Brasage des métaux: procédé, techniques et avantages

Après avoir lu cet article, vous apprendrez: - 1. Définition du brasage 2. Procédé de brasage 3. Flux 4. Métaux de remplissage 5. Techniques 6. Conception des assemblages brasés 7. Avantages 8. Limitations.

Définition du brasage:

Le brasage est un processus consistant à assembler deux pièces métalliques similaires ou dissemblables au moyen de chaleur et d'un métal d'apport non ferreux spécial appelé spélé. Le point de fusion de la projection est généralement supérieur à 420 ° C mais inférieur au point de fusion du métal de base. La spelt fondue coule à l'intérieur des petits capillaires de l'articulation et se solidifie pour produire l'articulation.

Processus de brasage:

Les différentes étapes du brasage sont:

(i) Nettoyage des pièces de travail.

(ii) Serrage des pièces de travail.

(iii) Fluxage des pièces de travail.

(iv) Filature de joint.

Tout d’abord, nettoyez les deux pièces métalliques à assembler et enlevez la graisse et les oxydes présents. Ensuite, les deux pièces sont assemblées par une pince appropriée le long de la ligne de joint et maintenues dans cette position.

Le flux est appliqué sur le joint pour éliminer les oxydes présentés ou pour empêcher la formation d’oxydes. Après cela, chauffez les morceaux dans la position serrée au-dessus, à une température supérieure au point de fusion du diffuseur. À la fin, la projection est appliquée à l'articulation, qui traverse toute l'articulation par capillarité. Le filage sur la solidification donne au joint la force nécessaire.

Flux en brasage:

Les flux utilisés dans le brasage comprennent une combinaison de borax, d'acide borique, de borates, de fluorures, de chlorures et d'un agent mouillant. Le flux peut être sous la forme d'un liquide, d'une suspension, d'une poudre ou d'une pâte, en fonction du procédé de brasage (méthode de chauffage) utilisé.

Une composition populaire est composée de 75% de borax et de 25% d'acide borique. Pour le brasage de l'acier inoxydable, de l'aluminium ou des alliages de cuivre, les bi-fluorures alcalins sont utilisés comme fondants. Un fondant spécial contenant du cyanure de sodium est utilisé pour le brasage du tungstène au cuivre. Le procédé d'application du flux peut être une pulvérisation, un brossage ou un injecteur sous pression.

Métaux d'apport en brasage:

Les métaux d'apport utilisés pour le brasage sont également appelés métaux de brasage. Selon les types de métaux de base à braser, un certain nombre de métaux d'apport sont disponibles.

Les métaux d'apport pour le brasage sont des alliages contenant principalement du cuivre, de l'argent, de l'aluminium, du magnésium ou du nickel. Ils se présentent sous la forme d'anneaux, de fils, de tiges minces et de pâtes d'alliage.

Il est appliqué en chauffant les pièces. Cependant, la pâte d'alliage peut être appliquée avant le chauffage, au point de brasage avec le flux.

Les métaux de brasage sont généralement classés en trois catégories:

(A) Le cuivre et ses alliages:

Le cuivre et ses alliages sont les spéléologues les plus couramment utilisés pour le brasage. Le cuivre seul ou ses alliages avec le nickel, l'argent, le zinc ou l'étain sont utilisés pour le brasage. La température de brasage varie de 700 à 1100 ° C.

b) argent et ses alliages:

L'argent et ses alliages sont aussi couramment utilisés pour le brasage. Le processus s'appelle brasage à l'argent. Il convient lorsque le métal de jonction a un point de fusion relativement bas. Le brasage est réalisé entre 630 ° C et 850 ° C. Généralement, la température de service normale est de 270 ° C. L'argent et ses alliages avec le zinc, le cadmium, le manganèse, le nickel, le cuivre et l'étain sont également utilisés pour le brasage.

c) Aluminium et ses alliages:

L'aluminium est utilisé pour le brasage de l'aluminium et de ses alliages. Le brasage de l'aluminium n'est pas si facile et nécessite des méthodes spéciales. La température de brasage varie de 540 à 620 ° C.

Métaux pouvant être brasés:

Les métaux et alliages tels que le fer, l'acier, le cuivre, l'aluminium et ses alliages, le laiton, le bronze, l'argent, etc., sont brasés de manière pratique à l'aide d'une filière appropriée. Le brasage de l'aluminium nécessite une technique spéciale et coûteuse. À l'exception des métaux à faible point de fusion, tels que l'étain, le plomb et le zinc, le brasage est effectué sur tous les autres métaux.

Techniques de brasage (méthodes de chauffage):

Le chauffage du métal de base est nécessaire pour un brasage correct. La chaleur pour le brasage peut être appliquée par plusieurs méthodes. Le choix de la méthode de brasage appropriée dépend de la taille et de la forme des composants assemblés, du type de métal de base, du métal d'apport utilisé pour la brasure (filière), ainsi que du rythme de production requis.

Les méthodes de brasage suivantes sont couramment utilisées dans l'industrie:

(i) Brasage à la flamme.

(ii) Brasage au four.

(iii) Brasage par résistance.

(iv) tremper la brasure.

(v) Brasage au bain de sel.

(vi) Brasage par induction.

(i) Brasage à la flamme:

Lors du brasage à la torche, une flamme réductrice est utilisée pour réchauffer la zone de joint à une température de brasage appropriée. Un flux est ensuite appliqué et, dès qu'il fond, le métal d'apport (alliage de brasage) est introduit manuellement dans la zone du joint. Lorsque le métal d'apport fond, il s'écoule par capillarité dans la cavité située entre les composants en métal de base.

