銅とステンレスの部品を結合する必要があるプロジェクトを構築している場合、この記事はその方法を教えます。 私の場合、自家製ポットスチルを作っていて、ステンレス鋼のトライクランプフェルールを2″の銅の柱に接合する必要がありました。 これは醸造や蒸留業界では非常に一般的なジョイントで、これら2つの異種金属を接合する適切な方法を知ることは、プロジェクトの成功を保証することになります。 はんだ付けできる2″の銅製フェルールを購入することは可能ですが、ステンレス製のものに比べてかなり高価で、また時間が経つと銅製フェルールがきちんと密閉されなくなるという議論がFacebookグループでありました。 また、銅製のフェルールは柔らかいため、傷がついたり、へこんだりすることがあります。 このような理由から、私はステンレス製のトライクランプフェルールを使用することにしました。
銅とステンレス鋼を溶接することはできますか？
では、銅とステンレス鋼は一緒に溶接できるのでしょうか。 簡単に言うと、「できる」のですが、非常に難しく、構造的な強度はほとんどありません。 なぜでしょうか。 これが長い答えです。
銅とステンレスを溶接するには、2 つの問題があります。 まず、この 2 つの金属は融点が大きく異なります。 ステンレス鋼は約 1400 ℃で溶けるのに対し、銅は 1085 ℃と 315 ℃も違うため、2 つの金属の塊を形成することは非常に困難です。 さらに、溶接の過程で異種金属が混ざり合ってしまうという冶金的な問題もあります。 ステンレス鋼は銅と完全には溶解せず、融点もかなり高いため、先に凝固して結晶粒／結晶構造を形成し始めます。 銅は液体のまま、この形成された結晶構造の間に押し込まれ、非常に弱い結合を形成します。 溶接部がさらに冷えると、ステンレス鋼の結晶は冷却により収縮し始め、結晶が引き離されます。 この時点では銅はまだ熱く、結晶構造に構造的強度を加えることができないため、溶接部には大きな亀裂が生じ、これがホットクラッキングと呼ばれるものです。 ホットクラックは、この種の溶接の強度を著しく低下させます。 銅とステンレスの接合には、ろう付けかはんだ付けが最適です。 銅とステンレスの溶接は、適切な設備とEb産業のような技術を持っていれば、可能です。
銅とステンレスのティグ溶接の方法
もしあなたが Eb Industries のようにガレージに電子ビーム溶接機を持っていないなら、ステンレスと銅を溶接/ろう付けする他の方法があります。 下の写真は、銅管とステンレス鋼のトライ クランプ フェルールの溶接に成功したものです。 これはティグ溶接機とシリコンブロンズロッドを使用したものです。 ステンレス鋼の融点が高いので、技術的にはTigろう付けに分類されますが、シリコンブロンズフィラーロッドを使用しました。 青銅棒の融点は約1050℃、ステンレス鋼の融点は1400～1450℃です。
もしあなたがティグ溶接機で銅とステンレスの溶接/ロウ付けを試してみたいなら、Tom Spisak IIIはいくつかの良いアドバイスをしてくれます。
もしティグ溶接機で銅とステンレスの溶接/ろう付けを試してみたいなら、Tom Spisak IIIは良いアドバイスをしてくれます。「ティグの経験があれば誰でもこの結合ができるはずです。 「上の写真は、トムが行ったステンレス鋼のトライクランプフェルールと銅パイプの溶接です。
What You’ll Need To Weld/Braze Copper and Stainless :
- Tig Welder
- Argon Gas
- 1/16″ Silicone Bronze rod
- Pointed Tungsten electrode head
Tig Welding Procedure:
- Step 1: エモリやスチールウールで溶接・ろう付けする部分をすべて洗浄します。
- ステップ 2: 部品を組み立て、ぴったりと合うことを確認します。 必要であれば、クランプで固定します。
- Step 3: アルゴンガスをつけ、Tig溶接機をDCにセットし、先の尖ったタングステン電極で
33 pps。 - Step 4 : 銅にあなたの熱を集中させて、あなたのプールをステンレス鋼に
フェルールドラッグしながらゆっくりとフィラー棒材料をプールに追加します。 - ここでステンレス鋼を溶かしたくない、そうでなければ、上記のように構造クラックを取得します。
- ステップ5：溶接が完了したら、ワイヤーブラシでエリアをクリーニングすることによって不完全な部分をチェックし、また、任意のリークをチェックします。 私のようにスチールを作る場合は、漏れがないことを確認する必要があります。
このビデオでは、銅とステンレス鋼のティグ溶接/ブレージングを実演しています。
Can Copper and Stainless Steel Be Brazed or Soldering Together?
