Hur man löder, lödar och svetsar rostfritt stål till koppar – i 5 enkla steg!

Om du bygger ett projekt som kräver att du ska sammanfoga en del av koppar och rostfritt stål kommer den här artikeln att lära dig hur du gör det. I mitt fall byggde jag en hemgjord pot still och behövde binda de rostfria tri clamp ferrules i rostfritt stål till en 2″ kopparkolonn. Detta är en mycket vanlig skarv i bryggeri- och destillationsindustrin, och att känna till det korrekta sättet att sammanfoga dessa två olikartade metaller kommer att säkerställa ett lyckat projekt. Det är möjligt att köpa en 2″ kopparferrull som kan lödas på plats, men de är ganska dyra jämfört med de i rostfritt stål och vi har haft diskussioner i Facebook-gruppen om att kopparferrullarna inte tätar ordentligt med tiden. På grund av kopparns mjukhet och dessa hylsor kan vara benägna att skrapas och bucklas. Av dessa skäl tror jag att jag kommer att hålla mig till att använda en tri-clamp ferrule av rostfritt stål. Så den stora frågan här är om koppar kan sammanfogas genom lödning, lödning eller till och med svetsning och om de kan, hur gör man det?

Kan koppar och rostfritt stål svetsas ihop?

Kan koppar och rostfritt stål svetsas ihop? Det korta svaret är ”Ja” de kan svetsas ihop men det är extremt svårt och ger mycket liten strukturell styrka. Varför frågar du? Jo, här är det långa svaret.

Det finns två problem med att svetsa koppar och rostfritt stål. För det första har de två metallerna väsentligt olika smältpunkter. Rostfritt stål smälter vid cirka 1400 °C medan koppar smälter vid 1085 °C det är en skillnad på 315 °C detta gör det extremt svårt att bilda en pöl av de två metallerna. Sedan har vi de metallurgiska problemen med olikformiga metaller som blandas ihop under svetsprocessen. Eftersom rostfritt stål inte är helt lösligt med koppar och har en betydligt högre smältpunkt kommer det att börja stelna och bilda korn-/kristallstrukturer först. Den närvarande kopparen kommer att förbli flytande och kommer att tvingas in mellan dessa bildande kristallstrukturer, vilket skapar ett mycket svagt band. När svetsen svalnar ytterligare kommer kornen i det rostfria stålet att börja dra ihop sig på grund av kylningen, vilket gör att kornen dras isär. Vid denna tidpunkt är kopparen fortfarande för varm för att tillföra någon strukturell styrka till kornstrukturen och svetsen kommer att bilda stora sprickor, detta kallas varmsprickor. Hot cracking försämrar allvarligt svetsstyrkan hos denna typ av svetsning. Om du vill förena koppar och rostfritt stål är lödning eller lödning det bästa alternativet. Med det sagt, om du har rätt utrustning och skicklighet som Eb industrier kan svetsning av koppar och rostfritt stål tillsammans göras.

Hur man svetsar koppar till rostfritt stål

Om du inte har en elektronstrålesvetsare i ditt garage som Eb Industries finns det ett annat sätt att svetsa/lödda rostfritt och koppar. Nedan finns en bild av en lyckad svetsning av kopparrör till rostfritt stål tri clamp ferrule. Detta gjordes med hjälp av en Tig-svetsare med kiselbronsstång. Nu skulle detta tekniskt sett klassificeras som Tig-lödning, eftersom det rostfria stålet har en högre smältpunkt än kiselbronsstången. Silikonbronsstången har en smältpunkt på cirka 1050 °C, medan rostfritt stål har en smältpunkt på 1400-1450 °C. Processen diskuteras mer på adiforums.com om du är intresserad av att se vad några proffs säger om Tigsvetsning av koppar och rostfritt stål.

Om du vill prova att svetsa/lödda koppar till rostfritt stål med din Tigsvetsare har Tom Spisak III några bra råd. Han säger: ”Alla som har lite erfarenhet av Tig bör kunna göra den här bindningen genom att använda silikonbrons tråd som är lätt tillgänglig i din lokala svetsbutik. ”Bilden ovan visar en svets som Tom har gjort mellan en tri-clamp-järnhylsa av rostfritt stål och ett kopparrör.

