L'action capillaire assure la distribution du métal d'apport dans le joint emmanché.
Un joint brasé se fait quasiment de lui-même.
La vraie compétence de l'opérateur braseur réside dans la conception du joint.
Un joint bien conçu peut s'avérer imparfait si les bonnes pratiques du brasage ne sont pas respectées.
Ces procédures à appliquer se réduisent à six étapes de base.
Cet article technique est rédigé à partir de la documentation technique et commerciale de Lucas-Milhaupt.
Les six étapes décrites ci-dessous sont généralement simples à réaliser.
Aucune d'entre elles ne doivent être omises lors de votre opération de brasage si vous voulez obtenir des joints de bonne compacité, solides et d'un bel aspect.
Ces six étapes s'appliquent au brasage manuel au chalumeau à la flamme.
1 - Un bon ajustement et des jeux d'emboîtement adéquats
Le brasage utilise la capillarité pour faire circuler la brasure (métal d'apport fondu) entre les surfaces des métaux de base.
Par conséquent, au cours de l'opération de brasage, vous devez prendre soin de maintenir un jeu minime entre les surfaces des métaux de base pour permettre à l'action capillaire d'être efficace.
Le joint brasé le plus résistant est réalisé lorsque le jeu du joint est de 0,038 mm
Lorsque le jeu est plus étroit , il est plus difficile pour le métal d'apport de se distribuer de manière homogène tout au long du joint et la résistance du joint est alors moindre.
Inversement, si le jeu est plus grand que nécessaire, la résistance du joint sera réduite presque à celle du métal d'apport lui-même.
Donc le jeu idéal pour un joint brasé est d'environ de 0,04 mm.
Mais, dans le cas du brasage ordinaire , vous n'avez pas à être très précis pour obtenir un joint suffisamment fort.
L'action capillaire fonctionne sur une plage de jeux de sorte que vous obtenez une certaine marge de man'uvre.
Les jeux d'emboîtement allant de 0,025 mm à 0,127 mm permet d'obtenir des joints de résistance à la traction de plus de 560 Mpa.
Un ajustement glissant des surfaces donnera un joint brasé parfaitement adéquat entre deux pièces tubulaires.
Et si vous joignez deux pièces plates, vous pouvez simplement les poser l'une au-dessus de l'autre.
Le contact métal-métal est le jeu dont vous avez besoin, puisque le fini moyen d'usinage, des métaux, fournit suffisamment de rugosité de surface pour créer des «voies» capillaires pour l'écoulement de l'alliage liquide.
Cependant, il y a un facteur particulier que vous devriez examiner attentivement dans la prévision de vos jeux.
Les joints brasés sont effectués à des températures de brasage, et non à la température ambiante. Vous devez donc prendre en compte le coefficient de dilatation thermique des métaux à assembler.
Cela est particulièrement vrai pour les assemblages tubulaires dans lesquels des métaux de natures différentes sont brasés.
A titre d'exemple :
Vous brasez une bague en laiton dans un manchon en acier.
Le laiton se dilate, lorsqu'il est chauffé, d'avantage que l'acier.
Donc, si vous usinez les pièces pour avoir un jeu à température ambiante de 0,051 mm - 0,076 mm, aux températures de brasage, le jeu peut-être nul !
Que faut il faire alors ?
Avoir un jeu initial plus important, de sorte que le jeu à la température de brasage soit d'environ 0,05 mm - 0,08 mm.
Le principe est le même en sens inverse.
Si la pièce extérieure est en laiton et la partie interne en acier, vous pouvez commencer avec pratiquement un ajustement serré à la température ambiante. Au moment où vous arrivez à la température de brasage, la dilatation plus rapide du laiton crée un jeu suffisant.
Quel jeu dois-je prévoir pour la dilatation et le retrait ?
Cela dépend de la nature, de la taille des métaux à assembler et de la configuration du joint lui-même.
Bien qu'il existe de nombreuses variables impliquées dans l'identification de tolérances des jeux pour chaque situation, gardez à l'esprit ce principe : les métaux différents se dilatent à des taux différents lorsqu'ils sont chauffés.