はい、銅とステンレス鋼は、通常スズと銀を含む充填材を使用して、簡単にはんだ付けやろう付けができます。 溶接とは異なり、2 つの金属を一緒に溶かし、ろう付けまたははんだ付けは、溶かさずに 2 つの部品を一緒に結合するために充填材を使用します。 ろう付けとはんだ付けは温度で区別され、ろう付けは通常、450°C/840°F以上で加熱し、ろう材を使って部品を接合する必要がある。 はんだ付けは、450℃以下の温度で、はんだを使用して行う。 どちらのろう材も銀を含んでおり、銀の含有量が多いほど融点が高く、部品間の接合も強くなる。
ステンレス鋼と銅をはんだ付けする方法
部品をはんだ付けする場合は、95% のスズ 5% のアンチモンを含む一般的な配管用はんだがうまく動作します。 また、Lincon Electric Solder Stay-Bright Kit With Flux を使用すると、95% の錫と 5% の銀でよりよい結果を得ることができます。 どちらのはんだも融点は230°C / 450°Fで、プロパンまたはMappガストーチで加熱することができます。 両方の部品を完全に洗浄し、はんだ付けするすべての表面にフラックスを塗布する必要があります。 私はこの作業にハリスホワイトフラックスペーストを愛用しています。 フラックスは、加熱中にできる酸化物を溶かし、空気中の酸素を遮断して接合部へのはんだの流れを助けるので重要です。
銅とステンレス鋼をはんだ付けし、接合部の強度をテストしているビデオです。 銅を銅にはんだ付けするつもりなら、この「銅をはんだ付けする方法ガイド」に興味があるかもしれません
はんだ付けに必要な材料
- Propane または Mapp ガス トーチ
- 95% 錫 5% アンチモンまたは Lincon Electric Solder Stay-Bright Kit フラックスを含む配管はんだが 95% 錫および 5% 銀であれば良い
- Harris ホワイト フラックス ペーストまたは同等のフラックスはステンレス スチールをエッチングできることを確認することです。
- スチール ウールまたはエモリー布
はんだ付け手順：
- ステップ 1: エモリーまたはスチール ウールの一部ではんだ付けするすべてのパーツをきれいにします
- ステップ 2: 白いフラックス ペーストをはんだ付けする表面に適用します。 ステンレス鋼に適したフラックスを使用することが重要です。フラックスは、はんだが適切に接着できるように表面をエッチングする必要があります。 塩酸、リン酸、フッ化ホウ素系フラックス、塩化亜鉛などが使用できます。
- ステップ 3: 2 つのパーツを一緒に置き、プロパンまたは MAPP ガス トーチで銅に熱を加えはじめます。 ステンレス鋼を直接加熱しないでください。 はんだが銅の上で溶け始めたら、ステンレスの上に熱を移動させます。 はんだが接合部に流れ込むのが確認できるまで加熱してください。 その後、熱源を取り除きます。
- ステップ4: 暖かくなるまで部品を冷やし、石鹸と水で過剰なフラックスを拭き取ります。
- ステップ5: リークテストを行って、接合部が完全に密閉されていることを確認します。
以下は、Home Disttilers of America の Facebook グループ メンバーによって推奨された製品です:
- Stay-brite 8 1/8″ Silver Solder
- Harris SCLF16 Stay Clean Liquid Soldering Flux, 16 oz
How to Brazed Stainless Steel to Copper
