Brasagem - Brazing

Prática de brasagem

Brasagem é um metal de processo -joining em que dois ou mais artigos de metal são unidas entre si por fusão e escoamento de um metal de enchimento para dentro da junta, com o metal de enchimento que tem um ponto de fusão mais baixo do que o metal adjacente.

A brasagem difere da soldagem por não envolver a fusão das peças de trabalho. A brasagem difere da soldagem pelo uso de uma temperatura mais alta e peças muito mais ajustadas do que durante a soldagem. Durante o processo de brasagem, o metal de adição flui para a lacuna entre as peças de encaixe justo por ação capilar . O metal de adição é levado ligeiramente acima de sua temperatura de fusão ( liquidus ) enquanto protegido por uma atmosfera adequada, geralmente um fluxo . Em seguida, ele flui sobre o metal base (em um processo conhecido como umedecimento ) e é resfriado para unir as peças de trabalho. Uma grande vantagem da brasagem é a capacidade de unir metais iguais ou diferentes com resistência considerável.

Fundamentos

As juntas soldadas de alta qualidade exigem que as peças sejam bem ajustadas às superfícies de metal base excepcionalmente limpas e livres de óxidos. Na maioria dos casos, folgas articulares de 0,03 a 0,08 mm (0,0012 a 0,0031 pol.) São recomendadas para a melhor ação capilar e resistência da articulação; em algumas operações de brasagem, no entanto, não é incomum ter folgas de junta em torno de 0,6 mm (0,024 pol.). A limpeza das superfícies de brasagem também é importante, pois qualquer contaminação pode causar má umidificação (fluxo). Os dois métodos principais de limpeza das peças, antes da brasagem, são a limpeza química e a limpeza abrasiva ou mecânica. No caso da limpeza mecânica, é importante manter a aspereza adequada da superfície, pois o molhamento em uma superfície rugosa ocorre muito mais facilmente do que em uma superfície lisa da mesma geometria.

Outra consideração é o efeito da temperatura e do tempo na qualidade das juntas soldadas. À medida que a temperatura da liga de brasagem aumenta, a ação de liga e umedecimento do metal de adição também aumenta. Em geral, a temperatura de brasagem selecionada deve estar acima do ponto de fusão do metal de adição. No entanto, vários fatores influenciam a seleção de temperatura do projetista da junta. A melhor temperatura geralmente é selecionada para:

  • Minimize a temperatura de brasagem
  • Minimize quaisquer efeitos de calor na montagem
  • Minimize a interação metal de adição / metal base
  • Maximize a vida útil de quaisquer acessórios ou gabaritos usados

Em alguns casos, um trabalhador pode selecionar uma temperatura mais alta para acomodar outros fatores no projeto (por exemplo, para permitir o uso de um metal de adição diferente, ou para controlar os efeitos metalúrgicos, ou para remover suficientemente a contaminação da superfície). O efeito do tempo na junta soldada afeta principalmente a extensão em que esses efeitos estão presentes. Em geral, no entanto, a maioria dos processos de produção são selecionados para minimizar o tempo de brasagem e os custos associados. No entanto, nem sempre é esse o caso, pois em alguns ambientes de não produção, o tempo e o custo são secundários em relação a outros atributos da junta (por exemplo, resistência, aparência).