Vad du behöver för att svetsa/lödda koppar och rostfritt :

• Tigsvetsare
• Argongas
• 1/16″ silikonbronsstång
• spetsat volframelektrodhuvud

Tigsvetsförfarande:

• Steg 1: Rengör alla delar som ska svetsas/lödas med en bit Emory eller stålull.
• Steg 2: Sätt ihop delarna och se till att de passar bra ihop. Kläm fast dem vid behov.
• Steg 3: Slå på argongas, ställ Tigsvetsaren på DC och
  33 pps med en spetsig volframelektrod.
• Steg 4 : Koncentrera värmen på kopparen tillsätt långsamt fyllnadsstångsmaterial till poolen samtidigt som du drar poolen till den rostfria stål
  ferrullen. Du vill inte smälta det rostfria stålet här annars får du strukturella sprickor som nämns ovan.
• Steg 5 : När du har slutfört svetsen kontrollerar du om det finns brister genom att rengöra området med en stålborste, kontrollera också om det finns några läckor. Om du som jag bygger en stillbildsanläggning vill du försäkra dig om att det inte finns några läckor.

Här är en video som visar Tigsvetsning/lödning av koppar till rostfritt stål.

Kan koppar och rostfritt stål lödas eller lödas ihop?

Ja koppar och rostfritt stål kan lätt lödas eller lödas ihop med hjälp av ett fyllnadsmaterial som vanligtvis innehåller tenn och silver . Till skillnad från svetsning där vi smälter de två metallerna tillsammans, använder lödning eller lödning ett fyllnadsmaterial för att binda ihop de två delarna utan att smälta dem. Temperaturen skiljer lödning från lödning, där lödning vanligtvis kräver uppvärmning över 450 °C/840 °F för att binda ihop delar med hjälp av lödstång. Lödning sker vid temperaturer under 450 °C/840 °F med hjälp av lod. Båda fyllnadsmaterialen innehåller silver, och ju högre silverhalt desto högre smältpunkt och starkare bindning mellan delarna. Så lödning ger en mycket starkare bindning än lödning.

Hur man löder rostfritt stål till koppar

Om du väljer att löda ihop dina komponenter med ett vanligt lod för VVS-arbeten som innehåller 95 % tenn och 5 % antimon räcker det alldeles utmärkt. Du kan också använda Lincon Electric Solder Stay-Bright Kit With Flux som innehåller 95 % tenn och 5 % silver för bättre resultat. Båda lodningarna har en smältpunkt på 230°C /450°F och kan värmas upp med en enkel propan- eller Mapp-gasbrännare. Du måste rengöra båda delarna noggrant och applicera ett lager flussmedel på alla ytor som ska lödas. Jag gillar Harris vit flussmedelspasta för det här jobbet. Flusmedel är viktigt eftersom det löser upp oxider som bildas under uppvärmningsprocessen och det underlättar lötenas flöde in i skarven genom att utgöra en sköld mot luftens syre. Nedan finns en video om hur man löder rostfritt stål till koppar och sedan testar skarven för styrka.

Jag har brutit ner processen för att löda koppar till rördelar av rostfritt stål i ett steg för steg-format nedan som borde göra det superlätt att följa. Om du ska löda koppar till koppar kanske du är intresserad av denna How To Guide To Soldering Copper

Material som behövs för lödning:

• Propan eller Mapp gasbrännare
• Rörlödning som innehåller 95 % tenn 5 % antimon eller Lincon Electric Solder Stay-Bright Kit With Flux som är 95 % tenn och 5 % silver är bättre
• Harris vit flussmedelspasta eller likvärdigt flussmedel se till att det kan etsa rostfritt stål.
• Stålull eller emoryduk

Lödningsprocedur:

• Steg 1 : Rengör alla delar som ska lödas med en bit Emory- eller stålull.
• Steg 2: Applicera vit flussmedelspasta på de ytor som ska lödas. Det är viktigt att använda ett flussmedel som är lämpligt för rostfritt stål eftersom det måste etsa ytan så att lodet kan binda ordentligt. Du kan använda
  Muriasyra (saltsyra), fosforsyra, fluorboratflussmedel och zinkklorid fungerar alla.
• Steg 3: Placera ihop de två delarna och börja applicera värme med antingen en propan- eller MAPP-gasbrännare på kopparen. Värm inte det rostfria stålet direkt. När lodet börjar smälta på kopparen flyttar du värmen till det rostfria stålet. Värm tills du ser löten flyta in i skarven. Ta sedan bort värmekällan.
• Steg 4: Låt delen svalna tills den är varm och torka sedan bort överflödigt flussmedel med tvål och vatten.
• Steg 5: Utför ett läckagetest för att kontrollera att skarven är helt tät.

