Brasatura di metalli: processo, tecniche e vantaggi

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Definizione della brasatura 2. Processo di brasatura 3. Flusso 4. Metalli di riempimento 5. Tecniche 6. Progettazione di giunti saldati 7. Vantaggi 8. Limitazioni.

Definizione di Brasatura:

La brasatura è un processo di unione di due pezzi di metallo simili o dissimili per mezzo di calore e di uno speciale metallo di apporto non ferroso noto come spelter. Il punto di fusione dello spelter è solitamente superiore a 420 ° C ma inferiore al punto di fusione del metallo base. Il fuso fuso fluisce all'interno dei piccoli capillari dell'articolazione e si solidifica per produrre l'articolazione.

Processo di brasatura:

Le varie fasi coinvolte nella brasatura sono:

(i) Pulizia di parti di lavoro.

(ii) Bloccaggio di parti di lavoro.

(iii) Flusso di parti di lavoro.

(iv) Spelatura del giunto.

Prima di tutto, pulire i due pezzi di metallo da unire e rimuovere eventuali grassi e ossidi presenti. Quindi i due pezzi vengono montati insieme mediante un morsetto adatto lungo la linea di giunzione e tenuti in quella posizione.

Il fondente viene applicato sul giunto per rimuovere gli ossidi presentati o per prevenire la formazione di ossidi. Dopo questo, riscaldare i pezzi in posizione sopra premuta, a temperatura superiore al punto di fusione del fonditore. Alla fine, lo spelter viene applicato al giunto, che scorre attraverso l'articolazione per azione capillare. Lo spelter sulla solidificazione dà all'articolazione la forza necessaria.

Flusso nella brasatura:

I fondenti impiegati nella brasatura comprendono la combinazione di borace, acido borico, borati, fluoruri, cloruri insieme ad un agente bagnante. Il flusso può essere sotto forma di liquido, impasto liquido, polvere o pasta, a seconda del metodo di brasatura (metodo di riscaldamento) utilizzato.

Una composizione popolare è il 75% di borace e il 25% di acido borico. Per la brasatura di acciaio inossidabile, alluminio o leghe di rame, i bi fluoruri alcalini vengono utilizzati come flusso. Un flusso speciale contenente cianuro di sodio viene utilizzato per la brasatura del tungsteno al rame. Il metodo di applicazione del flusso può essere spruzzatura, spazzolatura o un iniettore pressurizzato.

Metalli di riempimento nella brasatura:

I metalli di riempimento (fonditore) usati per la brasatura sono anche chiamati metalli per brasatura. A seconda del tipo di metallo base da brasare, sono disponibili numerosi metalli d'apporto.

I metalli d'apporto per brasatura sono leghe contenenti principalmente rame, argento, alluminio, magnesio o nichel. Sono sotto forma di anelli, fili, barre sottili e pasta di lega.

Viene applicato durante il riscaldamento dei pezzi. Tuttavia, la pasta di lega può essere applicata prima del riscaldamento, al punto di brasatura insieme al flusso.

I metalli per brasatura sono generalmente classificati in tre categorie:

(A) Rame e sue leghe:

Il rame e le sue leghe sono le fonderie più comunemente utilizzate per scopi di brasatura. Il rame da solo o le sue leghe con nichel, argento, zinco o stagno sono utilizzati per la brasatura. La temperatura di brasatura varia da 700 a 1100 ° C.

(b) Argento e sue leghe:

L'argento e le sue leghe sono anche le fonderie usate comunemente per la brasatura. Il processo è noto come brasatura all'argento. È adatto laddove il metallo di giunzione presenta un punto di fusione relativamente basso. La brasatura viene effettuata tra 630 ° C e 850 ° C. Generalmente la normale temperatura di servizio è di 270 ° C. L'argento e le sue leghe con zinco, cadmio, manganese, nichel, rame e stagno vengono anche utilizzati per la brasatura.

(c) Alluminio e sue leghe:

L'alluminio è usato come fonditore nella brasatura di alluminio e sue leghe. La brasatura dell'alluminio non è così semplice e richiede metodi speciali. La temperatura di brasatura varia da 540 a 620 ° C.

Metalli che possono essere brasati:

Metalli e leghe come il ferro, l'acciaio, il rame, l'alluminio e le sue leghe, ottone, bronzo, argento, ecc., Vengono opportunamente brasati tramite un opportuno fuso (metallo per brasatura). La brasatura dell'alluminio richiede una tecnica speciale e costosa. Tranne i metalli a bassa fusione come stagno, piombo e zinco, la brasatura viene eseguita su tutti gli altri metalli.

Tecniche di brasatura (metodi di riscaldamento):

Riscaldamento del metallo base necessario per una corretta brasatura. Il calore per la brasatura può essere applicato con diversi metodi. La scelta del metodo di brasatura appropriato dipende dalle dimensioni e dalla forma dei componenti uniti, dal tipo di metallo di base, dal metallo di apporto per brasatura (fonditore) da utilizzare e dalla velocità di produzione richiesta.

I seguenti metodi di brasatura sono comunemente usati nell'industria:

(i) Torcia per brasatura.

(ii) Brasatura di forni.

(iii) Resistenza alla brasatura.

(iv) Immergere per immersione.

(v) Brasatura al bagno di sale.

(vi) Brasatura a induzione.

(i) Torcia per brasatura:

Nella brasatura con torcia viene utilizzata una fiamma riducente per riscaldare l'area di giuntura alla temperatura di brasatura appropriata. Viene quindi applicato un fondente e non appena si scioglie, il metallo di apporto (lega di brasatura) viene alimentato manualmente all'area di articolazione. Quando il metallo di apporto si scioglie, fluisce nell'intercapedine tra i componenti del metallo di base per azione capillare.

