Apa itu Copper Brazing dan Bagaimana Cara Melakukannya?
Selama bertahun-tahun, dua metode yang paling umum untuk menyambungkan tabung tembaga dan alat kelengkapannya adalah menyolder dan mematri. Metode yang dicoba dan benar ini dalam beberapa hal serupa, namun ada juga beberapa perbedaan berbeda yang membedakannya.
Makalah ini menjelaskan persamaan dan menyoroti perbedaan antara dua proses penyambungan untuk membantu menentukan metode penyambungan mana yang paling diinginkan.
Apa itu Pematrian Tembaga ?
Metode yang paling umum dari penyambungan tabung tembaga adalah dengan menggunakan jenis soket, tembaga, atau paduan tembaga yang pas di mana bagian tabung dimasukkan dan diikat dengan menggunakan logam pengisi, baik menggunakan proses penyolderan atau pematrian. Jenis sambungan ini dikenal sebagai sambungan kapiler atau sambungan pangkuan karena soket sambungan tumpang tindih dengan ujung tabung dan terbentuk ruang antara tabung dan sambungan.
Ruang ini disebut ruang kapiler. Permukaan fitting dan tube yang tumpang tindih untuk membentuk sambungan dikenal sebagai permukaan faying. Tabung dan fitting kemudian disambung dengan kuat menggunakan logam pengisi yang dilebur ke dalam ruang kapiler dan melekat pada permukaan ini.
Logam pengisi adalah paduan logam yang memiliki suhu leleh di bawah tabung atau fitting. Titik leleh paduan tembaga (Cu) UNS C12200 adalah 1,981°F/1082°C. Jika logam pengisi meleleh di bawah 840ºF, proses yang dilakukan adalah penyolderan. Di atas suhu itu, prosesnya mematri.
Mengapa Mematri Tembaga Digunakan?
Penggunaan mematri tembaga adalah untuk saat diperlukan kekuatan sambungan yang lebih besar atau untuk sistem yang beroperasi pada 350 derajat atau lebih tinggi.
Penggunaan umum meliputi:
Perlindungan kebakaran
AC dan pendingin
Distribusi bahan bakar gas
Pasokan air
Baik tembaga yang mengandung oksigen dan bebas oksigen dapat dibrazing untuk menghasilkan sambungan dengan sifat yang memuaskan. Kekuatan penuh sambungan brazing tembaga anil akan dikembangkan dengan sambungan pangkuan.
Api yang digunakan harus sedikit karburasi. Semua paduan mematri perak dapat digunakan dengan fluks yang tepat. Dengan paduan tembaga-fosfor atau tembaga-fosfor-perak, sambungan brazing dapat dibuat tanpa fluks, meskipun penggunaan fluks akan menghasilkan sambungan dengan tampilan yang lebih baik.
Solder Tembaga Vs. Mematri
Kebanyakan penyolderan dilakukan pada suhu dari 350 hingga 600 derajat. Mematri tembaga dilakukan, seperti untuk sambungan mematri pada 1100 hingga 1500 derajat.
Mematri adalah proses penyambungan logam di mana dua atau lebih benda logam disatukan dengan melelehkan dan mengalirkan material ke dalam sambungan, bahan pengisi memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada logam yang berdampingan.
Perbedaan antara mematri dan menyolder adalah suhu yang diperlukan untuk melelehkan logam pengisi itu. Suhu tersebut didefinisikan sebagai 842ºF/450ºC oleh American Welding Society (AWS) tetapi sering dibulatkan menjadi 840ºF. Jika logam pengisi meleleh di bawah 840ºF, proses yang dilakukan adalah penyolderan.
Sambungan brazing digunakan untuk pendinginan, maskapai bertekanan tinggi, dan HVAC di mana kekuatan sambungan maksimum adalah suatu keharusan, dan sambungan solder digunakan dalam aplikasi tekanan rendah seperti saluran air minum dan beberapa sistem pemanas.
Apakah Anda memerlukan fluks untuk mematri tembaga?
Untuk mematri tembaga, Anda membutuhkan fluks agar solder dapat berjalan dengan bebas dan dipanaskan oleh obor. Batang kemudian didorong ke tempatnya tanpa dipaksa, yang akan mencampur mandi panas dan membuat sambungan yang tidak dapat diandalkan antara dua keping tembaga.
Metode paling sederhana untuk mematri tembaga adalah menggunakan sikat fluks pada satu permukaan dan kemudian logam cair disikat ke atasnya – ini juga akan melibatkan pasta yang larut dalam air.
Kedua potongan logam harus memiliki permukaan yang diampelas agar proses ini bekerja secara efisien karena jika tidak, itu tidak akan membentuk ikatan yang menguntungkan di antara keduanya. Teknik ini sering dilakukan pada sambungan pipa ledeng karena tidak ada yang menginginkan asap beracun menyolder di dalam rumah mereka.
Cara mematri tembaga
Mematri dilakukan dengan memanaskan tembaga, kemudian melapisinya dengan lapisan konstantan (sejenis logam dengan konduktivitas termal tinggi dan resistivitas listrik rendah). Jika Anda menyejajarkan kedua bagian dengan benar, keduanya akan menyatu saat dipanaskan hingga 250 °C.
Fluks memastikan bahwa setiap gelembung udara kecil tidak masuk ke sana dan merusak semuanya – gelembung ini akan menggelembung ke permukaan saat dipanaskan dan dapat ditusuk dengan jarum mematri sebelum pemanasan dimulai.