Här är några fler produkter som rekommenderas av medlemmarna i Facebook-gruppen Home Disttilers of America:

• Stay-brite 8 1/8″ Silver Solder
• Harris SCLF16 Stay Clean Liquid Soldering Flux, 16 oz

Hur man lödar rostfritt stål till koppar

Lödning av koppar kommer att ge en starkare bindning på grund av den höga procenten av silver i lödstången. Men kommer också att kosta mer och kräver användning av en acetylen- eller Mapp-gasbrännare för att smälta lödstången. Du kan köpa lödstänger med varierande % silverhalt och antingen flussbelagd eller obelagd stång. I mitt fall skulle jag rekommendera att man använder en blå flussbelagd lödstång med 45 % silver som har en smälttemperatur på cirka 600 °C/1100 °F för att sammanfoga koppar- och rostfria ståldelar. Om du behöver större styrka kan du använda orange flussbelagd lödstång med 56 % silver. Du vill också använda Harris ”Stay-Silv” silverlödningsflussmedel eller en likvärdig produkt för att rengöra alla delar före lödning. Nedan finns en video som visar hur man löder koppar till rostfritt stål.

Jag har brutit ner processen för att löda koppar till rördelar av rostfritt stål i ett steg för steg-format nedan. Innan du börjar är det viktigt att du förstår att du kan skada ytan på rostfritt stål genom att överhetta den under lödningsprocessen. Krom används i rostfritt stål för att förhindra korrosion, när du värmer rostfritt mellan
425-870 °C ( 800-1600 °F ) under längre perioder kan kromet diffundera bort från ytan och bilda kromkarbider, vilket gör att stålet inte längre är rostfritt. Det blir då känsligt för korrosion och sprickbildning. Du kan förhindra detta genom att undvika överdriven uppvärmning av delar och släcka dina delar i vatten efter 4 min uppvärmning.

Material som behövs för lödning:

• Acetylenbrännare eller Mapp gasbrännare
• Blå flussmedelsbelagd 45% silverlödstång
• Stålull eller emoryduk

Lödningsprocedur:

• Steg 1: Rengör ytan med stålull eller en emoryduk.
• Steg 2: Applicera flussmedel på båda ytorna som ska lödas, se till att du har ett flussmedel som kan etsa rostfritt stål och som är avsett för den höga värmen vid lödning (över 840 F) du kan inte använda typiskt VVS-flussmedel här.
• Steg 3: Sätt ihop delarna och börja värma kopparen i en cirkulär rörelse och se till att värma den jämnt runt röret. När lödstången börjar rinna flyttar du brännaren mer mot det rostfria detta ska dra in fyllningsmedlet i skarven mellan de två delarna. Rostfritt stål överför värme långsammare än koppar så det tar inte alls lika lång tid att värma upp till temperatur. Det är därför vi börjar värma kopparen först. Om du löder en ventil som kan vara temperaturkänslig, omsluter du ventilen med en våt rad för att förhindra att de inre delarna av ventilen smälter.
• Steg 4: Låt delen svalna tills den är varm vid beröring och ta sedan bort flussmedel med tvål och vatten innan den svalnar helt.
• Steg 5: Utför ett läckagetest för att kontrollera att skarven är helt tät.

Vad är skillnaden mellan flussbelagd och obelagd silverlödstång?

Låt oss prata fördelar vs nackdelar med att använda flussbelagda lödstänger vs obelagda lödstänger. Den uppenbara fördelen med att använda flussbelagda lödstänger är bekvämligheten. Vi behöver inte applicera flussmedel på de delar vi lödar eftersom det redan finns på staven och därmed behöver vi inte köpa silverlödningsflussmedel separat. Nackdelen med en flussbelagd lödstång är att det är svårt att kontrollera mängden flussmedel som appliceras på vår skarv när det redan finns på stången, och ännu värre om du överhettar skarven kan flussmedlet bilda en hård svart glasliknande film som är otroligt svår att avlägsna. Jag har hört argument för båda hållen, men personligen tycker jag bättre om de flussbelagda stavarna. Jag vill gärna höra din åsikt här om vilken metod du föredrar, skriv en kommentar längst ner i artikeln.

Övriga resurser

Här finns ytterligare några resurser om lödning, lödning av koppar och byggande av destillerier som är värda att läsa.

• Homedistillers.org – How-to Solder SS Ferrule to Copper Pipe
• Facbook Group Discussion – Tips on Attaching Stainless Furrel To Copper Pipe.
• Ebindustries.com – Svetsning av koppar till rostfritt stål
• Learntomoonshine.com – Bygg din egen kopparmoonshine Still