Le métal d'apport doit toujours être fondu par la chaleur dégagée par le joint et non par l'application directe de la flamme. Le procédé est très utilisé pour les travaux de réparation sur la fonte et s’applique généralement à la main, bien qu’il puisse être utilisé semi-automatique. Le brasage à la torche reste la méthode la plus couramment utilisée.

ii) Brasage au four:

Dans le brasage au four, un four de type convoyeur discontinu ou continu est utilisé pour chauffer les pièces métalliques à la température de fusion du métal d'apport, mais très en dessous de la température de fusion du métal de base.

Le chauffage du four est effectué à l'aide de gaz ou d'électricité à température contrôlée. L'atmosphère du four est contrôlée pour empêcher l'oxydation et s'adapter aux métaux impliqués dans le processus.

Cette atmosphère peut être fournie par l'oxygène, l'hydrogène sec, l'ammoniac ou tout autre gaz inerte. Les montages et les montages sont utilisés pour maintenir le joint. Un flux approprié est souvent utilisé. Le métal d'apport doit être placé dans le joint avant que les pièces ne pénètrent à l'intérieur du four.

Le métal d'apport peut prendre la forme d'un anneau, d'une rondelle, d'un fil, d'une poudre ou d'une pâte. Le brasage au four convient mieux à la production en série de petites pièces.

(iii) Brasage par résistance:

Dans le soudage par résistance, un courant de basse tension et d'intensité élevée est utilisé comme source de chauffage, comme dans le cas du soudage par points. La pièce à travailler est maintenue entre les deux électrodes, le métal d'apport étant préchargé au niveau du joint.

Le courant, passant à travers le joint, réchauffe et fait fondre le métal d'apport pour brasage qui se propage autour du joint et passe dans la cavité par capillarité. Le brasage par résistance est normalement utilisé pour le brasage de contacts électriques et pour la fabrication de fils de transformateur en cuivre. Il convient mieux à la production en grande quantité.

(iv) brasage au trempé:

Lors du brasage par immersion, le joint à braser est plongé dans un métal d'apport en fusion. Le métal en fusion est maintenu dans un creuset spécial chauffé à l'extérieur et est recouvert d'un flux en couche pour le protéger de l'oxydation. Les métaux à braser restent trempés dans le bain pendant une période déterminée.

La méthode de trempage est largement utilisée pour sa vitesse et sa précision avec contrôle de la température. Le procédé de brasage par immersion est utilisé uniquement pour les petites pièces, car le métal d'apport recouvre la pièce entière.

v) Brasage au bain de sel:

Dans la brasure au bain de sel, un bain de sel de fluorure et de chlorure fondu sert de source de chauffage. Le métal d'apport est placé dans la zone du joint avant le brasage. Ensuite, l'ensemble est préchauffé à une température appropriée, puis plongé dans le bain de sel pendant 1 à 5 minutes.

Enfin, le joint brasé à chaud obtenu est soigneusement rincé (lavé) à l'eau chaude et froide pour éliminer tout fondant ou sel restant. Le brasage au bain de sel est généralement utilisé pour le brasage de l'aluminium et de ses alliages.

(vi) Brasage par induction:

Dans le brasage par induction, un courant alternatif induit dans le composant sert de source de chauffage. Les composants à braser sont chauffés en les plaçant dans un champ magnétique alternatif produit par des bobines inductives spéciales en cuivre.

Le métal d'apport est souvent placé dans la zone de joint avant le brasage mais peut également être alimenté manuellement par l'opérateur. Le brasage par induction, comme le brasage à la filière, présente l'avantage évident d'obtenir un contrôle de température très proche.

Conception des joints brasés:

Il existe trois types de joints de brasage en fonction de la géométrie de la zone de joint; fesses, genoux et écharpe. Les joints à recouvrement sont les plus forts tandis que le joint bout à bout est le plus faible.

Néanmoins, lors de la conception des joints à recouvrement; assurez-vous que le chevauchement du joint est supérieur à 3 t, là où est l'épaisseur du métal de base le plus fin. De plus, rappelez-vous toujours que les joints brasés sont conçus pour supporter des contraintes de cisaillement et non de tension. La Fig. 7.41 illustre quelques bonnes et mauvaises pratiques pour la conception de joints brasés.

Pour une conception correcte des joints brasés, les contraintes de traction, de compression, de cisaillement, de pelage et d'écrasement sont calculées avant le brasage du joint.

Il y a deux facteurs principaux à prendre en compte:

(a) la mécanique du métal d'apport de brasage traverse le joint par capillarité, et

(b) Il faut se rappeler que la résistance du métal d'apport est inférieure à celle des métaux de base.

Le concepteur du produit doit tenir compte des considérations de conception suivantes:

1. S'assurer que le métal d'apport est placé sur un côté du joint et fournir un espace pour placer le métal d'apport avant ou pendant le processus.

2. Assurer le bon dégagement des joints pour des conditions de brasage optimales. Le jeu dépend du métal d'apport utilisé et prend généralement une valeur inférieure à 0, 18 mm.

3. S'assurer que la distance à parcourir par le métal d'apport est plus courte que la distance limite.

4. Assurer suffisamment de matériau de remplissage.

5. Augmenter la surface de joint parce que le métal d'apport (diffuseur) est plus faible que le métal de base.