Solderen in koelinstallaties en -systemen - basisprincipes
Solderen is een van de essentiële vaardigheden voor elke specialist die zich bezighoudt met de installatie of het onderhoud van airconditioningsystemen, warmtepompen en over het algemeen koelaggregaten die koelmiddelen gebruiken.
✅ De aard van koelmiddelen en vergelijkbare media laat geen andere keuze: het verbinden van onderdelen met soldeer is hier noodzakelijk. Maar wat houdt dit proces precies in, waarom is solderen onmisbaar en welke soorten soldeer zijn er beschikbaar? Verder, welke materialen moet je kiezen en waar moet je specifiek op letten bij de selectie ervan?
In dit artikel proberen we kort antwoord te geven op deze en andere vragen, en bespreken we de essentie van solderen en de gerelateerde (maar belangrijke) kwesties. Dit artikel is bedoeld om leken of hobbyisten op te helderen die bijvoorbeeld een airconditioner willen ombouwen tot warmtepomp of zelf vergelijkbare aanpassingen willen doen.
Solderen & brazeren in koeling en verwarming
De verschillende onderdelen van systemen moeten altijd op de juiste manier worden verbonden, volgens de regels die gelden voor de media die in het systeem worden gebruikt. Het verbinden van buizen in water-water systemen gebeurt anders dan in systemen met andere media (al was het maar op het niveau van materiaalkeuze, de verbindingselementen zoals koppelingen en schroefdraad, enz.). Het spreekt voor zich dat de verbinding van buizen met onderdelen van een warmtepomp (zoals een condensor, enz.) ook een andere aanpak vereist wanneer er gasvormige media, zoals koelmiddelen, in het spel zijn.
✅ Hier komt solderen / brazeren om de hoek kijken: het is een methode om de verschillende onderdelen van airconditioningsystemen, warmtepompen en soortgelijke apparaten zoals koelaggregaten met elkaar te verbinden.
Het soldeerproces vanuit fysisch oogpunt
Solderen is eigenlijk een fysiek verschijnsel, een proces. ☑️ Solderen werkt door diffusie, waarbij de deeltjes van het soldeermateriaal spontaan in de structuur van de te solderen materialen doordringen. Hierdoor ontstaat een stevig verankerde verbinding in beide te solderen delen, namelijk het soldeermateriaal, dat als een harde verbinding fungeert.
Verschil tussen lassen en solderen
Vanuit het perspectief van een leek lijken lassen en solderen op elkaar, tenminste qua resultaat - we verbinden op een duurzame manier twee elementen. Vanuit fysiek oogpunt zijn er echter aanzienlijke verschillen. Bij lassen smelt namelijk een deel van het oorspronkelijke materiaal, waaraan een ander element wordt bevestigd. Hierdoor ontstaat een sterke verbinding, waarbij het oorspronkelijke materiaal zelf als bindmiddel fungeert.
In het geval van solderen is het soldeermateriaal het bindmiddel, dat alleen smelt, terwijl de structuur van het oorspronkelijke materiaal onaangetast blijft. Daarom komt lassen niet voor bij airconditioningsystemen, warmtepompen of warmtewisselaars voor koelmiddelen, maar wordt er gesoldeerd.
✅ Lassen en solderen zijn niet hetzelfde; het zijn verschillende fysieke processen, ook al leiden ze vanuit het perspectief van een leek tot dezelfde resultaten.
Zachtsolderen en hardsolderen
Natuurlijk zijn er verschillende soorten soldeerprocessen - meestal komen we hardsolderen en zachtsolderen tegen. Het verschil zit in de smelttemperatuur van het soldeermateriaal, aangezien het solderen vanzelfsprekend gebeurt door het gebruik van hoge temperaturen.
✅ Hardsolderen (brazeren) is het type solderen dat ons interesseert in de context van ons artikel, omdat dit meestal wordt toegepast in airconditioningsystemen, koelaggregaten en warmtepompen. Dit proces vereist een temperatuur hoger dan 450 °C. Zacht solderen daarentegen is een proces dat plaatsvindt bij temperaturen lager dan de genoemde 450 graden Celsius. Dit is voor ons minder interessant, omdat het zelden wordt gebruikt in de koeltechniek.