2 - Nettoyage des métaux
L'action capillaire ne fonctionne correctement que lorsque les surfaces des métaux sont parfaitement dégraissées et propres.
Si elles sont souillées, enduites d'huile, graisse, rouille, peinture ou tout simplement d'impuretés ordinaires, les contaminants doivent être retirés.
Les contaminants forment une barrière entre les surfaces métalliques des matériaux de base et le métal fondu de brasage.
Un métal de base huileuse, par exemple, repoussera le flux, en laissant des zones nues qui s'oxydent à la chaleur et se traduisent par des manques de matières.
L'huile et la graisse se carboniseront lorsqu'elles seront chauffées, formant un film sur lequel le métal d'apport ne s'écoulera pas.
Et le métal d'apport de la brasure ne mouillera pas sur une surface rouillée.
Le nettoyage des pièces métalliques est rarement une tâche complexe, mais elle doit être faite dans un bon ordre.
L'huile et la graisse doivent être éliminées d'abord parce que la solution utilisant un acide décapant, visant à enlever la rouille et les dépôts, n'aura aucun effet sur une surface graisseuse.
Commencez par vous débarrasser de l'huile et des graisses.
Dans la plupart des cas, vous pouvez le faire très facilement, soit par trempage des pièces dans un solvant approprié, par dégraissage à la vapeur ou par un nettoyage aqueux ou alcalin.
Si les surfaces métalliques sont recouvertes d'oxydes ou de dépôts vous pouvez éliminer ces contaminants chimiquement ou mécaniquement.
Pour le retrait chimique, utiliser un traitement de décapants acides, en assurant que les produits chimiques sont compatibles avec les métaux de base durant le nettoyage et qu'aucune trace d'acide ne reste dans les crevasses ou autres cavités.
L'élimination mécanique repose sur un nettoyage abrasif.
En particulier, dans le brasage de réparation où les pièces peuvent être très sales ou fortement rouillées, vous pouvez accélérer le processus de nettoyage à l'aide de toile émeri, d'une meule ou par sablage, suivi d'une opération de rinçage.
Une fois que les pièces sont parfaitement propres, il est nécessaire de fluxer et de braser le plus tôt possible.
De cette façon, il y a moins de chance de contaminer les surfaces par des poussières d'usinage ou de la graisse déposées lors des manipulations sans gant de protection.
3 - Décapage et nettoyage des pièces à braser
Le flux de brasage est un composé chimique appliqué à la surface des joints avant le brasage.
Son utilisation est indispensable dans le processus du brasage.
La raison de cette utilisation ?
Chauffer une surface métallique accélère la formation d'oxydes, qui est le résultat de la combinaison chimique entre le métal chaud et l'oxygène de l'air.
Il faut empêcher que ces oxydes se forment car ils vont inhiber l'action du métal d'apport lors du brasage du mouillage et la liaison aux surfaces.
Un revêtement de flux sur la zone du joint, cependant, formera un bouclier de protection des surfaces de l'air, prévenant ainsi la formation d'oxydes.
Et le flux également va se dissoudre et absorber tous les oxydes qui se forment lors du chauffage ou qui n'ont pas été complètement éliminés lors du processus de nettoyage.
Comment appliquez-vous le flux au joint ?
De toutes les façons que vous voulez, tant que que vous couvrez complètement les surfaces .
Puisque le flux est ordinairement d'une consistance pâteuse, il est généralement plus pratique de le déposer au pinceau. Mais quand les quantités de production augmentent, il peut être plus efficace d'appliquer le flux par immersion ou distribution d'un dépôt pré-dosé de flux à viscosité élevée par un pistolet applicateur.
Pourquoi du flux déposé ?
Beaucoup d'entreprises trouvent que la taille d'un dépôt reproductible améliore la qualité du joint, et parce que en général, si moins de flux est utilisé, la quantité de résidus entrant dans les déchets sera également réduite.
Quand additionnez-vous le flux ?
En règle générale, juste avant le brasage, si possible. Car le flux a le moins de chance de se dessécher et de se détacher ou de tomber des pièces lors de manipulation.