Fluxo

A menos que as operações de brasagem estejam contidas em um ambiente de atmosfera inerte ou redutor (ou seja, nitrogênio ), um fluxo como o bórax é necessário para evitar a formação de óxidos enquanto o metal é aquecido. O fluxo também serve para limpar qualquer contaminação deixada nas superfícies de brasagem. O fluxo pode ser aplicado em qualquer número de formas, incluindo pasta de fluxo, líquido, pó ou pastas de brasagem pré-fabricadas que combinam fluxo com pó de metal de adição. O fluxo também pode ser aplicado usando hastes de brasagem com um revestimento de fluxo ou um núcleo de fluxo. Em ambos os casos, o fluxo flui para a junta quando aplicado à junta aquecida e é deslocado pelo metal de adição fundido que entra na junta. O excesso de fluxo deve ser removido quando o ciclo for concluído porque o fluxo deixado na junta pode levar à corrosão, impedir a inspeção da junta e impedir outras operações de acabamento da superfície. As ligas de brasagem contendo fósforo podem ser auto-fundentes ao unir cobre com cobre. Os fluxos são geralmente selecionados com base em seu desempenho em metais básicos específicos. Para ser eficaz, o fluxo deve ser quimicamente compatível com o metal de base e o metal de adição que está sendo usado. As ligas de enchimento de fósforo com autofusão produzem fosfetos quebradiços se usadas em ferro ou níquel. Como regra geral, os ciclos de brasagem mais longos devem usar menos fluxos ativos do que as operações de brasagem curtas.

Materiais de enchimento

Uma variedade de ligas são usadas como metais de adição para brasagem, dependendo do uso pretendido ou método de aplicação. Em geral, as ligas de brasagem são feitas de 3 ou mais metais para formar uma liga com as propriedades desejadas. O metal de adição para uma aplicação específica é escolhido com base em sua capacidade de: molhar os metais básicos, resistir às condições de serviço exigidas e derreter a uma temperatura mais baixa do que os metais básicos ou a uma temperatura muito específica.

A liga de brasagem está geralmente disponível como barra, fita, pó, pasta, creme, arame e pré - formas (como arruelas estampadas). Dependendo da aplicação, o material de enchimento pode ser pré-colocado no local desejado ou aplicado durante o ciclo de aquecimento. Para brasagem manual, geralmente são utilizadas formas de arame e haste, pois são as mais fáceis de aplicar durante o aquecimento. No caso da brasagem em forno, a liga é geralmente colocada de antemão, uma vez que o processo é geralmente altamente automatizado. Alguns dos tipos mais comuns de metais de adição usados ​​são

Atmosfera

Como o trabalho de brasagem requer altas temperaturas, a oxidação da superfície do metal ocorre em uma atmosfera contendo oxigênio. Isso pode exigir o uso de um ambiente atmosférico diferente do ar. As atmosferas comumente usadas são