Brazing copper はロウ材中の高い銀率により、強い接合力を提供します。 しかし、コストも高くなり、ろう材を溶かすためにアセチレンまたは Mapp ガス トーチを使用する必要があります。 ブレージングロッドには、銀の含有率が異なるもの、フラックスが塗られているもの、塗られていないものなどがあります。 私の場合、銅とステンレスの接合には、約600℃の溶融温度を持つブルーフラックスコーティングの45%シルバーブレージングロッドを使うことをお勧めします。 より高い強度が必要な場合は、オレンジ色のフラックスでコーティングされた56%シルバーブレージングロッドを使用することができます。 また、ハリス社の「ステイシルブ」銀ロウフラックスまたは同等の製品を塗布し、ロウ付け前にすべてのパーツを洗浄することをお勧めします。
以下は、銅をステンレス鋼にろう付けする方法を実演したビデオです。
ステンレス鋼に銅をろう付けする方法を、ステップバイステップで説明します。 クロムは、腐食を防ぐためにステンレス鋼に使用されています。
425～870℃（800～1600°F）の間で長時間ステンレスを加熱すると、クロムが表面から拡散して炭化クロムを形成し、鋼はもはやステンレスではなくなる可能性があります。 そのため、腐食やクラックが発生しやすくなります。
ろう付けに必要な材料
- Acetylene Torches or Mapp Gas Torch
- Blue flux coated 45% Silver brazing rod
- Steel wool or emory cloth
ろう付け手順:
ろう付けに必要な材料は以下のとおりです：
- ステップ1：スチールウールまたはエモリークロスで表面を清掃します。
- ステップ 2: ろう付けする両方の表面にフラックスを塗ります。ステンレス鋼をエッチングでき、ろう付けの高熱 (840 F 以上) に対応したフラックスを用意し、ここで通常の配管用フラックスを使用できないことを確認します。
- ステップ 3: 部品を一緒に滑らせ、銅を円運動で加熱し始め、パイプの周りを均等に加熱することを確認します。 ブレージングロッドが流れ始めたら、トーチをよりステンレス側に移動させ、2つの部品間の接合部にフィラーを引き込む必要があります。 ステンレス鋼は銅よりも熱伝導が遅いので、温度まで加熱するのにそれほど時間はかからないでしょう。 そのため、銅を先に加熱するのです。 また、温度変化に敏感なバルブをろう付けする場合は、バルブの内部が溶けないように濡れ縁で包んでおきます。
- ステップ4: 触れて暖かくなるまで部品を冷やし、完全に冷える前に石鹸と水でフラックスを落とします。
- ステップ 5: リークテストを行って、ジョイントが完全に密閉されていることを確認します。
フラックス コーティングと非コーティングの銀ろう付けロッドの違いは何ですか?
フラックス コーティングされたろう材とコーティングされていないろう材を使用する場合の利点と欠点について説明します。 フラックス入りろう材を使用する明らかな利点は、利便性です。 ろう付けする部分にフラックスを塗る必要がなく、ロッドにすでにフラックスが塗られているため、銀色のはんだフラックスを別途購入する必要がないのです。 一方、フラックス入りブレージングロッドの欠点は、フラックスがロッドに付着しているため、接合部に塗布するフラックスの量をコントロールしにくいことと、接合部を加熱しすぎるとフラックスが黒いガラスのような硬い膜を形成し、取り除くのが非常に困難になることです。 私自身は、フラックスを塗布したロッドの方が好きです。
その他のリソース
ここでは、はんだ付け、銅のろう付け、スチールの製造に関する、読む価値のあるその他のリソースをいくつか紹介します。
- Homedistillers.org – How-to Solder SS Ferrule to Copper Pipe
- Facbook Group Discussion – Tips on Attaching Stainless Furrel To Copper Pipe（銅管にステンレス製フェルールを取り付ける際のヒント）.
- Ebindustries.com – Copper To Stainless Steel
- Learntomoonshine.com – Build Your Own Copper Moonshine Still