Wissenschaftlich gesehen, wie und warum funktioniert das Schwitzen (Löten) von Kupferrohren?

Vor ein paar Jahren habe ich mein Badezimmer umgebaut und gelernt, wie man Kupferrohre schwitzt. Ich habe es seitdem immer erfolgreich geschafft, aber ich habe mich immer genau gefragt, wie und warum es funktioniert. Ich habe ein bisschen im Internet gesucht, aber das meiste, was ich finde, sind Anleitungen und Videos, aber nichts, was die Besonderheiten erklärt, wie und warum es funktioniert. Kann mir jemand Antworten auf diese Fragen geben, die mich gestört haben?

1. Was genau macht das Flussmittel?

   • Was passiert, wenn alles Flussmittel wegbrennt, bevor das Lot schmilzt?
   • Was wäre, wenn Sie überhaupt kein Flussmittel verwenden würden?
   • Was ist Flussmittel überhaupt?

2. Wohin genau solltest du die Flamme richten? (Ich habe unterschiedliche Berichte zu diesem gesehen)

   • Direkt an der Fuge (wo der Fluss ist)? (Meiner begrenzten Erfahrung nach scheint dies das Flussmittel sofort abzubrennen und manchmal Probleme zu verursachen.)
   • An der Kupferleitung, ein paar Zentimeter von der Verbindungsstelle entfernt?
   • An der Armatur, in die das Rohr eingelötet wird?

3. Was genau ist die Kapillarwirkung, die das geschmolzene Lot in die Verbindung zieht?

   • Was verursacht es und wie funktioniert es?
   • Manchmal bin ich in einer Situation, in der das Lot schmilzt, aber direkt vom Rohr tropft, anstatt in die Verbindungsstelle gesaugt zu werden. Was habe ich falsch gemacht? Normalerweise muss ich alles abwischen und neu beginnen, wenn dies passiert

Ich denke, @ArchonOSX hat eine gute Antwort, aber ich würde gerne etwas mehr darauf eingehen (mit einem Hintergrund in Schweißen, Löten und Löten).

Punkt für Punkt gehen:

1. Flussmittel fördern typischerweise die Bindung zwischen den Grundmetallen und dem Lot. Dies geschieht durch Reinigen des Metalls (Entfernen von Oberflächenverunreinigungen), Desoxidieren des Metalls und Verhindern einer weiteren Oxidation. Heißes Metall neigt dazu, schneller zu oxidieren als kaltes Metall, aber das Flussmittel entfernt Sauerstoff (entweder durch Absorption, Adsorption oder Oxidation des Flussmittels selbst), wo es angewendet wird.

   • Wenn all Ihr Flussmittel verbrennt (oder oxidiert), bevor Sie die Verbindung fertig gelötet haben, fließt das Lot mit geringerer Wahrscheinlichkeit dorthin, wo Sie es benötigen, da die unedlen Metalle dazu neigen, zu oxidieren. Lötmittel verbindet sich nicht so gut mit oxidierten Oberflächen und tropft stattdessen ab.
   • Das ist möglich, aber schwierig. Wenn Sie sich nicht in einer anaeroben Umgebung befinden (und selbst dann könnte es nicht funktionieren), würden Sie wahrscheinlich keine gute Bindung erhalten.
   • Wikipedia ist in dieser Hinsicht ziemlich gut.

2. Sie möchten, dass das Metall gleichmäßig erwärmt wird, damit die Wärmeausdehnung gleichmäßig ist, der Dochtwirkungsgrad gleichmäßig ist und alles gleichmäßig ist. Kupfer ist als guter elektrischer Leiter auch ein sehr guter Wärmeleiter. Wenn Sie die Verbindung nur erhitzen, wird sie möglicherweise relativ schnell abgekühlt, da das umgebende Kupfer die Verbindung abkühlt.

   • Nicht direkt am Joint (sofort). Wenn Sie Lotflussrichtung fördern, dann Sie tun wollen sehr eng um die Flamme zu konzentrieren.
   • Ja, um das umgebende Rohr zunächst zu erwärmen.
   • Ja, da das Metall hier auch oft etwas dicker ist als anderswo, benötigt es die meiste Energie, um sich auf Löttemperaturen aufzuheizen.

3. Kapillarwirkung ist ein interessantes Phänomen, das auftritt, wenn ein Material ein anderes "benetzen" kann. Das Benetzen ist ein Prozess, bei dem die Oberflächenenergie verringert wird, wenn das Flüssigphasenmaterial mit dem Festphasenmaterial in Kontakt steht. Einige Flüssigkeiten wie Quecksilber benetzen andere nicht wie Glas (bilden einen aufwärts gerichteten Meniskus ). Wasser macht das Gegenteil und benetzt Glas. Die Oberflächenenergie muss niedriger sein als die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, um ein Abperlen zu verhindern (Balling-up, das Sie sehen, wenn das Flussmittel abbrennt). In kleinen Räumen kann diese Benetzungsfähigkeit dazu führen, dass sich eine Flüssigkeitssäule gegen die Schwerkraft erhebt. Bei nicht benetzenden Materialien ist das Gegenteil der Fall .

   • Ich glaube, ich habe diesen Teil oben beantwortet.
   • Dies liegt daran, dass das geschmolzene Lot das Kupfer nicht benetzen kann. Flussmittel senken die Oberflächenenergie des bloßen Kupfers (eine weitere seiner Funktionen), wodurch die Dochtwirkung gefördert wird. Wenn das Kupfer jedoch nicht heiß genug ist, wird es auch nicht benetzt.

Alles, was ich gerade beschrieben habe, deutet jedoch darauf hin, dass sich das Lot auf der Oberfläche des Kupfers befindet (adsorptiv oder klebend). Tatsächlich kann das Lot mit dem Grundmetall eine lokalisierte Legierung bilden, die in einiger Entfernung in das Grundmetall eindringt. Aus diesem Grund kann Hartlöten (und Löten) selbst im Vergleich zum Schweißen ziemlich stark sein. Dies ist ein absorbierender Prozess und tritt auf, weil die höheren Temperaturen es Kupferatomen ermöglichen, sich in ihren Gittern so weit zu bewegen, dass sich eine Legierung bilden kann. Dieser Prozess trägt zu den zuvor beschriebenen Effekten bei.

Flussmittel verhindern, dass der Sauerstoff das Gelenk verunreinigt. Jedes Mal, wenn Sie Dinge erhitzen, möchte Sauerstoff helfen, sie zu verbrennen. Schweißen und Löten erfordern einige Methoden, um zu verhindern, dass der Sauerstoff die Schweißnaht verunreinigt.

Die Flamme sollte mit der Spitze des hellblauen Teils, der am heißesten ist, in die Fassung ~ 1/2 "gerichtet werden.

Das Lot wird in die Hitze gezogen, wenn Sie es richtig machen, und es wird direkt in die Verbindungsstelle geleitet. Der genaue wissenschaftliche Prozess ist mir ein Rätsel.