Zilversolderen
© Bron van artikel : Kursus edelmetaalkunst en uit
verschillende websites.
In de modelbouw maakt men onderscheid tussen twee soldeer technieken:
A: Zachtsolderen met soldeer op basis van tinsoldeer.
Zachtsolderen doet men met een elektrische soldeerbout of met een
kleine gasvlam. Deze techniek is zeer geschikt voor het aan elkaar
verbinden van delen van behuizingen, versierdelen, leidingen
onderdelen aan masten enz.
Kortom: toepassingen waarbij geen hoge temperaturen of drukken
optreden.
B: Hardsolderen op basis van zilversoldeer.
Bij het met elkaar verbinden van delen waarbij hoge temperaturen en
hoge belastingen (werkdrukken) op treden, kan men, vooral in de
stoommodelbouw, niet zonder de techniek van het hardsolderen.Wij gaan
hier verder met hardsolderen.
Uitgloeien van
het metaal
Het uitgloeien is nodig om spanning in het metaal te voorkomen en om
het metaal zacht en smeedbaar te maken. De zogenaamde rekristallisatie
van de metaalatomen. Dit is alleen nodig als het metaal te hard is om
te buigen/smeden en walsen. Door deze bewerkingen van het metaal,
wordt dit te hard en kan het metaal gaan scheuren. Om dit te voorkomen
moet men het metaal tussendoor uitgegloeid worden. Tijdens het
verwarmen van het metaal kleurt deze donkerder, dit zijn oxides die
ontstaan als men het metaal verhit. Deze oxides gaan er weer af als
men het metaal in een
zuurbad legt of dmv schuren en polijsten.
Werkwijze: verhit het metaal tot het rood gloeiend (kersrood) wordt,
behalve bij zilver. Deze moet uitgegloeid worden tot een licht rosé
kleurt, als men zilver te lang uitgloeit ontstaan er te veel diepte
oxides in het metaal die moeilijk verwijderbaar zijn. Het beste is dit
te zien in het donker, dus gebruik niet te veel licht tijdens het
solderen of uitgloeien. Let erop dat men tijdens het uitgloeien de
vlam op een goede afstand houdt (heetste
punt van de vlam raakt het werkstuk). Het heetste punt (reducerende
zone) van de vlam is daar waar deze over gaat in een fel blauw
gekleurde vlam, (tussen de donker blauwe en de lichtblauwe vlam op de
tekening.
Pic
Hardsolderen op
basis van zilversoldeer.
Solderen is het verbinden van metalen delen dmv het soldeer. Het
soldeer wordt eerder vloeibaar dan het moedermetaal en loopt in de
naad tussen de twee te verbinden delen. Het vloeibare soldeer zuigt
zich als het ware in de naad, dit noemt men de capillaire werking. Dit
is anders bij lassen, hierbij worden de delen aan elkaar gesmolten
zonder gebruik te maken van een bindmiddel (soldeer), wel wordt er
vaak toevoegmateriaal gebruikt om de naad sterker te maken, maar dit
heeft vaak dezelfde samenstelling als het te gelaste metaal.
Hardsolderen kan met messing-, koper- en zilversoldeer. Voor ons doel
komt alleen zilversoldeer in aanmerking. De te verbinden delen kunnen
uit messing, koper, zilver, tombak of staalplaat bestaan. Bij kleine
onderdelen moet men soldeer met 40% zilver gebruiken. (In Nederland
o.a. leverbaar onder de naam 23-S of AG304 of L-Ag40Cd,
Vloeitemperatuur ca. 610- 620 graden C. )
Om te solderen heeft men nodig:
Gasbrander, de brander waarmee gesoldeerd wordt. Hoe kleiner het
werkstuk (massa) des te kleiner de vlam. (Veel massa heeft veel hitte
nodig).
Soldeer, als men hier kleine stukjes van af knipt (probeer deze tegen
te houden met de vingers, anders springen ze weg) noemt men deze
pioentjes".
