Eine sichere Verbindung – Weich- und Hartlöten im Sanitär- und Heizungsbau

Definition Weich- & Hartlöten
Per Definition ist Löten ein thermisches Fügeverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von vornehmlich metallischen Werkstoffen. Die dauerhafte, feste Verbindung der Werkstücke wird durch Verwendung von Lot und Flussmittel unter Wärmeeinfluss erreicht. Bei richtiger Arbeitsweise werden die Grundwerkstoffe vom Lot benetzt, es breitet sich aus und verbindet so die Werkstoffe.
Im Gegensatz zum Schmelzschweißen werden beim Löten die Grundwerkstoffe selbst nicht aufgeschmolzen, sondern lediglich der Zusatzwerkstoff (das Lot). Grundsätzlich können alle Metalle (wie Kupfer und Kupferlegierungen, Nickel und Eisenwerkstoffe) gelötet werden.
Der Unterschied zwischen Weich- und Hartlöten wird über die sogenannte Liquidustemperatur der Lote definiert. Oberhalb dieser Temperatur ist das Lot vollständig flüssig. Liegt die Liquidustemperatur unterhalb von 450°C, handelt es sich um Weichlöten, liegt sie darüber, spricht man von Hartlöten.

Lote
Die meisten Lote sind Mischungen aus mindestens zwei Metallen. Sie bilden dabei eine sogenannte Legierung. Durch legieren mehrerer Metalle erhält man die gewünschten Eigenschaften des Lotes, z.B.
• niedrige Schmelz- und Löttemperatur,
• gutes Fließverhalten,
• hohe Festigkeit.
Der Zusatzwerkstoff Lot ist u.a. erhältlich als Draht, Stab, Formteil, Pulver und Paste.
Speziell für das Weich- und Hartlöten von Kupferrohren in der Sanitär- und Heizungsinstallation sind nur eine geringe Anzahl an Weich- und Hartloten zugelassen. Diese vom DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches) zugelassenen Lote sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.

Flussmittel
Flussmittel sind im Allgemeinen Gemische verschiedener anorganischer Salze, die in der Lage sind, Metalloxide zu lösen. Diese Eigenschaft ist für einen einwandfreien Lötprozess notwendig. Denn die zu verbindenden Flächen müssen „metallisch“ blank sein, damit das Lot die Oberfläche benetzen kann. Jedes Metall ist allerdings stets von einer dünnen Oxidschicht belegt. Beim Erwärmen der Bauteile auf Löttemperatur wächst diese Schicht weiter an, da die Werkstoffe durch den Luftsauerstoff oxidiert werden. Flussmittel haben daher die Aufgabe, die vorhandene Oxidschicht beim Aufwärmen zu entfernen und eine Neubildung zu verhindern.
Im Bereich der Flussmittel hat der DVGW ebenfalls nur eine geringe Anzahl an Flussmitteln für das Weich- und Hartlöten von Kupferrohren in der Sanitär- und Heizungsinstallation zugelassen. Sie sind in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet. Eigenschaften und Aufbau der Flussmittel sind in den jeweiligen Normen DIN EN 29454 für Weichlötflussmittel und DIN EN 1044 für Hartlötflussmittel festgelegt.
Für Kupfer-Kupfer-Lötungen ist bei Einsatz der Kupfer-Phosphor-Lote (CuP 179, CuP 279) kein Flussmittel erforderlich. Bei Verbindungen von Kupfer an Messing oder Rotguss muss jedoch immer ein Flussmittel eingesetzt werden. Die phosphorfreien Lote (Ag 134, Ag 145, Ag 244) werden immer mit Flussmittel verarbeitet.

Arbeitsschritte
Vorbereitungen beim Weich- und Hartlöten
Die vorbereitenden Arbeitsgänge zum fachgerechten Weich- und Hartlöten sind gleich.

• Ablängen
  Kupferrohr rechtwinklig zur Rohrachse möglichst mit einem stabilen Teleskop-Rohrabschneider mit Feinvorschub ablängen. Dieser verhindert Deformationen des Rohres / und trennt spanlos mit minimalem Innengrat.

• Entgraten
  Nach dem Trennen Rohrenden innen sorgfältig entgraten, um jede Verengung des Rohrquerschnittes zu vermeiden. Beim Ablängen mit einer Säge ist der zusätzlich entstehende Außengrat ebenfalls zu entfernen. Nach dem Entgraten Späne entfernen.

