👨‍🏭 O que é Brasagem (conceitos, propriedades e consumíveis)

Definição de Brasagem

De acordo com AWS A3.0, Brasagem é definido como:

“Um grupo de processos de junção produzindo o ligação de materiais por aquecimento à temperatura Brasagem na presença de um metal de adição Brasagem tendo um liquidus acima de 450 ° C [840 ° F] e abaixo do solidus do metal de base. O metal de adição Brasagem é distribuído e retido entre as superfícies faying estreitamente ajustadas da junta por ação capilar. ”

Outra maneira de entender é que os metais de adição precisam derreter, enquanto os materiais básicos não.

Além disso, o metal de adição é distribuído por ação capilar na fenda formada pelas superfícies da junta após a fusão.

Para esclarecer a definição, vale ressaltar que Brasagem é um método de união não mecânico que merece ser diferenciado da soldagem e da soldagem.

Diferenças da soldagem

Em Brasagem:

• O material de adição (consumível) é derretido a uma temperatura inferior à temperatura de fusão dos materiais de base.
• Devido ao ponto acima, os materiais de base não derretem.
• O consumível preenche a lacuna entre os materiais de base por efeito capilar.

Diferenças da soldagem

Na soldagem macia (ou fraca):

• É utilizado um consumível não ferroso (chumbo, por exemplo);
• O consumível tem um ponto de fusão inferior a 450 ° C.

História

Relatos do uso de Brasagem são muito antigos.

Especula-se que a brasagem pode ter foi acidentalmente descoberto em uma fornalha por volta de 4000 AC.

A primeira evidência encontrada foi uma joia de ouro e prata no túmulo da rainha egípcia Pu-abi (datado de aproximadamente 2500 aC).

Os usos de Brasagem

Brasagem é amplamente utilizado em inúmeras aplicações devido a:

• Capacidade de unir materiais de natureza muito diferente, como (metais e cerâmicas) ou (titânio e aço inoxidável);
• Pequenas espessuras. A soldagem pode deformá-los excessivamente;
• Materiais tratados termicamente. Para evitar a perda do tratamento térmico (antes da soldagem).

Por estes motivos, Brasagem é utilizado para juntas de peças automotivas, refrigeradores, trocadores de calor, componentes aeronáuticos e aeroespaciais, componentes eletrônicos, etc.

Aplicações típicas de componentes para a indústria de refrigeração e peças automotivas:

Brasagem de trocadores de calor de alumínio (eles são usados ​​em sistemas de refrigeração de automóveis de passageiros):

Brasagem de cobre e grafite (são usados ​​na indústria nuclear):

Benefícios

• Permite o união de materiais muito diferentes e normalmente não soldáveis.
• Os componentes podem ser processados ​​em massa.
• Brasagem pode ser mais econômico e produtivo;
• A deformação ou distorção é minimizada ou mesmo eliminada;
• A diluição com o metal de base é mínima;
• Os ciclos térmicos são previsíveis;
• Permite a união de materiais com espessuras muito diferentes

Desvantagens

• Junta inferior resistência quando comparada a uma junta soldada;
• A junta soldada provavelmente terá uma resistência menor do que o metal de base;
• As altas temperaturas podem destruir ou enfraquecer as juntas soldadas .;
• Algumas aplicações requerem alto controle da limpeza da junta e uso preciso do fluxo;
• A cor final da junta costuma ser diferente do metal base (aspecto visual indesejável).

Fontes de calor

Existem basicamente 5 fontes de calor para Brasagem. Cada tipo é adequado para um estilo de peça, geometria, material ou volume a ser brasado.

• (a) Tocha ou tocha

Adequado para peças pequenas, produzidas em pequenas quantidades.

• (b) Por indução

Adequado para peças que requerem maior controle de temperatura

• (c) Forno contínuo

Adequado para peças pequenas, produzidas em grandes quantidades.

• (d) Forno em lote

Adequado para peças grandes e complexas.

• (e) Forno a vácuo

Adequado para materiais reativos ou materiais que não podem ser oxidados.

Tipos de juntas

Estas são as configurações nas quais os materiais de base serão brasados. Existem os seguintes tipos de juntas soldadas:

• (a) Superior
• (b) Sobrepostas
• (c) e (d) Variações superiores e sobrepostas
• (e) Angulado

Propriedades

Uma junta soldada deve atingir certas propriedades para cumprir seus objetivos:

• Resistência mecânica;
• Resistência ao cisalhamento;
• Resistência à fadiga;
• Resistência;
• Resistência à corrosão;

Os projetistas consideram não apenas a resistência da liga a ser soldada, mas também a área de resistência ou comprimento de sobreposição mínimo necessário para manter as propriedades mecânicas.

Conceitos

Molhabilidade

Molhabilidade é a capacidade de uma fase líquida de se espalhar sobre um substrato sólido.

Em brasagem, a fase líquida é representada pelo metal de adição fundido e o substrato sólido pelo material de base.

Uma representação gráfica esquemática deste conceito pode ser vista na figura abaixo. Possui 3 casos distintos de molhabilidade:

No primeiro caso acima, o metal de adição não apresenta nenhuma tendência a se espalhar sobre o material base.

Permanece em forma de gota que não molha a superfície.

Neste caso, não existe contacto físico entre a fase líquida e o substrato, pelo que não haverá possibilidade de ocorrer a ligação.

No segundo caso, o metal de adição é espalhar sobre o material de base, porém em um nível limitado.

Neste caso, diz-se que a molhabilidade é moderada. Existe o contato físico entre a fase líquida e o substrato, o que permite a sua união.