  • Ar : Simples e econômico. Muitos materiais susceptíveis à oxidação e formação de escala . Banho de limpeza ácida ou limpeza mecânica podem ser usados ​​para remover a oxidação após o trabalho. O fluxo neutraliza a oxidação, mas pode enfraquecer a junta.
  • Gás combustível queimado (baixo teor de hidrogênio, AWS tipo 1, "atmosferas exotérmicas geradas"): 87% N 2 , 11–12% CO 2 , 5-1% CO, 5-1% H 2 . Para metais de adição de prata, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre e latão.
  • Gás combustível queimado ( descarbonetação , AWS tipo 2, "atmosferas geradas endotérmicas"): 70–71% N 2 , 5–6% CO 2 , 9–10% CO, 14–15% H 2 . Para metais de enchimento de cobre, prata, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de níquel, Monel, aços de médio carbono .
  • Gás combustível queimado (seco, AWS tipo 3, "atmosferas geradas endotérmicas"): 73–75% N 2 , 10–11% CO, 15–16% H 2 . Para metais de enchimento de cobre, prata, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de baixo níquel, Monel , aços de médio e alto carbono .
  • Gás combustível queimado (seco, descarbonetante, AWS tipo 4): 41–45% N 2 , 17–19% CO, 38–40% H 2 . Para metais de enchimento de cobre, prata, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de baixo níquel, aços de médio e alto carbono .
  • Amônia (AWS tipo 5, também chamado de gás de formação ): A amônia dissociada (75% hidrogênio, 25% nitrogênio) pode ser usada para muitos tipos de brasagem e recozimento. Barato. Para metais de enchimento de cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de níquel, Monel, aços de médio e alto carbono e ligas de cromo.
  • Nitrogênio + hidrogênio , criogênico ou purificado (AWS tipo 6A): 70–99% N 2 , 1–30% H 2 . Para metais de enchimento de cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco.
  • Nitrogênio + hidrogênio + monóxido de carbono , criogênico ou purificado (AWS tipo 6B): 70–99% N 2 , 2–20% H 2 , 1–10% CO. Para cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco metais de enchimento. Para brasagem de cobre, latão, ligas de baixo níquel, aços de médio e alto carbono .
  • Nitrogênio criogênico ou purificado (AWS tipo 6C): Não oxidante, econômico. Em altas temperaturas pode reagir com alguns metais, por exemplo, certos aços, formando nitretos . Para metais de enchimento de cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de baixo níquel, Monel, aços de médio e alto carbono .
  • Hidrogênio (AWS tipo 7): Desoxidante forte, altamente condutor térmico. Pode ser usado para brasagem de cobre e recozimento de aço. Pode causar fragilização por hidrogênio em algumas ligas. Para metais de enchimento de cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de níquel, Monel, aços de médio e alto carbono e ligas de cromo, ligas de cobalto, ligas de tungstênio e carbonetos.
  • Vapores inorgânicos (vários fluoretos voláteis, AWS tipo 8): Uso especial. Pode ser misturado com atmosferas AWS 1–5 para substituir o fluxo. Usado para brasagem de prata de latão.
  • Gás nobre (geralmente argônio , AWS tipo 9): Não oxidante, mais caro que o nitrogênio. Inerte. As peças devem estar muito limpas, o gás deve ser puro. Para metais de enchimento de cobre, prata, níquel, cobre-fósforo e cobre-zinco. Para brasagem de cobre, latão, ligas de níquel, Monel, aços de médio e alto carbono , ligas de cromo, titânio, zircônio, háfnio.
  • Gás nobre + hidrogênio (AWS tipo 9A)
  • Vácuo : Requer a evacuação da câmara de trabalho. Caro. Inadequado (ou requer cuidado especial) para metais com alta pressão de vapor, por exemplo, prata, zinco, fósforo, cádmio e manganês. Usado para juntas de alta qualidade, por exemplo, paraaplicações aeroespaciais .

Técnicas comuns

Quadro de classificação dos processos de brasagem e soldagem

Brasagem com maçarico

A brasagem com maçarico é de longe o método mais comum de brasagem mecanizada em uso. É melhor usado em pequenos volumes de produção ou em operações especializadas e, em alguns países, é responsável pela maioria da brasagem que ocorre. Existem três categorias principais de brasagem com maçarico em uso: brasagem manual, mecanizada e automática.

A brasagem manual com maçarico é um procedimento em que o calor é aplicado usando uma chama de gás colocada sobre ou perto da junta que está sendo soldada. A tocha pode ser segurada manualmente ou em uma posição fixa, dependendo se a operação é totalmente manual ou possui algum nível de automação. A brasagem manual é mais comumente usada em pequenos volumes de produção ou em aplicações onde o tamanho da peça ou configuração torna impossível outros métodos de brasagem. A principal desvantagem é o alto custo da mão de obra associado ao método, bem como a habilidade do operador necessária para obter juntas soldadas de qualidade. O uso de fluxo ou material auto-fundente é necessário para prevenir a oxidação. A brasagem com maçarico de cobre pode ser feita sem o uso de fluxo, se for brasada com maçarico usando oxigênio e gás hidrogênio, em vez de oxigênio e outros gases inflamáveis.

A brasagem com maçarico é comumente usada quando uma operação de brasagem repetitiva está sendo realizada. Este método é uma mistura de operações manuais e automatizadas com um operador frequentemente colocando material de brasagem, peças de fluxo e jigging enquanto o mecanismo da máquina realiza a brasagem real. A vantagem deste método é que ele reduz a alta exigência de mão de obra e habilidade da brasagem manual. O uso de fluxo também é necessário para este método, pois não há atmosfera protetora e é mais adequado para volumes de produção pequenos a médios.