Pic
Er bestaat ook draadsoldeer (voor grote werkstukken) en soldeer
poeder. Er bestaat hard (700ºC), middel (680ºC) en zacht (660 ºC)
soldeer. Ook bestaat er extra hard soldeer (750 ºC) maar deze wordt
vaak gebruikt om grote voorwerpen van messing en koper te solderen.
Als men een object stukje voor stukje opbouwt is het handig om met
hard soldeer te beginnen en te eindigen met zacht, zodat als men het
volgende stukje eraan soldeert het werkstuk niet uit elkaar valt.
Vandaar dat het makkelijk is om ze ook in deze volgorde te nummeren
zodat men altijd weet wat welk soldeer is.
Deze soldeermaterialen zijn in aanschaf niet echt goedkoop. Zilver is
een edelmetaal en wordt tegen dagprijzen verkocht. Daarom opgepast bij
zogenaamde koopjes op beurzen. Of het zilvergehalte is te laag of het
materiaal komt uit twijfelachtige bronnen. Soldeersoorten met 40%
zilvergehalte lopen zeer zuinig en dun uit. Nog een belangrijke tip,
goed soldeer voor onze doeleinden is nooit met vloeimiddel ommanteld.
Het meest geschikt voor onze hobby is soldeer van l mm diameter en in
de regel 500mm. lang.
Vloeimiddel.
Nog iets is heel belangrijks bij het solderen: het vloeimiddel.
Dit zorgt ervoor dat het metaal niet oxideert. Er zijn verschillende
vloeimiddelen verkrijgbaar, het meest gebruikte vloeimiddel is borax.
(In Nederland o.a. leverbaar onder de naam Flux-6). Het vloeimiddel
heeft tot taak op de plaats van het solderen de zuurstof te weren om
oxidatie te verhinderen zodat het soldeer beter vloeit. Ook lost het
oxide op die al reeds op het metaal aanwezig is. De werkzame stof in
het vloeimiddel reinigt bovendien de oppervlakten.
Doet u eens de volgende test:
Een stukje messing schuurt u met schuurlinnen blank, (metallisch
blank). Dan verhitten met een vlam tot ongeveer 620° C (donkerrood
gloeiend = soldeer temperatuur) en dan weer laten afkoelen. Wat ziet
u? Juist. Het metaal is na het afkoelen verkleurd en heeft een
oxydatie laagje gekregen. Juist dit gevolg wordt door het gebruik van
vloeimiddel verhinderd.
Soldeer
gereedschap.
Stalen pincet, te gebruiken voor pioentjes en andere
kleine dingen op te pakken. (niet gebruiken in het zuurbadje)
Koperen pincet, alleen gebruiken voor het werkstuk
uit het zuur te halen.
Kruispincet, te gebruiken om onderdelen van het
werkstuk vast te klemmen tijdens het solderen,let wel op dat
deze op een goede manier worden ingeklemd, zodat het onderdeel niet
vervormt tijdens verhitting.
Derde handje, is een voetstuk waar het kruispincet in
vast gezet kan worden.
Soldeerstrijker, gebruikt men om verschoven pioentje
tijdens het solderen op hun plaats te schuiven en om het soldeer een
zetje te geven als het niet wil vloeien.
Soldeergaas, stukje ijzer gaas als ondergrond om
tijdens het solderen te voorkomen dat warmte afvloeit naar de soldeer
steen en om te zorgen dat de vlam beter om het gehele werkstuk kan
spelen.
Soldeersteen, dit kan houtskool zijn of chamottesteen
in ieder geval een vuurvaste steen.
Binddraad, naaldje, enz., deze kan men gebruiken om
de onderdelen van het werkstuk vast te zetten tijdens het solderen,
deze moeten wel van ijzer zijn.
Voorbeelden van hoe men een werkstuk kan vast zetten tijdens het
solderen.