Setelah dipanaskan, oleskan beberapa pasta solder braze - ini akan meleleh saat dipanaskan lagi untuk menyelesaikan sambungan! Jika konstantan tidak memberikan konduktivitas termal yang cukup, atau Anda ingin memastikan kedua bagian berada pada suhu yang kira-kira sama sebelum menerapkan panas untuk pertama kalinya, Anda juga dapat menggunakan batang brazing tertutup fluks.
Apa yang sebenarnya terjadi ketika logam pengisi meleleh?
Ketika logam pengisi meleleh, biasanya akan membentuk gumpalan oranye terang. Ini adalah bagaimana Anda dapat mengetahui bahwa Anda telah mencapai suhu yang benar untuk melanjutkan proses mematri. Anda harus mengoleskan fluks dan pasta yang larut dalam air, lalu Anda harus memanaskan batang dan pipa tembaga selama sekitar lima menit sebelum menambahkan pasta solder ke batang.
Jika Anda bertanya-tanya bagaimana Anda bisa melakukan ini dalam konstruksi, biasanya bagaimana pipa ledeng terhubung. Untuk pipa ledeng, ada dua metode yang biasa digunakan:mematri tembaga dan menyolder tembaga.
Fluks akan membantu aliran solder bebas dan harus diterapkan pada kedua permukaan untuk proses mematri yang sukses. Batang kemudian didorong ke tempatnya tanpa dipaksa, yang akan mencampur mandi panas dan membuat sambungan yang tidak dapat diandalkan antara dua keping tembaga.
Jenis Api
Ada 3 jenis api. Yang tidak Anda inginkan adalah nyala api karburasi. Inilah yang tampak seperti "api karburasi", mudah dibedakan dengan 3 warnanya, dan menyebabkan karbonisasi berlebihan pada pipa yang tidak diperlukan dan dapat membahayakan sambungan.
Kedua, adalah nyala api pengoksidasi yang juga tidak Anda inginkan. Jenis nyala api ini, seperti namanya, akan mengoksidasi benda kerja Anda yang tidak diinginkan. Dan terakhir, api netral. Nyala api netral adalah apa yang Anda cari karena tidak berkarburasi atau teroksidasi, memiliki campuran sempurna antara oksigen dan asetilena dan biasanya berwarna biru jernih seperti ini.
Alat/Bahan untuk Proyek
Alat dan jenis bahan pengisi bervariasi dari sambungan solder hingga sambungan brazing, jadi mari kita bahas keduanya bersama-sama.
Saat menyolder saluran air minum, Anda akan menggunakan jenis solder ini yang disebut 95/5. Jenis solder ini tidak dapat digunakan saat mematri, jadi Anda akan membutuhkan bahan pengisi. Ada banyak jenis bahan pengisi di pasaran dan Anda harus memilih yang tepat tergantung pada jenis pekerjaan yang Anda lakukan.
Jika ada keraguan, produk Harris menyediakan bagan yang sangat jelas tentang jenis batang mematri yang digunakan untuk berbagai jenis bahan yang akan disambung. Untuk demonstrasi ini, saya akan menggunakan Stay-silv 15 yang mengandung 80% tembaga, 15% perak, dan 5% fosfor. Anda akan ingin mendapatkan batang yang mengandung fosfor karena dapat mengalir sendiri, menghilangkan kebutuhan untuk menerapkan fluks apa pun pada pipa.
Melihat solder perak meleleh pada suhu yang jauh lebih tinggi, Anda akan membutuhkan lebih banyak panas daripada sambungan solder biasa.
Mematri pipa yang lebih kecil dapat dilakukan dengan obor propana kecil, tetapi pipa yang lebih besar seperti 1” dan lebih tinggi membutuhkan lebih banyak panas, oleh karena itu, disarankan untuk menggunakan sistem oxy/acetylene dengan obor yang sesuai untuk melihat solder perak meleleh pada suhu yang lebih tinggi daripada solder biasa. . Oxyacetylene terbakar jauh lebih panas, pada 3500*C atau 6330*F dibandingkan dengan propana yang terbakar pada sekitar 1995*C atau 3620*F.
Dan terakhir, obor. Saat menyolder, obor seperti ini digunakan karena hanya membutuhkan satu gas. Selain itu, obor propana tidak mengeluarkan panas sebanyak obor oxy/acetylene.
Saya menggunakan kit oxy/acetylene port-a-torch dari Harris, yang merupakan perusahaan listrik Lincoln dan sangat bagus untuk tugas mematri ringan seperti ini. Itu datang dalam tas jinjing dan ada 2 tangki, 1 untuk oksigen dan 1 untuk asetilen, ada juga 2 regulator untuk setiap gas dan obor yang sebenarnya.
Anda juga akan melihat tip obor yang disertakan dengan kit. Anda dapat menggunakan pengaturan udara/asetilen sederhana seperti ini, tetapi jauh lebih lama dan tidak memberikan sambungan yang bersih seperti yang dilakukan oleh kit oksi/asetilen. Namun, mereka lebih ekonomis dan lebih ringan untuk dibawa-bawa di ruang sempit, jadi gunakan yang terbaik untuk Anda.
Hal lain yang mungkin ingin Anda pertimbangkan adalah memastikan obor Anda memiliki penahan kilas balik di sisi oksigen dan asetilena. Kebanyakan obor baru datang dengan mereka built-in. Di masa lalu, ini terpisah dan perlu dipasang pada selang itu sendiri. Jadi, pastikan kit Anda dilengkapi dengan itu karena mereka akan menghentikan nyala api masuk ke tangki Anda, yang sebenarnya tidak Anda inginkan.
