeren Abschnitten bevorzugt. Diese Mischung wird auch für dickeres Metall oder Kupfer empfohlen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Weitere Top-Tipps für das Lichtbogenschweißen von Kupfer sind:
* Verwenden Sie nach Möglichkeit die flache Position für das Lichtbogenschweißen von Kupfer.
• GTAW und SMAW können zum Schweißen in anderen Positionen, einschließlich Overhead, verwendet werden.
• Wenn schweißen in vertikale und overhead positionen mit pulsed power und kleine-durchmesser elektroden, GMAW kann verwendet werden mit einige kupfer legierungen.
* Die thermische Ausdehnung von Kupfer und seinen Legierungen sowie seine höhere Wärmeleitfähigkeit führen zu größeren Schweißverzerrungen als beim Schweißen von Baustahl.
• Um Verzug und Verzug zu minimieren, müssen sich Schweißer auf korrekte Vorheizprozesse und Heftschweißnähte sowie auf die Einhaltung der richtigen Schweißsequenzen konzentrieren.
Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen, die beim Schweißen zu beachten sind
Unabhängig davon, welches Schweißverfahren zum Verbinden von Kupfer und seinen Legierungen verwendet wird, ist es wichtig, auf die Eigenschaften zu achten, die das Schweißen von Kupfer vom Schweißen von Kohlenstoffstählen unterscheiden. Zum Beispiel sind Kupfer und Kupferlegierungen, wenn sie geschmolzen sind, sehr flüssig, und sie haben:
• Hohe Wärmeleitfähigkeit
• Hohe elektrische Leitfähigkeit
• Ein hoher Wärmeausdehnungskoeffizient, der etwa 50 Prozent höher ist als Kohlenstoffstahl
• Ein relativ niedriger Schmelzpunkt
• Heißer Kurzschluss, der dazu führt, dass einige Legierungen bei hohen Temperaturen spröde werden
• Festigkeit, die weitgehend auf Kaltumformung zurückzuführen ist
Der Schmelzpunkt von Kupfer und seinen Legierungen ist sehr variabel, beträgt jedoch mindestens 1.000 ° F oder 538 ° C niedriger als der Schmelzpunkt von Kohlenstoffstahl. Außerdem zeigt Kupfer nicht die gleiche Art von Wärmefarben, die beim Schweißen von Stahl auftreten, und wenn es schmilzt, ist seine Fließfähigkeit viel größer.
Die Copper Development Association (CDA) Inc. das hat ein Legierungsbezeichnungssystem etabliert, das in ganz Nordamerika weit verbreitet ist, und bietet eine große Menge an Informationen zum Schweißen von Kupfer und Kupferlegierungen für alle, die mehr erfahren möchten.