Pic
Nog iets over de werkplek en apparatuur voor het solderen: Haal bij
een 'DIY" of kachelleverancier "chamottestenen". Deze zijn
verkrijgbaar met het formaat van metselstenen. Gebruik deze stenen als
ondergrond en zijafscherming (stapel van de stenen een soort
"oventje") voor de te solderen delen, ze houden de warmte goed vast en
zorgen tevens voor afscherming van de omgeving tegen de hitte.
Omdat er meestal koper of messing onderdelen gesoldeerd moeten worden
is de capaciteit van de benodigde brander(s) een belangrijk punt.
Messing en vooral koper zijn zeer goede warmtegeleiders. Het werkstuk
'plaatselijk' opwarmen tot soldeer temperatuur zal dan ook niet
lukken. Vandaar dat de brander(s) voldoende groot moeten zijn.
Kleine onderdelen zoals leidingwerk, pompjes en andere appendages
kunnen meestal met een hobbybrander, zoals in de 'DIY' verkrijgbaar,
zonder problemen, voldoende opgewarmd worden. Zodra echter grotere
werkstukken zoals stoomketels hardgesoldeerd moeten worden zijn één of
zelfs twee grotere branders nodig, omdat het hele werkstuk opgewarmd
moet worden. Meestal zorgt dan de eerste brander voor de basiswarmte
en de tweede kan voor het verwarmen van de soldeerplaats worden
gebruikt.
Algemene
werkwijze.
Tijdens het solderen moet men er op letten dat men het werkstuk overal
goed verwarmt, zodat deze gelijktijdig de werktemperatuur van het
soldeer bereikt. Des te groter de massa (het te solderen materiaal)
des te langer het duurt voordat het op gewenste temperatuur komt en
kan dan ook beter met een grotere vlam gesoldeerd worden. Een
onderdeel dat minder massa heeft zal sneller op temperatuur zijn en
door onoplettendheid kunnen smelten, deze kan dan beter met een kleine
vlam gesoldeerd worden.
Het belangrijkste is de voorbereiding van de te solderen onderdelen.
Deze moeten door vijlen, schuren of slijpen schoon en vetvrij gemaakt
worden.
Stralen of gritten moet worden afgeraden omdat bij zachte materialen
zoals messing en koper het straalmateriaal in het oppervlak wordt
opgenomen, hetgeen de kwaliteit van de soldeerverbinding negatief kan
beïnvloeden.
Ook een goede voorbereiding is het aan-etsen met schoonmaakazijn door
de te solderen onderdelen hierin korte tijd onder te dompelen en
daarna goed met water af te spoelen en te drogen. Daarna moeten de
delen samengevoegd worden of in soldeerstand worden gelegd of gezet.
Vervolgens moet men op de, nog koude, te solderen plaatsen het
vloeimiddel in pastavorm aanbrengen. Met een blauwe zachte vlam worden
de te verbinden delen vervolgens verhit.
Een lasvlam is altijd een slechtere methode omdat die vlam uit
acetyleen en zuivere zuurstof bestaat en juist zuurstof moet van de
soldeerplaats weg gehouden worden. Daarom een grote zachte vlam om een
mislukking te vermijden of te minimaliseren. Dit geldt in het
bijzonder voor grote objecten, omdat die geheel moeten worden verhit.
Voorkom oververhitting om te vermijden dat de soldeervlakken poreus en
lelijk worden.
Terug naar het
solderen
- De te solderen onderdelen zijn met vloeimiddel bestreken.
- Op de soldeerplaats worden de onderdelen met een blauwe vlam verhit.
Bij die verhitting verdampt het water en wordt het vloeimiddel wit en
korstig. Vervolgens 'versmeert' het en wordt daarna glashelder en
ontstaan 'pareltjes. Als die 'pareltjes' onrustig worden en beginnen
te dansen dan is de soldeertemperatuur bereikt.
- Nu de vlam een beetje afwenden (maar niet te ver: de temperatuur
moet gehandhaafd worden) om te vermijden dat het soldeer van de staaf
wordt afgesmolten.