Il metallo d'apporto deve sempre essere fuso dal calore ottenuto dal giunto e non applicando direttamente la fiamma. Il processo è molto utilizzato per lavori di riparazione su ghisa e viene solitamente applicato manualmente, sebbene possa essere usato semiautomatico. La brasatura con torcia è ancora il metodo più comunemente usato.

(ii) Brasatura della fornace:

Nella brasatura in forno, per riscaldare i pezzi di metallo alla temperatura di fusione del metallo di apporto, si utilizza un forno a nastro o un trasportatore continuo, ma molto al di sotto della temperatura di fusione del metallo di base.

Il riscaldamento della fornace viene fatto con l'aiuto di gas, o elettricità a temperatura controllata. L'atmosfera del forno è controllata per prevenire l'ossidazione e per adattarsi ai metalli coinvolti nel processo.

Tale atmosfera può essere fornita da ossigeno, idrogeno secco, ammoniaca o da qualsiasi altro gas inerte. Maschere e dispositivi sono usati per tenere il giunto. Spesso viene impiegato un flusso adatto. Il metallo di apporto deve essere inserito nel giunto prima che le parti vadano all'interno del forno.

Il metallo di apporto può assumere la forma di un anello, rondella, filo, polvere o pasta. La brasatura con forno è la soluzione migliore per la produzione in serie di pezzi di piccole dimensioni.

(iii) Resistenza alla brasatura:

Nella saldatura a resistenza, come fonte di riscaldamento viene utilizzata una corrente a basso voltaggio e alto amperaggio, come nel caso della saldatura a punti. Il pezzo da lavorare viene tenuto tra i due elettrodi, con il metallo di riempimento pre-caricato nell'area del giunto.

La corrente, passando attraverso l'articolazione, si riscalda e scioglie il metallo d'apporto per brasatura che si diffonde intorno all'articolazione e scorre all'interno della cavità attraverso l'azione capillare. La brasatura a resistenza è normalmente utilizzata per la brasatura di contatti elettrici e nella produzione di conduttori di rame. È meglio adatto per la produzione di grandi quantità.

(iv) Dip Brazing:

Nella brasatura a immersione, il giunto da brasare viene immerso in un metallo di apporto fuso. Il metallo fuso viene mantenuto in uno speciale crogiolo riscaldato esternamente ed è coperto con un flusso di strato per proteggerlo dall'ossidazione. I metalli da brasare rimangono immersi nel bagno per un determinato periodo di tempo.

Il metodo di immersione è ampiamente utilizzato per la sua velocità e precisione con il controllo della temperatura. Il processo di brasatura a immersione viene utilizzato solo per le parti piccole, poiché il metallo di apporto ricopre l'intero pezzo da lavorare.

(v) Brasatura al bagno di sale:

Nella brasatura con bagno di sale, un bagno fuso di fluoro e sale cloruro agisce come fonte di riscaldamento. Il metallo di apporto viene posizionato nell'area della giunzione prima della brasatura. Successivamente, l'intero assieme viene preriscaldato a una temperatura appropriata e quindi immerso nel bagno di sale per 1 a 5 minuti.

Infine, il giunto brasato caldo ottenuto viene risciacquato (lavato) a fondo in acqua calda e fredda per rimuovere qualsiasi residuo o sale. La brasatura in bagno di sale è generalmente impiegata per la brasatura dell'alluminio e delle sue leghe.

(vi) Brasatura a induzione:

Nella brasatura ad induzione, una corrente alternata indotta nel componente funge da fonte di riscaldamento. I componenti da brasare vengono riscaldati ponendoli in un campo magnetico alternato prodotto da speciali bobine induttive in rame.

Il metallo d'apporto viene spesso inserito nell'area della giuntura prima della brasatura, ma può anche essere alimentato manualmente dall'operatore. La brasatura ad induzione, come la brasatura a caldo, ha un chiaro vantaggio di ottenere un controllo della temperatura molto vicino.

Progettazione di giunti brasati:

Esistono tre tipi di giunture per brasatura in base alle geometrie dell'area di giunzione; testa a testa, grembo e sciarpa. Le articolazioni delle ginocchia sono le più resistenti mentre l'articolazione del culo è la più debole.

Tuttavia, quando si progettano giunture sul giro; assicurarsi che la sovrapposizione delle giunture sia superiore a 3 t, dove è lo spessore del metallo base più sottile. Inoltre, ricorda sempre che le giunzioni brasate sono progettate per sopportare sollecitazioni da taglio e non tensioni. La figura 7.41 illustra alcune buone e cattive pratiche nella progettazione delle articolazioni brasate.

Per una corretta progettazione delle giunzioni brasate, vengono calcolati sforzi di trazione, compressione, cesoiatura, sbucciatura e schiacciamento prima di saldare il giunto.

Ci sono due fattori principali, devono essere presi in considerazione sono:

a) La meccanica del metallo di apporto per brasatura fluisce attraverso il giunto per azione capillare, e

(b) Va ricordato che la resistenza del metallo d'apporto è inferiore a quella dei metalli di base.

La seguente considerazione progettuale deve essere presa in considerazione dal progettista del prodotto:

1. Assicurarsi che il metallo d'apporto sia posto su un lato del giunto e che fornisca uno spazio per posizionare il metallo d'apporto prima o durante il processo.

2. Garantire il corretto spazio articolare per condizioni di brasatura ottimali. Il gioco dipende dal metallo d'apporto utilizzato e generalmente ha un valore inferiore a 0, 18 mm.

3. Assicurarsi che la distanza da percorrere dal metallo di riempimento sia inferiore alla distanza limite.

4. Assicurare abbastanza materiale di riempimento.

5. Garantire una maggiore area di articolazione perché il metallo di riempimento (spelter) è più debole del metallo di base.