Menguasai Pengelasan Perunggu Tembaga: Panduan Lengkap Menggabungkan Tabung dan Fitting
Selama bertahun-tahun, dua metode paling umum untuk menggabungkan tabung dan fitting tembaga adalah soldering dan brazing. Metode yang teruji ini mirip dalam beberapa cara, namun ada juga beberapa perbedaan yang membedakannya.
Makalah ini menjelaskan kesamaan dan menyoroti perbedaan di antara dua proses penggabungan untuk membantu menentukan metode penggabungan mana yang paling diinginkan.
Apa Itu Pengelasan Perunggu Tembaga?
Metode paling umum untuk menggabungkan tabung tembaga adalah dengan menggunakan fitting tipe soket, tembaga, atau perunggu tembaga di mana bagian tabung dimasukkan dan dipercepat dengan logam tambah, menggunakan proses soldering atau brazing. Jenis sambungan ini dikenal sebagai sambungan kapiler atau lap karena soket fitting tumpang tindih ujung tabung dan ruang terbentuk di antara tabung dan fitting.
Ruang ini disebut ruang kapiler. Permukaan fitting dan tabung yang tumpang tindih untuk membentuk sambungan dikenal sebagai permukaan faying. Tabung dan fitting kemudian digabungkan kokoh menggunakan logam tambah yang meleleh ke dalam ruang kapiler dan menempel pada permukaan ini.
Logam tambah adalah paduan logam yang memiliki suhu leleh di bawah suhu leleh tabung atau fitting. Titik leleh paduan tembaga (Cu) UNS C12200 adalah 1.981°F/1082°C. Jika logam tambah meleleh di bawah 840ºF proses yang dilakukan adalah soldering. Di atas suhu itu, proses adalah brazing.
Mengapa Menggunakan Pengelasan Perunggu Tembaga?
Penggunaan pengelasan perunggu tembaga adalah untuk ketika kekuatan sambungan yang lebih besar diperlukan atau untuk sistem yang beroperasi pada 350 derajat atau lebih tinggi.
Penggunaan typikal meliputi:
- Perlindungan kebakaran
- Pendingin udara dan pendingin
- Distribusi gas bahan bakar
- Pasokan air
Kedua tembaga yang mengandung oksigen dan bebas oksigen dapat dielapkan untuk menghasilkan sambungan dengan properti yang memuaskan. Kekuatan penuh sambungan tembaga yang dielapkan dan dianil akan tercapai dengan sambungan lap.
Nyalanya harus sedikit mengkarburasi. Semua paduan brazing perak dapat digunakan dengan flux yang tepat. Dengan paduan tembaga-fosfor atau tembaga-fosfor-perak, sambungan brazed dapat dibuat tanpa flux, meskipun penggunaan flux akan menghasilkan sambungan dengan penampilan yang lebih baik.
Soldering Perunggu Tembaga Vs. Brazing
Sebagian besar soldering dilakukan pada suhu 350 hingga 600 derajat. Pengelasan perunggu tembaga dilakukan, misalnya untuk brazing sambungan pada 1100 hingga 1500 derajat.
Brazing adalah proses penggabungan logam di mana dua atau lebih item logam digabungkan dengan meleleh dan mengalirkan bahan ke dalam sambungan, bahan tambah memiliki titik leleh lebih rendah daripada logam berseberangan.
Perbedaan di antara brazing dan soldering adalah suhu yang diperlukan untuk melelehkan logam tambah. Suhu tersebut ditetapkan menjadi 842ºF/450ºC oleh American Welding Society (AWS) tetapi sering dibulatkan menjadi 840ºF. Jika logam tambah meleleh di bawah 840ºF proses yang dilakukan adalah soldering.
Sambungan brazed digunakan untuk pendingin, udara tekanan tinggi, dan HVAC di mana kekuatan sambungan maksimal adalah harus, dan sambungan soldered digunakan dalam aplikasi tekanan rendah seperti saluran air minum dan beberapa sistem pemanas.
Apakah Anda Perlu Flux untuk Melapangkan Tembaga?
Untuk melapangkan tembaga, Anda perlu flux agar solder dapat mengalir bebas dan dipanaskan oleh pelat. Batang kemudian dimasukkan ke tempat tanpa dipaksa, yang akan mencampur mandi panas dan menciptakan sambungan yang tidak terpercaya di antara dua potongan tembaga.
Metode paling sederhana untuk melapangkan tembaga adalah menggunakan kuas flux pada satu permukaan lalu logam cair disikat di atasnya – ini juga akan melibatkan pasta larut air.
Dua potongan logam harus memiliki permukaan yang digosok agar proses ini bekerja secara efisien karena jika tidak, itu tidak akan membentuk ikatan yang menguntungkan di antara mereka. Teknik ini sering dilakukan untuk sambungan pipa plomberi karena tidak ada yang ingin asap beracun dari soldering di dalam rumah mereka.
Cara Melapangkan Tembaga
Brazing dilakukan dengan memanaskan tembaga, lalu melapisi lapisan constantan (jenis logam dengan konduktivitas termal tinggi dan resistensi listrik rendah) di atasnya. Jika Anda menempatkan dua potongan dengan benar, mereka akan melekat saat dipanaskan hingga 250°C.