- Met de soldeerstaaf de soldeerplaatsen aantippen en het soldeer zo
weinig mogelijk, maar zoveel als nodig is laten afsmelten. Het soldeer
mag nooit op de soldeerplaats door de vlam worden afgesmolten omdat
dit gegarandeerd de soldeerverbinding verpest en zorgt voor onnodig
soldeerverbruik. Het afsmelten van het soldeer door de verhitte
soldeerplaats zorgt voor een goede legering en daardoor een stevige
verbinding.
Nadat het metaal roodgloeiend wordt (afh. van de smelt temp.van het
metaal) en het soldeer gesmolten is moet men deze niet te lang blijven
verwarmen anders vreet het soldeer in het metaal en krijgt men dit
later niet meer weggewerkt.
Volgorde van
solderen.
Om te beginnen moet men ervoor zorgen dat de delen die aan elkaar
worden gesoldeerd, goed vlak tegen elkaar aan zitten en goed sluiten.
(Niet te grote naad), goed schoon zijn, dwz niet vettig en zonder
oxides. Zorg er voor dat men tijdens het solderen het soldeer
gereedschap bij de hand heeft!
Leg de onderdelen die men wil solderen op de steen en smeer ze in met
borax, zet deze vast zodat ze niet gaan bewegen tijdens het solderen,
verhit het werkstuk tot dat de borax uit gebruist is en vloeibaar
wordt. Knip kleine pioentjes af van het soldeer, let erop dat je met
hard soldeer begint en eindigt met zacht soldeer, strijk er een beetje
borax op en leg deze bij de naad die gesoldeerd moet worden. Opnieuw
verwarmen van het werkstuk zoals beschreven bij algemene werkwijze tot
het soldeer gesmolten is en tussen de naad is gevloeid.
KIJK GOED WAT HET SOLDEER DOET!
Je ziet langs de naad glimmen, dat is het soldeer dat vloeit, daarna
moet men voorzichtig zijn met verhitten, anders gaat het zilver
smelten. Let wel goed op dat het soldeer overal is door gevloeid en
dat de hele naad gevuld is met soldeer. Het soldeer zal altijd naar
het heetste punt vloeien van het werkstuk! Beide te solderen delen
moeten dus op dezelfde temperatuur komen, doet men dit niet dan zal
het soldeer zich alleen maar aan 1 deel hechten en zit het niet vast!
Vaak vloeit het de andere kant op omdat dat gedeelte het heetst is!
Om werkelijk goede soldeerverbindingen te krijgen, is natuurlijk enige
oefening vereist. De sterkte van een goed gelegeerde
zilversoldeerverbinding is hoger dan de sterkte van het soldeer zelf.
Soldeernaden met weinig soldeer zijn het sterkst. Kleine soldeernaden
(tussen 0,03 en
0,20 mm) bevorderen door de capillaire werking het goed vloeien en
indringen van het soldeer in de soldeernaad.
De belangrijkste factoren voor het totstandkomen van een goede
hardsoldeerverbinding zijn:
1. De soldeerplaats moet beslist metallisch schoon, dus vrij van
verontreinigingen en oxidelagen zijn.
2. De vorming van een nieuwe oxidelaag tijdens het solderen moet
verhinderd worden. Dit wordt bereikt door het juiste vloeimiddel.
3. Het werkstuk moet op de soldeerplaats de juiste soldeertemperatuur
bereikt hebben.
4. De soldeernaad moet de optimale spleetbreedte hebben.
Voorbeeld.
Een dun stukje draad b.v. een antenne wil men vast solderen op een
groot stuk plaatmateriaal: de mast, de draad zal dan eerder warm
worden dan de grote plaat metaal en zal dus eerder smelten. Dit is
moeilijk te solderen, zorg er dus voor dat de delen die men aan elkaar
soldeert niet te veel verschillen in massa. Het opbouwen van een
werkstuk is van grootst belang voor de kwaliteit van het voorwerp
zoals een scheepsmast. Denk goed na in welke volgorde je de delen aan
elkaar soldeert, het beste is om te beginnen met de delen die de
grootste massa hebben en zo verder opbouwen naar kleinere delen.