No terceiro caso, o metal de adição espalha-se completamente sobre o material de base, formando quase um revestimento. Diz-se então que a molhabilidade é excelente.

O contato físico entre a fase líquida é o maior possível, portanto a união entre eles é facilmente obtida.

A molhabilidade de um metal de adição em um material de base dependerá de vários fatores :

1. (a) Metal de adição depositado na superfície preparada do material de base (antes de brasagem);
2. (b) As condições atuais permitem que o consumível se espalhe no material de base;
3. (c) As más condições impedem o fluxo do metal de adição;
4. (d) As condições aqui eram tão ruins que o consumível fugiu ou regrediu do material de base.

Efeito capilar ou capilar

É um fenômeno físico que ocorre quando uma fase líquida molha um substrato e pode ser melhor compreendido por observando a figura abaixo.

Se existir molhabilidade, a fase líquida tende a subir acima do nível normal através do efeito capilar.

A altura atingida é proporcional ao tamanho do gap.

Por outro lado, quando não há molhabilidade, a lacuna nem mesmo é preenchida, e a altura da fase líquida permanece abaixo do seu nível normal.

Nota: A lacuna será somente ser preenchido quando o metal de adição fundido umedecer os materiais de base. O preenchimento será mais fácil com as lacunas menores.

brasagem, portanto, nada mais é do que o preenchimento de uma lacuna entre os materiais de base por um metal de adição fundido

E isso o metal de adição tem necessariamente molhabilidade nos materiais de base.

Uma representação esquemática de brasagem pode ser vista abaixo, onde a evolução do metal de adição pode ser acompanhada.

brasagem lacuna

It foi mostrado que preencher a lacuna entre os materiais de base depende da capacidade do metal de adição fundido para molhar o material de base.

Além disso, o preenchimento ocorre mais facilmente nas lacunas menores.

Pode-se então imaginar que a lacuna a ser utilizada deve ser o menor possível, pois isso facilitaria o seu preenchimento.

Infelizmente, esse conceito está errado. A redução excessiva da lacuna torna mais difícil para o fluxo.

O fluxo não funciona bem em espaços muito pequenos.

Assim como a lacuna não deve ser muito pequena, não deve ser muito grande.

Uma pequena lacuna dará um pequeno efeito capilar, o que torna o enchimento difícil.

Conclui-se, portanto, que o gap a ser utilizado deve estar dentro de um determinado intervalo.

Um intervalo onde se sabe que o fluxo e o efeito capilar são satisfatórios, portanto garantindo um preenchimento adequado da folga.

As folgas a serem utilizadas estão geralmente na faixa de 0,05 a 0,20 mm.

Depende do metal de adição, tipo de fluxo e tipo de junta usada.

Em qualquer caso, o fornecedor de consumíveis deve ser consultado para recomendar a lacuna necessária.

Fluxo (agentes de limpeza)

A limpeza é simplesmente essencial para brasagem.

Precisamos limpar a superfície dos materiais de base antes de brasagem. Eles devem estar livres de óleo ou graxa.

Isso porque o óleo ou graxa, quando aquecido, produz resíduos que ficam na superfície dos materiais.

Esses resíduos impedem que o metal de adição umedeça os materiais de base, tornando brasagem inviável.

Normalmente são eliminados através de uma operação de desengorduramento, realizada por solventes industriais.

Funções de fluxo

• Elimine a camada de óxidos superficiais dos materiais de base, possibilitando a ocorrência de molhabilidade;
• Evita que os materiais de base oxidem durante o aquecimento em brasagem. Isso é necessário porque o calor tende a acelerar as reações químicas, incluindo reações de oxidação;
• Proteger o metal de adição até que ele derreta, permitindo que ocorra umedecimento;
• Não ataque ou reaja com material de base (Fluxo);
• Desoxidar a superfície do material base antes do início da fusão do metal de adição (pelo menos 50 ° C abaixo da temperatura de trabalho), mantendo-a desoxidada até o final do brasagem (Fluxo);
• Proporcionam boa molhabilidade e fluidez no material base, espalhando-se adequadamente sobre as superfícies a serem brasadas (Fluxo);
• Ser facilmente removido após brasagem (Fluxo).

O fluxo pode ser sólido, líquido ou gasoso.

Metais de adição

A seleção adequada do metal de adição a ser usado costuma ser a chave para o sucesso.

Em geral, esses materiais devem ter algumas características importantes para que brasagem ocorra adequadamente, tais como:

• Proporcionar boa molhabilidade em os materiais de base a serem brasados;
• Temperatura de fusão adequada (ou faixa de temperatura de fusão) em relação aos materiais de base e fluidez que permite que o metal fundido penetre adequadamente nas juntas por efeito capilar;
• Apresentar as propriedades necessárias para o componente brasado. Por exemplo: resistência mecânica adequada, condutividade elétrica necessária, etc;
• Não reaja exageradamente com o material base, causando erosão ou formando fases frágeis;
• Não apresenta alta tendência à liquidação (fusão parcial).

É comum classificar os metais de adição de acordo com os elementos químicos que os compõem.

Em geral, dizemos que existem diferentes famílias de metais de adição, com cada família caracterizada por conter os mesmos (ou quase os mesmos) elementos.

Essas famílias de materiais de adição diferem (um do outro) principalmente por temperaturas de fusão.

Esta característica é de fundamental importância em brasagem. Abaixar a temperatura de derretimento significa menos aquecimento necessário, então o brasagem será mais barato e mais rápido.

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