• Kalibrieren
  Anschließend die Rohrenden weicher Kupferrohre mithilfe eines Kalibrierringes wieder maßhaltig machen. Dies gewährleistet den für das Löten erforderlichen Kapillarspalt. Für fittinglose Verbindungen sind Kupferrohr-Expander mit Kapillarspaltoptimierung besonders geeignet.

• Reinigen
  Die Lötflächen der zu verbindenden Teile (Rohrenden außen und Fitting bzw. expandierte Rohre innen) mit metallfreiem Reinigungsvlies metallisch blank reinigen. Der evtl. anfallende Abrieb ist zu entfernen.

Arbeitsgänge beim Weichlöten

• Lotpaste oder Flussmittel auf das Rohr­ende gleichmäßig auftragen. Die Verwendung von Weichlotpasten ist vorzuziehen, da beim Erwärmen ein Schmelzen des Weichlotpulveranteiles sichtbar ist und dadurch ein Überhitzen vermieden wird.
• Rohr und Fitting zusammenstecken.
• Lötstelle erwärmen. Brenner so einstellen, dass sich ein klar sichtbarer Flammenkegel mit weichem Flammenbild ergibt. Lötstelle gleichmäßig und zügig erwärmen.
• Sobald die Lotpaste silbrig zu glänzen beginnt, Lotdraht bei abgewandter Flamme hinzufügen, bis eine Hohlkehle sichtbar wird. Sie zeigt an, dass der Lötspalt gefüllt ist.

• Nach dem Abkühlen Flussmittelreste außen entfernen, z.B. mit einem nassen Tuch.
• Später eine Druckprüfung und Spülung der Rohrleitungen durchführen.

Arbeitsgänge beim Hartlöten

• Der Einsatz von Flussmitteln beim Hartlöten muss werkstoffabhängig gesondert betrachtet werden:

– Kupferrohr und Kupferrohr bzw. –fitting mit Kupfer-Phosphor-Lot: Aufgrund der reduzierenden Eigenschaften von Phosphor muss kein zusätzliches Flussmittel verwendet werden.
– Kupferrohr und Kupferrohr bzw. –fitting mit Silberhartlot: Ein gleichmäßiges Auftragen von Flussmittel auf die Rohrenden ist unerlässlich.
– Kupferrohr und Messing- bzw. Rotgussfitting: Unabhängig vom verwendeten Lot muss ein zusätzliches Flussmittel gleichmäßig auf die Rohrenden aufgetragen werden.
– Neben Flussmitteln in Pastenform können auch flussmittelummantelte Stäbe verwendet werden. Ab einem Rohrdurchmesser von 22 mm wird beim Einsatz von flussmittelummantelten Lotstäben die Verwendung von zusätzlichem Hartlötflussmittel empfohlen.

• Rohr und Fitting zusammenstecken.
• Brenner so einstellen, dass sich ein klar sichtbarer Flammenkegel mit kräftigem Flammenbild ergibt. Lötstelle gleichmäßig und zügig erwärmen, bis die Werkstoffe kirschrot glühend sind.

• Hartlot in der Flamme abschmelzen bis der Lötspalt gefüllt ist. Währendessen das Kupferrohr mit der Flamme in etwas größerem Abstand glühend halten.

• Nach dem Abkühlen Flussmittelreste außen entfernen, z.B. mit einem nassen Tuch.
• Später eine Druckprüfung und Spülung der Rohrleitungen durchführen.

Einsatzgebiete des Weich- und Hartlötens
Für die Kupferrohrinstallation gelten die Verlegevorschriften bzw. Regelwerke von DIN, DVGW (insbesondere Arbeitsblatt GW 2), Gütegemeinschaft Kupferrohr sowie die Richtlinien der Kupferrohrhersteller. Der Installateur sollte nur zugelassene und zertifizierte Produkte (Lote und Flussmittel) verwenden. Nur so ist sichergestellt, dass der aktuelle Stand der Technik eingehalten wird. Die Produkte sind mit den Zeichen des DVGW-Cert und der Gütegemeinschaft Kupferrohr gekennzeichnet.

Literatur:
[1] Grundlagen des Lötens in der Rohrinstallation; Umicore AG & Co. KG, Business Line Braze-Tec, www.brazetec.de
[2] Die fachgerechte Kupferrohrinstallation; Deutsches Kupferinstitut, www.kupferinstitut.de
Autor: Daniel Schnee, Leiter Brazing Center, Umicore AG & Co. KG, Hanau
Bilder: Umicore

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