A brasagem automática com maçarico é um método que quase elimina a necessidade de mão de obra manual na operação de brasagem, exceto para carga e descarga da máquina. As principais vantagens desse método são: alta taxa de produção, qualidade de brasagem uniforme e custo operacional reduzido. O equipamento utilizado é essencialmente o mesmo utilizado para a brasagem com maçarico, com a principal diferença de que o maquinário substitui o operador na preparação da peça.

Brasagem de fornalha

Esquema de brasagem de forno

A brasagem em forno é um processo semiautomático amplamente utilizado em operações de brasagem industrial devido à sua adaptabilidade à produção em massa e ao uso de mão de obra não qualificada . Existem muitas vantagens da brasagem em forno sobre outros métodos de aquecimento que a tornam ideal para a produção em massa. Uma das principais vantagens é a facilidade com que ele pode produzir um grande número de peças pequenas que são facilmente modificadas ou auto-localizadas. O processo também oferece os benefícios de um ciclo de calor controlado (permitindo o uso de peças que podem distorcer sob aquecimento localizado) e não há necessidade de limpeza pós-brasagem. As atmosferas comuns utilizadas incluem: inertes, redutoras ou ambientes de vácuo , todas as quais protegem a peça da oxidação. Algumas outras vantagens incluem: baixo custo unitário quando usado na produção em massa, controle de temperatura fechado e capacidade de soldar várias juntas de uma vez. Os fornos são normalmente aquecidos usando eletricidade, gás ou óleo, dependendo do tipo de forno e da aplicação. No entanto, algumas das desvantagens desse método incluem: alto custo de equipamento de capital, considerações de projeto mais difíceis e alto consumo de energia.

Existem quatro tipos principais de fornos usados ​​em operações de brasagem: tipo de lote; contínuo; retorta com atmosfera controlada; e vácuo.

Um forno do tipo lote tem custos iniciais de equipamento relativamente baixos e pode aquecer cada carga parcial separadamente. Ele pode ser ligado e desligado à vontade, o que reduz as despesas operacionais quando não está em uso. Esses fornos são adequados para produção de médio a grande volume e oferecem um alto grau de flexibilidade no tipo de peças que podem ser soldadas. Ambas as atmosferas ou fluxos controlados podem ser usados ​​para controlar a oxidação e a limpeza das peças.

Os fornos de tipo contínuo são mais adequados para um fluxo constante de peças de tamanhos semelhantes através do forno. Esses fornos são freqüentemente alimentados por esteiras transportadoras, movendo as peças através da zona quente a uma velocidade controlada. É comum o uso de atmosfera controlada ou fluxo pré-aplicado em fornos contínuos. Em particular, esses fornos oferecem o benefício de requisitos de trabalho manual muito baixos e, portanto, são mais adequados para operações de produção em larga escala.

Os fornos do tipo retorta diferem de outros fornos do tipo batch porque utilizam um revestimento vedado denominado "retorta". A retorta é geralmente vedada com uma gaxeta ou soldada e preenchida completamente com a atmosfera desejada e, em seguida, aquecida externamente por elementos de aquecimento convencionais. Devido às altas temperaturas envolvidas, a retorta é geralmente feita de ligas resistentes ao calor que resistem à oxidação. Os fornos de retorta costumam ser usados ​​em lotes ou em versões semicontínuas.