Flux memastikan tidak ada gelembung udara kecil yang masuk dan merusaknya – ini akan menggelembung ke permukaan saat dipanaskan dan dapat ditusuk dengan jarum brazing sebelum pemanasan dimulai.
Setelah dipanaskan, aplikasikan beberapa pasta solder braze – ini akan meleleh saat dipanaskan lagi untuk menyelesaikan sambungan! Jika constantan tidak memberikan konduktivitas termal yang cukup, atau Anda ingin memastikan kedua potongan pada suhu yang hampir sama sebelum memanaskan untuk pertama kalinya, Anda juga dapat menggunakan batang brazing yang dilapisi flux.
Ketika logam tambah meleleh, biasanya akan membentuk bola oranye cerah. Ini adalah cara Anda tahu bahwa Anda telah mencapai suhu yang benar untuk melanjutkan proses brazing. Anda harus menerapkan flux dan pasta larut air, lalu Anda harus memanaskan batang dan pipa tembaga selama lima menit sebelum menambahkan pasta solder pada batang.
Jika Anda bertanya-tanya bagaimana Anda bisa melakukan ini dalam konstruksi, biasanya adalah cara pipa plomberi dihubungkan. Dengan pipa plomberi, ada dua metode yang umum digunakan: brazing tembaga dan soldering tembaga.
Flux akan membantu solder mengalir bebas dan harus diterapkan ke kedua permukaan untuk proses brazing yang berhasil. Batang kemudian dimasukkan ke tempat tanpa dipaksa, yang akan mencampur mandi panas dan menciptakan sambungan yang tidak terpercaya di antara dua potongan tembaga.
Jenis Nyalanya
Ada 3 jenis nyala. Salah satu yang Anda tidak inginkan adalah nyala mengkarbonisasi. Ini tampak seperti “nyala mengkarbonisasi”, mudah dibedakan dengan 3 warnanya, dan mengakibatkan karbonisasi berlebih pada pipa yang tidak perlu dan dapat mengkompromikan sambungan.
Kedua, adalah nyala mengoksidasi yang juga tidak Anda inginkan. Jenis nyala ini, seperti namanya, akan mengoksidasi benda kerja Anda yang tidak diinginkan. Dan terakhir, nyala netral. Nyala netral adalah yang Anda cari karena tidak mengkarbonisasi maupun mengoksidasi, memiliki campuran sempurna oksigen dan asetilen dan biasanya berwarna biru jernih seperti ini.
Alat dan jenis bahan tambah bervariasi dari sambungan soldered ke sambungan brazed, jadi mari kita bahas keduanya bersama-sama.
Saat soldering saluran air minum, Anda akan menggunakan jenis solder ini yang disebut 95/5. Jenis solder ini tidak dapat digunakan saat brazing jadi, Anda akan memerlukan bahan tambah. Ada banyak jenis bahan tambah di pasaran dan Anda perlu memilih yang tepat tergantung pada jenis pekerjaan yang Anda lakukan.
Dalam hal keraguan, produk Harris menyediakan tabel yang sangat jelas tentang jenis batang brazing yang akan digunakan untuk berbagai jenis bahan yang akan digabungkan. 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 mereka self-fluxing, menghapus kebutuhan untuk menerapkan flux pada pipa.
Karena solder perak meleleh pada suhu yang jauh lebih tinggi, Anda akan memerlukan lebih banyak panas daripada sambungan soldered tipikal Anda.
Brazing pipa kecil mungkin dengan pelat propan kecil, tetapi pipa yang lebih besar seperti 1″ ke atas memerlukan lebih banyak panas, oleh karena itu disarankan untuk menggunakan sistem oxy/acetylene dengan pelat yang sesuai melihat solder perak meleleh pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan solder biasa. Oxyacetylene terbakar jauh lebih panas, pada 3500*C atau 6330*F dibandingkan propan yang terbakar pada sekitar 1995*C atau 3620*F.
Dan akhirnya, pelat. Saat soldering, pelat seperti ini digunakan karena hanya satu gas yang diperlukan. Selain itu, pelat propan tidak menghasilkan panas setinggi pelat oxy/acetylene.
Saya menggunakan kit port-a-torch oxy/acetylene ini dari Harris, yang merupakan perusahaan Lincoln electric dan sangat bagus untuk tugas brazing ringan seperti ini. Ini datang dalam tas angkutan dan ada 2 tangki, 1 untuk oksigen dan 1 untuk asetilen, ada juga 2 regulator untuk setiap gas dan pelat aslinya.
Anda juga akan melihat ujung pelat yang datang dengan kit. Anda dapat menggunakan pengaturan asetilen udara sederhana seperti ini, tetapi jauh lebih lama dan tidak memberi Anda sambungan yang bersih seperti kit oxy/acetylene. Namun, mereka lebih ekonomis dan lebih ringan dibawa di ruang sempit, jadi gunakan yang terbaik untuk Anda.
Sesuatu yang lain yang mungkin Anda pertimbangkan adalah memastikan pelat Anda memiliki flashback arrestors di sisi oksigen dan asetilen. Sebagian besar pelat baru datang dengan mereka built-in. Di masa lalu, ini terpisah dan perlu dipasang pada selang itu sendiri. Jadi pastikan kit Anda dilengkapi dengan mereka karena mereka akan mencegah api masuk ke tangki Anda, yang tidak Anda inginkan.
Video Pengelasan Perunggu Tembaga