In veel vreemde talen worden hardsolderen en zachtsolderen zelfs als aparte termen aangeduid. In het Engels wordt bijvoorbeeld solderen tot 450°C "soldering" genoemd, terwijl hardsolderen "brazing" wordt genoemd. Dit wijst erop dat het technisch gezien om een heel ander proces gaat en dat de soorten verbindingen die op deze manier ontstaan aanzienlijk verschillen. In de praktijk is hardsolderen veel duurzamer en wordt het vaak in andere vakgebieden of industrieën toegepast. In de context van koelmiddelen wordt meestal hardsolderen gebruikt, terwijl er bijvoorbeeld in de elektronica meestal zachtsolderen wordt toegepast.
Hoge temperatuur solderen - wat is dat?
Daarnaast komen we ook de term "hogetemperatuursolderen" tegen - sommige mensen verwarren dit met hardsolderen. Maar dit is niet helemaal hetzelfde, omdat het een proces is waarbij het soldeermateriaal wordt aangebracht bij nog hogere temperaturen - namelijk boven de 1000°C.
☑️ Hardsolderen en hoge temperatuur solderen zijn niet hetzelfde. Hardsolderen gebeurt bij temperaturen boven de 450°C, terwijl hoge temperatuur solderen plaatsvindt bij veel hogere temperaturen, namelijk boven de 1000°C.
Capillariteit - de basiskenmerk van vloeibaar soldeer dat de bruikbaarheid ervan bepaalt
Capillariteit is een kenmerkend woord voor het soldeerproces.
✅ Capillariteit is simpelweg het vermogen van vloeibaar soldeer om in de soldeernaad te dringen, zelfs tegen de zwaartekracht in. Met de soldeernaad bedoelen we de spleet tussen de onderdelen bij de soldeertemperatuur. Hoe kleiner deze spleet, hoe gemakkelijker het soldeer deze zal vullen.
☑️ In de context van de soldeernaad - met name de grootte ervan en de bijbehorende capillariteit - is het zeer belangrijk om ervoor te zorgen dat de soldeernaad, oftewel de ruimte tussen de verschillende te solderen onderdelen, klein genoeg is. Dan doet de capillariteit zijn werk en helpt het om de onderdelen effectief met elkaar te verbinden. Hier moet rekening mee worden gehouden in de planningsfase, zodat de afzonderlijke onderdelen, zoals buizen, qua grootte relatief goed bij elkaar passen.
Bevochtigbaarheid van soldeer - wat is dat en wat is het belang ervan in de praktijk?
Het belangrijkste hier is het vermogen van het soldeer om in de praktijk goed te worden aangebracht. Het gebruik van technische termen kan voor een leek misschien ontmoedigend zijn, maar dit zijn de basisprincipes die je helpen om de processen beter te begrijpen wanneer je ze in de praktijk tegenkomt.
Soldeer heeft een bepaald vermogen om zich gelijkmatig over het oppervlak van het te solderen materiaal te verspreiden en vormt daarbij een dunne, regelmatige laag zonder ophopingen of klonten.
✅ Dit vermogen om zich gelijkmatig te verspreiden wordt "bevochtigbaarheid" genoemd. Om dit te bereiken, moet je de juiste materialen voor het solderen kiezen, eventueel verbeteren met een fluxmiddel, en ervoor zorgen dat het te solderen materiaal goed is voorbereid (het moet schoon zijn).
Welk type soldeer voor airconditioning of warmtepompen?
In airconditioningsystemen of warmtepompen kan het nodig zijn om verschillende materialen met elkaar te verbinden, of dezelfde materialen, zoals koper met koper.
☑️ Het soldeer moet worden gekozen op basis van de te verbinden materialen, zodat je volgens beproefde methoden te werk kunt gaan en het werk zo eenvoudig mogelijk kunt maken. Een ander type soldeer wordt gebruikt voor het verbinden van koper met koper, en weer een ander type voor het verbinden van staal met koper, enz.
✅ Welk soldeer voor het verbinden van koper met koper?
