銅ろう付けとは何ですか？
長年にわたり、銅管と継手を接合する最も一般的な2つの方法は、はんだ付けとろう付けです。これらの実証済みの方法は、多くの点で類似していますが、それらを際立たせるいくつかの明確な違いもあります。
このホワイトペーパーでは、2つの結合プロセスの類似点と相違点を説明し、どちらの結合方法が最も望ましいかを判断するのに役立てます。
銅ろう付けとは ？
銅管を接合する最も一般的な方法は、ソケットタイプ、銅、または銅合金の継手を使用することです。この継手に、はんだ付けまたはろう付けプロセスを使用して、管のセクションを溶加材で挿入して固定します。このタイプのジョイントは、フィッティングのソケットがチューブの端に重なり、チューブとフィッティングの間にスペースが形成されるため、キャピラリーまたはラップジョイントと呼ばれます。
この空間は毛細血管空間と呼ばれます。接合部を形成するために重なり合う継手とチューブの表面は、接合面として知られています。次に、チューブとフィッティングは、毛細管空間に溶け込んでこれらの表面に付着する溶加材を使用してしっかりと結合されます。
溶加材は、チューブまたはフィッティングのいずれかの溶融温度よりも低い溶融温度を持つ金属合金です。銅（Cu）合金UNSC12200の融点は1,981°F/1082°Cです。溶加材が840ºF未満で溶ける場合、実行されているプロセスははんだ付けです。その温度を超えると、プロセスはろう付けされます。
銅ろう付けを使用する理由
銅ろう付けの使用は、より高い接合強度が必要な場合、または350度以上で動作するシステムに使用されます。
典型的な用途は次のとおりです。
- 防火
- 空調と冷蔵
- 燃料ガスの分配
- 給水
酸素含有銅と無酸素銅の両方をろう付けして、満足のいく特性を備えた接合部を製造することができます。焼きなましされた銅ろう付け継手の完全な強度は、重ね継手で開発されます。
使用する炎はわずかに浸炭する必要があります。すべての銀ろう合金は、適切なフラックスで使用できます。銅-リンまたは銅-リン-銀合金を使用すると、フラックスを使用すると外観が向上しますが、フラックスなしでろう付け継手を作成できます。
銅はんだ付けとろう付け
ほとんどのはんだ付けは350から600度の温度で行われます。銅のろう付けは、1100〜1500度での接合部のろう付けなどで行われます。
ろう付けは、2つ以上の金属アイテムが溶融して接合部に材料を流し込むことによって接合される金属接合プロセスであり、フィラー材料は隣接する金属よりも融点が低くなります。
ろう付けとはんだ付けの違いは、その溶加材を溶かすのに必要な温度です。その温度は、アメリカ溶接協会（AWS）によって842ºF/450ºCと定義されていますが、多くの場合、840ºFに丸められます。溶加材が840ºF未満で溶ける場合、実行されているプロセスははんだ付けです。
ろう付けされた接合部は、最大の接合部強度が必須である冷凍、高圧航空会社、およびHVACに使用され、はんだ付けされた接合部は、飲料水ラインや一部の暖房システムなどの低圧用途に使用されます。
銅をろう付けするためにフラックスが必要ですか？
銅をろう付けするには、はんだが自由に流れ、トーチによって加熱されるように、フラックスが必要です。次に、ロッドを無理に押し込まずに所定の位置に押し込みます。これにより、熱浴が混同され、2つの銅片の間に信頼性の低い接続が作成されます。
銅をろう付けする最も簡単な方法は、片面にフラックスブラシを使用し、次に溶融金属をその上にブラシで塗ることです。これには水溶性ペーストも含まれます。
このプロセスが効率的に機能するためには、2つの金属片の表面が研磨されている必要があります。そうしないと、2つの金属の間に有利な結合が形成されません。この手法は、家の中で有毒な煙がはんだ付けされることを誰も望んでいないため、配管パイプの接合が行われる方法であることがよくあります。
ろう付けは、銅を加熱してから、コンスタンタン（熱伝導率が高く電気抵抗率が低い金属の一種）の層を上に通すことによって行われます。 2つの部品を正しく並べると、250°Cに加熱すると融合します。
フラックスにより、小さな気泡がそこに侵入してすべてを台無しにすることはありません。これらは加熱時に表面に泡立ち、加熱が始まる前にろう付け針で穴を開けることができます。
加熱したら、ろう付けはんだペーストを塗布します。これは、再度加熱すると溶けて接合部が完成します。コンスタンタンが十分な熱伝導率を提供しない場合、または初めて熱を加える前に両方の部品がほぼ同じ温度であることを確認したい場合は、フラックスで覆われたろう付けロッドを使用することもできます。