Quels flux utilisez-vous ?
Choisissez celui formulé pour les métaux de base à braser, les températures et les conditions spécifiques de votre application de brasage.
Il y a des flux formulés pour pratiquement tous les besoins, par exemple, des flux pour le brasage à très hautes températures (dans la zone des 1093 °C), des flux pour les métaux avec des oxydes réfractaires, des flux pour les cycles de chauffe longs et des flux pour l'application par machines automatisées.
Combien de flux utilisez-vous ?
Assez pour durer pendant l'ensemble du cycle de chauffage.
Garder à l'esprit que pour les pièces brasées plus grandes et plus lourdes, plus sera long le cycle de chauffage, plus de flux sera utilisé. (Pour des pièces plus légères bien sûr, vous chauffez plus rapidement ce qui exige moins de flux.)
En règle générale, ne lésinez pas sur le flux. C'est votre assurance contre l'oxydation. Pensez aux flux comme une sorte de buvard. Il absorbe les oxydes comme une éponge absorbe l'eau. Une quantité insuffisante de flux deviendra rapidement saturé et perdra de son efficacité.
Un flux qui absorbe moins d'oxydes non seulement assure un meilleur joint qu'un flux totalement saturé, mais c'est beaucoup plus facile à laver après le brasage.
Le flux peut aussi agir comme un indicateur de température, minimisant ainsi le risque de surchauffe des pièces.
Le flux est totalement clair et actif, il ressemble à de l'eau.
La surface métallique brillante est visible sous le flux.
Si le métal d'apport fond, l'assemblage est à la bonne température pour le brasage
L'addition de flux est une étape essentielle de l'opération de brasage.
Ceci est généralement vrai, mais il existe quelques exceptions à la règle.
Vous pouvez joindre le cuivre au cuivre, sans flux, en utilisant un métal d'apport de brasage spécialement formulé pour ce travail (Le phosphore dans ces alliages agit comme un agent décapant sur le cuivre.)
Et vous pouvez souvent omettre l'addition de flux si vous brasez l'assemblage sous atmosphère contrôlée.
Une atmosphère contrôlée est un mélange gazeux contenu dans un espace clos, généralement un four de brasage. L'atmosphère (telle que l'hydrogène, l'azote ou l'ammoniac dissocié) protège les assemblages en supprimant l'oxygène et empêche l'oxydation.
Même dans le brasage sous atmosphère contrôlée, toutefois vous pouvez constater qu'une petite quantité de flux améliore l'action de mouillage du métal d'apport .
4 - Assemblage pour le brasage
Les pièces d'assemblage sont nettoyées et décapées.
Maintenant vous avez à les maintenir en position pour le brasage.
Et vous voulez être sûr qu'elles restent dans un bon alignement durant les cycles de chauffage et de refroidissement de sorte que l'action capillaire puisse faire son travail.
Si la forme et le poids des pièces le permet, le moyen le plus simple pour les maintenir ensemble est par gravité.
Si vous avez un certain nombre d'assemblages à braser et si leur configuration est trop complexe pour leur soutien autonome ou serrage, il peut s'agir d'une bonne idée d'utiliser un dispositif de support pour le brasage.
Lors de la planification d'un tel dispositif, il faut le concevoir le plus léger possible et limiter les contacts avec les pièces d'assemblage. (Un appareil encombrant qui touche l'assemblage conduira largement la chaleur loin de la zone du joint.)
Utiliser une conception en arête de couteaux et par points pour réduire le contact au minimum.
Essayer d'utiliser des matériaux dans votre dispositif qui sont de mauvais conducteurs de chaleur comme l'acier inoxydable ou la céramique.
Comme ce sont de mauvais conducteurs, ils limitent la diffusion de chaleur hors du joint.
Choisir des matériaux avec des taux de dilatation compatibles afin de ne pas obtenir de modifications dans l'alignement de l'assemblage pendant le cycle de chauffage.