Voor het verbinden van koper met koper volstaat een van de gemakkelijk verkrijgbare soldeermaterialen, zoals koper-fosfor soldeer. Dit soldeer is geschikt voor het verbinden van bijvoorbeeld koperen leidingen in airconditioningsystemen, enz. Het is over het algemeen vrij eenvoudig aan te brengen vanwege de goede bevochtigbaarheid en vereist geen speciale voorbereiding, zoals het toevoegen van flux (een stof die de bevochtigbaarheid van het soldeer verbetert).
Koper-fosfor soldeer heeft natuurlijk enkele nadelen, zoals dat het niet geschikt is voor het solderen van ijzer of nikkel, maar dit zijn geen nadelen in de context van ons onderwerp.
Het is goed om te onthouden dat de kwaliteit van koper-fosfor soldeer kan worden verbeterd door een kleine hoeveelheid zilver toe te voegen. Dit verhoogt de sterkte en de bevochtigbaarheid, wat het werk gemakkelijker maakt.
Welk soldeer voor het verbinden van koper met messing?
Om een koperen en messing onderdeel te verbinden, moet je soldeer gebruiken met een bepaald zilvergehalte, dat ongeveer 40% zou moeten bedragen (hoe hoger, hoe gemakkelijker het aan te brengen is, en hoe sterker de soldeerverbinding zal zijn). Vanwege het messing moet er in dit geval flux worden gebruikt.
Welk soldeer voor het verbinden van koper met aluminium of aluminium met aluminium?
Voor het verbinden van koper met aluminium, of voor het verbinden van aluminium onderdelen met elkaar, moet je zink-aluminium of aluminium-zink soldeer gebruiken, uiteraard met flux.
✅ Welk soldeer te gebruiken voor een warmtewisselaar met koper?
De kwestie rondom het solderen van roestvrij staal (waaruit plaatwarmtewisselaars voor airconditioningsystemen en warmtepompen zijn gemaakt) en koper leiden tot enige verwarring, aangezien er op internet verschillende opmerkingen van praktijkmensen te vinden zijn die al verschillende methoden hebben toegepast. Het belangrijkste is echter dat ze naar het gewenste resultaat leiden.
Als je een warmtewisselaar als condensor installeert en stalen buizen met koper wilt solderen, raden we aan om koperhoudend soldeer met een hoog zilvergehalte te gebruiken, zelfs tot 45%, in combinatie met flux.
Een correcte verbinding van de warmtewisselaar, die met freon zal werken, is van cruciaal belang voor het gehele systeem. Daarom is het niet aan te raden om te besparen op het zilvergehalte bij het solderen.
Basisuitrusting voor het solderen van airconditioningverbindingen
Voor incidenteel gebruik, wanneer we geen professionele installateurs zijn die apparatuur aanschaffen die bedoeld is voor intensief gebruik, wordt meestal eenvoudige en compacte elektrische lasapparatuur gebruikt. Dit type apparatuur wordt ook door installateurs gebruikt, die vaak kiezen voor iets duurdere en duurzamere modellen. Het is een compacte en handige oplossing die bovendien relatief veilig is – en dat zouden we aanbevelen.
Voor de nieuwsgierigen - de geschiedenis van solderen
Solderen behoort eigenlijk tot de oudste bekende methoden van thermische verbindingen. Al in de oudheid werd solderen gebruikt in de edelsmeedkunst, waarbij goud en zilver als soldeermaterialen werden gebruikt. Er zijn voorbeelden van processen die lijken op solderen uit het oude Egypte, hoewel deze door technologische beperkingen niet precies lijken op het solderen van vandaag. Later werden ook bronzen, koperen en daarna ijzeren voorwerpen gesoldeerd.
Het solderen werd echter pas in de 20e eeuw wijdverspreid, met name tijdens de Tweede Wereldoorlog. Het ontwikkelde zich het snelst in Groot-Brittannië, Duitsland en de Verenigde Staten. De Sovjet-Unie erkende echter ook het belang van deze techniek in de technologische wedloop en legde vanaf de jaren 60 een sterke nadruk op de opleiding in soldeertechnieken (en ook lassen) aan staatsuniversiteiten. Ditzelfde proces vond uiteraard plaats in de satellietlanden van het communistische blok, zoals Polen en Tsjecho-Slowakije. Hoewel hier weinig over wordt gesproken, was het van groot belang, omdat beide zijden van de Koude Oorlog streden om de ontwikkeling van soldeertechnologie, die concurrentievoordelen moest opleveren, vooral in de elektronica en de productie van componenten.