Reinigen na het
hardsolderen:
Een zojuist hardgesoldeerd werkstuk ziet er niet meer uit:
vloeimiddelkorsten, verkleuringen etc. Het is nu noodzakelijk het
werkstuk te reinigen. Dit kan door schuren, vijlen, stralen e.d.
Voorkeur als eerste reinigingsstap heeft echter heet water of een
schoonmaakazijnbad. Ik gebruik soms ook een goede scheut 'citroensap'
in een bakje met water. Bij toepassing van een zuurbad is goed
naspoelen met water zeer belangrijk, zodat alle
zuurresten goed verwijderd worden.
Uw veiligheid:
Zilversoldeer en vloeimiddel bevatten stoffen die, tijdens het
soldeerproces, gassen ontwikkelen. Deze zijn prikkelend voor de
luchtwegen en ogen en kunnen de gezondheid schaden. Zorg dus voor een
goed geventileerde soldeerruimte. Het beste is een veiligheidsbril en
handschoenen te dragen. Zorg ervoor, voordat u met een soldeersessie
begint, dat alle benodigde gereedschappen bij de hand zijn.
Hardsolderen van
staal .
Hiervoor zijn tientallen soldeersoorten verkrijgbaar, maar het valt
niet altijd mee om een bepaald soldeer te vinden. De eerste vier
soldeersoorten bevatten zilver en worden daarom zilversoldeer genoemd.
Hoe meer zilver, hoe duurder. De eerste twee zijn alleen geschikt voor
het solderen van lugs en nokjes. Een voordeel is de lage
smelttemperatuur, waardoor we nog net met een goede turbo
propaanbrander kunnen werken. Voor de andere soorten moeten we een
zuurstof-acetyleen of zuurstof-propaan gebruiken.
Samenstelling
Ag40Cu18Zn15Cd27, 610-660 °C, 300-500 N/mm2
Ag60Cu30Sn10, 610-710 °C , 300-500 N/mm2
Ag20Cu40Zn40 , 700-800 °C, 350-450 N/mm2
Ag9Cu53Zn38, 770-840 °C , 350-450 N/mm2
Om een goede hechting te krijgen tussen soldeer en basismateriaal, zal
het oppervlak perfect schoon moeten zijn; eerst reinigen met een
ontvetter en daarna opruwen met fijn schuurpapier. Hierbij worden
restanten van oxides verwijderd; bovendien hecht het soldeer beter op
het ruwe oppervlak. Smeer de te solderen oppervlakte in met
vloeimiddel. Bij zilversoldeer gebruikt men hiervoor b.v. Flux-6
(smeltpunt 600°C), en bij
messing b.v. Boracit (smeltpunt 800°C).
Het soldeer dient geheel door de verbinding te vloeien, dus aan de
binnenkant moet overal een soldeerrandje zitten. Eigenlijk is het
makkelijker van binnen naar buiten te werken. Daarom breng ik soms een
papje van vloeimiddel en soldeerpoeder aan de binnenkant van de buis
aan. Dit vloeit bij verhitten van binnen naar buiten. Aan de
buitenkant breng ik alsnog een walletje soldeer aan om de overgang zo
geleidelijk mogelijk te maken. Niet zozeer voor de maximale sterkte,
maar vooral voor lagere piekspanningen door een vloeiender
krachtenverloop. Zodra we de vereiste temperatuur bereikt hebben,
verwarmen we het soldeerstaafje met wat flux erop, mee in de vlam;
daarna zetten we aan. Het soldeer vloeit naar de warmste plaats; we
kunnen het dus met de vlam sturen. Kijk hierbij uit dat de “hotspot”
(vlak voor de vlamtong van de brander), niet aan het soldeer komt. Het
soldeer kan dan ontleden! De temperatuur van het staal is af te leiden
uit de kleur.
Donker bloedrood 570°C
Helder rood 700°C
Fel licht rood 800°C
Oranje 900°C
Licht oranje 950°C
Geel 1000 °C
Licht geel 1070 °C
Wit 1100°c