Toutefois, si vous prévoyez le brasage de centaines d'assemblages identiques, alors vous devriez penser en termes de conception des pièces elles-mêmes pour un soutien adapté au processus de brasage. Lors de la première étape de planification, concevez des dispositifs mécaniques qui accompliront cet objectif, et qui peuvent être incorporés dans le processus de fabrication opération.
Des dispositifs typiques incluent le sertissage, le verrouillage, les coutures, l'emboutissage, le martelage, le rivetage, l'épinglage, les criblages ou le moletage. Les coins tranchants devraient être minimisés dans ces assemblages mécaniquement liés car ces coins peuvent entraver l'action capillaire. Les coins devraient être légèrement arrondis pour aider l'écoulement du métal d'apport.
Le dispositif le plus simple de maintien mécanique est le meilleur, puisque sa seule fonction est de maintenir les pièces ensembles pendant la durée du brasage.
5 - Brasage de l'assemblage
La cinquième étape est la réalisation effective du joint de brasage.
Elle consiste à chauffer l'assemblage à la bonne température de brasage, le métal d'apport coule alors à travers le joint. D'abord, le processus de chauffage.
Comme nous l'avons vu dans le brasage, vous appliquerez la chaleur généralement aux métaux de base.
Si vous brasez un petit assemblage, vous pouvez chauffer l'ensemble de l'assemblage au point d'écoulement du métal d'apport. Si vous brasez un grand assemblage, vous chauffez une zone assez large autour du joint.
La méthode de chauffe la plus couramment utilisée dans le brasage d'un assemblage simple est le chalumeau manuel. Une variété de combustibles sont disponibles comme le gaz naturel, l'acétylène, le propane, le propylène, etc, brûlés soit avec l'oxygène ou l'air. (Le plus populaire est encore le mélange d'oxygène- acétylène.)
Tout ce que vous devez garder à l'esprit est que les deux métaux dans l'assemblage doivent être chauffés de manière aussi uniforme que possible pour qu'ils atteignent la température de brasage en même temps.
Lors de l'assemblage d'un profilé lourd à un mince, la "projection" de la flamme peut être suffisante pour chauffer la partie mince.
Gardez le chalumeau en mouvement à tout moment et ne chauffez pas la zone de brasage directement.
Lors de l'assemblage de profilés lourds, le flux peut devenir transparent (593 ° C) avant que l'assemblage complet soit assez chaud pour recevoir le métal d'apport.
Certains métaux sont de bons conducteurs et par conséquent conduisent la chaleur plus rapidement dans les zones plus froides. D'autres sont de mauvais conducteurs et ont tendance à retenir la chaleur et à surchauffer facilement.
Les bons conducteurs auront besoin de plus de chaleur que les mauvais conducteurs, tout simplement parce qu'ils dissipent la chaleur plus rapidement.
Dans tous les cas, votre meilleure assurance contre un chauffage inégal est de garder un ?il vigilant sur le flux.
Si le flux change uniformément dans son apparence , les pièces sont chauffées uniformément, quelle que soit la différence de masse ou de conductivité thermique.
Vous avez chauffé l'assemblage à la température de brasage.
Maintenant vous êtes prêt à déposer le métal d'apport.
Dans le brasage manuel, cela implique de tenir soigneusement la baguette ou le fil sur la zone du joint.
L'assemblage chauffé va faire fondre le métal d'apport, qui sera instantanément conduit par capillarité dans la zone du joint. Vous pouvez ajouter du flux à l'extrémité de la tige du métal d'apport environ 50 mm à 80 mm pour améliorer l'écoulement. Ceci peut être accompli soit par brossage ou trempage de la baguette dans le flux.
Sur les grandes pièces nécessitant plus de temps de chauffe ou lorsque le flux est devenu saturé par beaucoup d'oxydes, l'ajout de flux frais sur le métal d'apport améliorera l'écoulement et la pénétration du métal d'apport dans la zone du joint. Cependant, il y a une petite précaution à observer.
Le métal d'apport de brasage en fusion tend à s'écouler vers les zones à températures plus élevée. Dans l'assemblage chauffé, les surfaces métalliques extérieures de base peuvent être légèrement plus chaudes que les surfaces intérieures du joint.