Os fornos a vácuo são um método relativamente econômico de prevenção de óxidos e são mais frequentemente usados ​​para brasar materiais com óxidos muito estáveis ​​( alumínio , titânio e zircônio ) que não podem ser brasados ​​em fornos atmosféricos. A brasagem a vácuo também é usada intensamente com materiais refratários e outras combinações de ligas exóticas inadequadas para fornos atmosféricos. Devido à ausência de fluxo ou atmosfera redutora, a limpeza da peça é crítica durante a brasagem no vácuo. Os três tipos principais de forno a vácuo são: retorta a quente de parede simples, retorta a quente de parede dupla e retorta a quente de parede fria. Os níveis de vácuo típicos para brasagem variam de pressões de 1,3 a 0,13 pascal (10 −2 a 10 −3 Torr ) a 0,00013 Pa (10 −6 Torr) ou inferior. Os fornos a vácuo são mais comumente do tipo lote e são adequados para volumes de produção médios e altos.

Brasagem de prata

Brasagem de prata , também conhecida comosoldagem dura , é a brasagem usando um enchimento à base de liga de prata. Essas ligas de prata consistem em muitas porcentagens diferentes de prata e outros metais, como cobre, zinco e cádmio.

Rachadura na placa de metal 90-10 Cu-Ni devido a tensões durante a brasagem de prata

A brasagem é amplamente utilizada na indústria de ferramentas para fixar pontas de " metal duro " (carboneto, cerâmica, cermet e similares) em ferramentas como lâminas de serra. O "pré-acabamento" geralmente é feito: a liga de brasagem é derretida na ponta de metal duro, que é colocada ao lado do aço e fundida novamente. A pré-pintura contorna o problema de que metais duros são difíceis de molhar.

As juntas soldadas de metal duro têm geralmente dois a sete mils de espessura. A liga de brasagem une os materiais e compensa a diferença em suas taxas de expansão. Ele também fornece um amortecimento entre a ponta de carboneto duro e o aço duro, o que suaviza o impacto e evita a perda da ponta e danos - da mesma forma que a suspensão de um veículo ajuda a prevenir danos aos pneus e ao veículo. Finalmente, a liga de brasagem une os outros dois materiais para criar uma estrutura composta, da mesma forma que camadas de madeira e cola criam compensado. O padrão para a resistência da junta de brasagem em muitas indústrias é uma junta que é mais forte do que qualquer material de base, de modo que, quando sob tensão, um ou outro dos materiais de base falha antes da junta. A brasagem de prata pode causar defeitos em certas ligas, por exemplo, rachaduras intergranulares induzidas por tensão em cobre-níquel .

Um método especial de brasagem de prata é chamado pinbrazing oubrasagem por pino . Foi desenvolvido especialmente para conectar cabos a vias férreas ou parainstalações deproteção catódica. O método usa um pino de brasagem contendo prata e fluxo, que é derretido no olho de um terminal de cabo. O equipamento normalmente é alimentado por baterias.

Soldagem de brasagem

A soldagem por brasagem é o uso de uma haste de preenchimento de bronze ou latão revestida com fluxo para unir peças de aço . O equipamento necessário para a soldagem por brasagem é basicamente idêntico ao equipamento usado na brasagem. Como a solda por brasagem geralmente requer mais calor do que a brasagem, o gás combustível de acetileno ou metilacetileno-propadieno (MAP) é comumente usado. O nome vem do fato de que nenhuma ação capilar é usada.

A soldagem por brasagem tem muitas vantagens sobre a soldagem por fusão. Ele permite a união de metais diferentes, minimização da distorção por calor e pode reduzir a necessidade de pré-aquecimento extensivo. Além disso, como os metais unidos não são derretidos no processo, os componentes mantêm sua forma original; bordas e contornos não são corroídos ou alterados pela formação de um filete. Outro efeito da soldagem por brasagem é a eliminação de tensões acumuladas que estão frequentemente presentes na soldagem por fusão. Isso é extremamente importante no reparo de grandes peças fundidas. As desvantagens são a perda de resistência quando submetido a altas temperaturas e a incapacidade de suportar altas tensões.

As pontas de metal duro , cermet e cerâmica são banhadas e depois unidas ao aço para fazer serras de fita com pontas. O chapeamento atua como uma liga de brasagem.