溶加材が溶けると正確に何が起こりますか？
溶加材が溶けると、通常は明るいオレンジ色の塊を形成します。これにより、ろう付けプロセスを進めるための正しい温度に到達したことを知ることができます。フラックスと水溶性ペーストを塗布してから、ロッドと銅パイプを約5分間加熱してから、はんだペーストをロッドに追加します。
建設でこれをどのように行うことができるか疑問に思っている場合、それは通常、配管パイプがどのように接続されているかです。配管パイプでは、一般的に使用される2つの方法があります。銅のろう付けと銅のはんだ付けです。
フラックスははんだが自由に流れるのを助け、ろう付けプロセスを成功させるために両方の表面に適用する必要があります。次に、ロッドを無理に押し込まずに所定の位置に押し込みます。これにより、熱浴が混同され、2つの銅片の間に信頼性の低い接続が作成されます。
炎の種類
炎には3種類あります。不要なのは浸炭炎です。 「浸炭炎」は次のようになります。3色で簡単に区別でき、パイプに過度の炭化が発生しますが、これは不要であり、接合部を損なう可能性があります。
第二に、あなたも望まない酸化炎です。このタイプの炎は、その名前が示すように、不要なワークピースを酸化します。そして最後に、中性の炎。中性炎は、浸炭も酸化もせず、酸素とアセチレンが完全に混ざり合っており、通常はこのような透明な青色であるため、探しているものです。
プロジェクトのツール/マテリアル
ツールとフィラー材料の種類は、はんだ付けされたジョイントからろう付けされたジョイントまでさまざまなので、両方を一緒に見ていきましょう。
飲料水ラインをはんだ付けするときは、95/5と呼ばれるこのタイプのはんだを使用します。このタイプのはんだはろう付けには使用できないため、フィラー材料が必要になります。市場には多くの種類のフィラー材料があり、実行している仕事の種類に応じて適切なものを選択する必要があります。
疑問がある場合は、ハリス製品は、さまざまな種類の材料を接合するためにどの種類のろう付けロッドを使用するかについて、非常に明確なチャートを提供します。このデモンストレーションでは、80％の銅、15％の銀、5％のリンを含むStay-silv15を使用します。自己フラックス性であるため、リンを含むロッドを入手することをお勧めします。これにより、パイプにフラックスを適用する必要がなくなります。
銀はんだがはるかに高い温度で溶けるのを見ると、通常のはんだ接合よりも多くの熱が必要になります。
小さなプロパントーチで小さなパイプをろう付けすることは可能ですが、1インチ以上のような大きなパイプはより多くの熱を必要とするため、銀はんだが通常のはんだよりも高温で溶けるのを見て、適切なトーチを備えたオキシ/アセチレンシステムを使用することをお勧めします。オキシアセチレンは、1995*Cまたは3620*F付近で燃焼するプロパンと比較して、3500*Cまたは6330*Fではるかに高温で燃焼します。
そして最後に、トーチ。はんだ付けするときは、このようなトーチを使用します。必要なガスは1つだけです。さらに、プロパントーチは、オキシ/アセチレントーチほど熱を放出しません。
私は、リンカーンの電気会社であり、このような軽量ろう付け作業に最適なハリスのこのオキシ/アセチレンポートアトーチキットを使用しています。キャリングトートに入っており、2つのタンクがあります。1つは酸素用、1つはアセチレン用です。また、各ガスと実際のトーチ用に2つのレギュレーターがあります。
キットに付属しているトーチのヒントにも気付くでしょう。このような単純な空気/アセチレンのセットアップを使用することもできますが、それはかなり長く、オキシ/アセチレンキットのようにきれいなジョイントを提供しません。ただし、狭いスペースでの持ち運びには経済的で軽量なので、自分に最適なものを使用してください。
あなたが考慮したいと思うかもしれない他の何かはあなたのトーチが酸素とアセチレン側にフラッシュバックアレスタを持っていることを確認することです。ほとんどの新しいトーチには、それらが組み込まれています。以前は、これらは別々であり、ホース自体に取り付ける必要がありました。ですから、キットにそれらが装備されていることを確認してください。炎がタンクに入るのを防ぐことができますが、これは本当に望ましくありません。
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