Alors, prenez soin de déposer le métal d'apport à proximité immédiate du joint. Si vous ne le déposez pas près du joint, il a tendance à se déplacer sur les surfaces chaudes, plutôt qu'à s'écouler dans le joint. En outre, il est préférable de chauffer le côté opposé de l'assemblage le point où vous allez alimenter le métal d'apport. Dans l'exemple ci-dessus, vous chauffez le dessous de la plaque la plus grande , de sorte que la chaleur attire tout le métal d'apport vers le bas dans le joint. (Rappelez-vous toujours - le métal d'apport a tendance à s'écouler vers la source de chaleur.)
6 - Nettoyage du joint brasé
Après avoir soudé l' assemblage, vous devez le nettoyer.
Et le nettoyage est généralement une opération qui se fait en deux étapes.
La première : l'élimination des résidus des flux.
La seconde : le décapage pour enlever toute couche d'oxyde formée lors du processus de brasage
L'enlèvement du flux est une opération simple, mais essentielle . (Les résidus de flux sont chimiquement corrosifs et s'ils ne sont pas enlevés, cela pourrait affaiblir certains joints.)
Puisque la plupart des flux de brasage sont solubles dans l'eau, la meilleure façon de les enlever est de noyer l'assemblage dans l'eau chaude (> 50 °C ).
La meilleure façon de faire est de les immerger pendant qu'ils sont encore chauds, tout en s'assurant que le métal d'apport s'est solidifié complètement avant de l'immerger.
Les résidus de flux qui sont comme du verre généralement se fissurent et s'écaillent. S'ils sont un peu résistant, brossez-les légèrement avec une brosse métallique pendant que l'assemblage est toujours dans l'eau chaude.
Vous pouvez utiliser des méthodes plus élaborées d'élimination des flux - un réservoir de nettoyage à ultrasons pour accélérer l'action de l'eau chaude ou de la vapeur .
La seule fois où vous avez des problèmes de flux à enlever, c'est quand vous n'avez pas utilisé assez de flux en début de chauffe ou que vous avez surchauffé les pièces au cours du processus de brasage.
Ensuite, le flux devient totalement saturé avec des oxydes, usuellement devenant vert ou noir.
Dans ce cas, le flux doit être éliminé par une solution d'acide dilué.
Un bain d'acide chlorhydrique à 25 % (chauffé à 60-70 °C) habituellement dissout les résidus de flux les plus tenaces. Simplement agiter l'assemblage brasé dans cette solution pendant 30 secondes à à 2 minutes.
Pas besoin de brosser.
Une mise en garde, cependant : Les solutions d'acides sont très réactives, alors quand vous trempez des assemblages brasés dans un bain d'acide, veillez à porter un écran facial et des gants.
Après vous êtes débarrassé du flux, utilisez une solution de décapage pour éliminer les oxydes qui restent sur les zones qui n'ont pas été protégées par le flux au cours du processus de brasage.
Le meilleur décapant à utiliser est généralement celui qui est recommandé par le fabricant des matériaux de brasage que vous utilisez.
Des solutions de décapage très oxydantes, telles que les solutions contenant de l'acide nitrique, doivent être évités si possible car ils attaquent l'argent contenu dans le métal d'apport.
Si vous trouvez qu'il est nécessaire de les utiliser, limitez la durée de décapage.
Une fois que le flux et les oxydes sont éliminés de l'assemblage brasé, rares sont les autres opérations de finition qui seraient obligatoires.
L'assemblage est prêt à l'emploi ou pour l'application d'une finition par voie électrolytique.
Dans les rares cas où vous avez besoin d'une finition ultra-propre, vous pouvez l'obtenir en polissant l'assemblage avec une toile émeri fine.
Si les assemblages vont être stockés pour une utilisation plus tardive, il faut les protéger par une couche de protection fine résistante à la rouille en ajoutant une huile soluble à l'eau lors du rinçage d'eau final.
7 - Vos questions en relation avec cet article sur le forum du site
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Le lien du forum est le suivant :
Procédé de brasage, soudo-brasage avec chalumeau8 - Quelques liens Internet utiles
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