Ferro fundido "soldagem"

A "soldagem" do ferro fundido é geralmente uma operação de brasagem, com uma barra de enchimento feita principalmente de níquel sendo usada, embora a soldagem verdadeira com barras de ferro fundido também esteja disponível. O tubo de ferro fundido dúctil também pode ser "fundido em cadinho", um processo que conecta as juntas por meio de um pequeno fio de cobre fundido ao ferro quando previamente retificado até o metal descoberto, paralelo às juntas de ferro sendo formadas como por tubo central com junta de neoprene selos. O objetivo dessa operação é usar eletricidade ao longo do cobre para manter os tubos subterrâneos quentes em climas frios.

Brasagem a vácuo

A brasagem a vácuo é uma técnica de união de materiais que oferece vantagens significativas: juntas de brasagem de alta integridade e resistência extremamente limpas, superiores e sem fluxo. O processo pode ser caro porque deve ser executado dentro de um vaso de câmara de vácuo. A uniformidade da temperatura é mantida na peça de trabalho durante o aquecimento no vácuo, reduzindo significativamente as tensões residuais devido aos ciclos lentos de aquecimento e resfriamento. Isso, por sua vez, pode melhorar significativamente as propriedades térmicas e mecânicas do material, proporcionando recursos exclusivos de tratamento térmico. Um desses recursos é o tratamento térmico ou o endurecimento por envelhecimento da peça de trabalho durante a execução de um processo de junção de metal, tudo em um único ciclo térmico de forno.

Os produtos mais comumente brasados ​​a vácuo incluem placas frias de alumínio, trocadores de calor com aletas de placa e trocadores de calor de tubo plano.

A brasagem a vácuo é freqüentemente conduzida em uma fornalha; isso significa que várias juntas podem ser feitas de uma vez porque toda a peça de trabalho atinge a temperatura de brasagem. O calor é transferido por radiação, pois muitos outros métodos não podem ser usados ​​no vácuo.

Brasagem por imersão

A brasagem por imersão é especialmente adequada para a brasagem de alumínio porque o ar é excluído, evitando assim a formação de óxidos. As peças a serem unidas são fixadas e o composto de brasagem aplicado às superfícies de contato, normalmente na forma de lama . Em seguida, os conjuntos são mergulhados em um banho de sal fundido (normalmente NaCl, KCl e outros compostos), que funciona como meio de transferência de calor e fluxo. Muitas peças brasadas por imersão são usadas em aplicações de transferência de calor para a indústria aeroespacial.

Métodos de aquecimento

Um técnico de manutenção da Marinha dos EUA solda uma tocha em um tubo de aço

Existem muitos métodos de aquecimento disponíveis para realizar as operações de brasagem. O fator mais importante na escolha de um método de aquecimento é conseguir uma transferência eficiente de calor por toda a junta e fazê-lo dentro da capacidade de calor dos metais básicos individuais usados. A geometria da junta de brasagem também é um fator crucial a se considerar, assim como a taxa e o volume de produção necessários. A maneira mais fácil de categorizar os métodos de brasagem é agrupá-los por método de aquecimento. Aqui estão alguns dos mais comuns:

  • Brasagem com maçarico
  • Brasagem de fornalha
  • Brasagem por indução
  • Brasagem por imersão
  • Brasagem por resistência
  • Brasagem infravermelha
  • Brasagem de manta
  • Feixe de elétrons e brasagem a laser
  • Soldagem de brasagem

Esses métodos de aquecimento são classificados através de técnicas de aquecimento localizado e difuso e oferecem vantagens com base em suas diferentes aplicações.

Segurança

A brasagem pode acarretar a exposição a vapores químicos perigosos . O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional dos Estados Unidos recomenda que a exposição a esses vapores seja controlada a níveis abaixo do limite de exposição permitido .