______
✔️Als je op zoek bent naar een warmtewisselaar voor koelmiddelen met aansluitingen die geschikt zijn voor solderen, en die goed werken in airconditioning- of warmtepompsystemen, bekijk dan de Nordic Tec Ba-26-F serie.
______
Woordenlijst van termen die in het artikel zijn gebruikt
Bevochtigbaarheid van soldeer - het vermogen van soldeer om zich te verspreiden en aan het oppervlak van het te solderen materiaal te hechten. Als de bevochtigbaarheid laag is, kan het moeilijk zijn om het soldeer effectief aan te brengen. Dit kan worden beïnvloed door het oppervlak te reinigen of door flux toe te voegen. Het is ook belangrijk om het juiste type soldeer te kiezen voor de te solderen materialen.
Brazeren -> Hardsolderen
Capillariteit van soldeer - het vermogen van soldeer om zichzelf in de soldeernaad te persen, met andere woorden, om zich gelijkmatig en probleemloos in de naad te "plakken". Als een soldeer goede capillariteit heeft, is het gemakkelijk aan te brengen en vult het de soldeernaad gelijkmatig, zelfs tegen de zwaartekracht in.
Flux - een chemische stof die de bevochtigbaarheid van soldeer verbetert en het oppervlak van metalen beschermt tegen oxidatie tijdens het soldeerproces. Het maakt het proces gemakkelijker, en zonder het toevoegen ervan is het vaak niet mogelijk om de materialen effectief te solderen.
Freon plaatwarmtewisselaar - een type warmtewisselaar dat vaak wordt gebruikt als condensor of verdamper in warmtepompen, airconditioningsystemen, enz. Vaak gebruikt bij het ombouwen van airconditioningsystemen naar warmtepompen. De aansluiting vereist natuurlijk het solderen van de verbindingen.
Hardsolderen / Brazeren (solderen bij hoge temperatuur) - een proces waarbij soldeer wordt aangebracht bij smelttemperaturen boven 450 °C. Het resulterende soldeer heeft uiteraard andere eigenschappen dan bij zachtsolderen.
Hoge temperatuur solderen - een soldeerproces waarbij temperaturen boven 1000°C vereist zijn.
Koelaggregaat - een apparaat dat wordt gebruikt om koeling te genereren en een lage temperatuur te handhaven in een gesloten kringloop van koelmiddel/koelvloeistof. Het apparaat vertoont enige gelijkenis met airconditioningsaggregaten.
Koper-fosfor soldeer - wordt gebruikt voor het verbinden van koperen onderdelen en ook in de elektrotechniek. Het is relatief eenvoudig aan te brengen en vereist vaak geen toevoeging van flux.
Lassen - een fysiek proces waarbij materialen worden verbonden door het smelten van het verbindingsmateriaal. Het leidt ook tot gedeeltelijk smelten van het basismateriaal (in tegenstelling tot solderen).
Soldeernaad - de spleet of lege ruimte tussen de materialen die we willen solderen. Hoe kleiner de spleet, hoe gemakkelijker het soldeerproces zal verlopen.
Solderen - een proces waarbij twee materialen worden verbonden door soldeer te smelten, zonder het smelten van het basismateriaal (in tegenstelling tot lassen).
Warmtewisselaar - een apparaat dat warmte van het ene medium naar het andere overbrengt. In koelsystemen, airconditioningsystemen en warmtepompen wordt het gebruikt om warmte (of koeling) over te dragen naar water of lucht. Daarnaast komt het apparaat in vele vormen voor en is het wijdverbreid in de industrie.
Zachtsolderen (solderen bij lage temperatuur) - een proces waarbij soldeer wordt aangebracht bij relatief lage smelttemperaturen (d.w.z. onder 450 °C).
Zink-aluminium soldeer - wordt gebruikt voor het verbinden van aluminium met aluminium of koper met aluminium. Het heeft een lage smelttemperatuur en is daarom geschikt voor deze materialen zonder ze te vervormen door hoge temperaturen.
Laat een reactie achter