Vantagens e desvantagens

A brasagem tem muitas vantagens sobre outras técnicas de junção de metal, como a soldagem . Como a brasagem não derrete o metal base da junta, ela permite um controle muito mais rígido sobre as tolerâncias e produz uma junta limpa sem a necessidade de acabamento secundário. Além disso, metais diferentes e não metais (isto é, cerâmicas metalizadas) podem ser brasados. Em geral, a brasagem também produz menos distorção térmica do que a soldagem devido ao aquecimento uniforme de uma peça brasada. Conjuntos complexos e de várias partes podem ser brasados ​​de maneira econômica. As juntas soldadas às vezes devem ser retificadas, uma operação secundária cara que a brasagem não requer porque produz uma junta limpa. Outra vantagem é que a brasagem pode ser revestida ou cladeada para fins de proteção. Finalmente, a brasagem é facilmente adaptada à produção em massa e é fácil de automatizar porque os parâmetros individuais do processo são menos sensíveis à variação.

Uma das principais desvantagens é a falta de resistência da junta em comparação com uma junta soldada devido aos metais de adição mais macios usados. A resistência da junta soldada é provavelmente menor do que a do (s) metal (is) de base, mas maior do que o metal de adição. Outra desvantagem é que as juntas soldadas podem ser danificadas sob altas temperaturas de serviço. As juntas soldadas requerem um alto grau de limpeza do metal básico quando feitas em um ambiente industrial. Algumas aplicações de brasagem requerem o uso de agentes fundentes adequados para controlar a limpeza. A cor da junta costuma ser diferente da cor do metal base, criando uma desvantagem estética.

Metais de enchimento

Algumas brasagens vêm na forma de trifólio , folhas laminadas de um metal portador revestido com uma camada de brasagem de cada lado. O metal central geralmente é cobre; seu papel é atuar como um portador para a liga, para absorver tensões mecânicas devido a, por exemplo, expansão térmica diferencial de materiais diferentes (por exemplo, uma ponta de carboneto e um suporte de aço), e atuar como uma barreira de difusão (por exemplo, para interromper a difusão de alumínio de bronze de alumínio para aço ao brasar estes dois).

Famílias Braze

As ligas de brasagem formam vários grupos distintos; as ligas do mesmo grupo têm propriedades e usos semelhantes.

  • Metais puros
Sem liga. Freqüentemente, metais nobres - prata, ouro, paládio.
  • Ag-Cu
Prata - cobre . Boas propriedades de fusão. A prata melhora o fluxo. Liga eutética usada para brasagem em forno. Ligas ricas em cobre com tendência a craqueamento por tensão por amônia.
  • Ag-Zn
Prata- zinco . Semelhante ao Cu-Zn, utilizado em joias devido ao seu alto teor de prata para que o produto seja compatível com o contraste . A cor combina com o prata e é resistente a fluidos de limpeza com prata que contêm amônia.
Cobre-zinco. Uso geral, usado para unir aço e ferro fundido. A resistência à corrosão geralmente é inadequada para cobre, bronze-silício, cobre-níquel e aço inoxidável. Razoavelmente dúctil. Alta pressão de vapor devido ao zinco volátil, impróprio para brasagem em forno. Ligas ricas em cobre com tendência a craqueamento por tensão por amônia.
  • Ag-Cu-Zn
Prata-cobre-zinco. Ponto de fusão mais baixo do que Ag-Cu para o mesmo teor de Ag. Combina vantagens de Ag-Cu e Cu-Zn. Acima de 40% de Zn, a ductilidade e a resistência caem, portanto, apenas ligas de zinco inferior desse tipo são usadas. Acima de 25% de zinco, aparecem as fases menos dúcteis de cobre-zinco e prata-zinco. O conteúdo de cobre acima de 60% resulta em resistência reduzida e liquidus acima de 900 ° C. O conteúdo de prata acima de 85% resulta em resistência reduzida, alto liquidez e alto custo. Ligas ricas em cobre com tendência a craqueamento por tensão por amônia. Brasagens ricas em prata (acima de 67,5% Ag) são marcantes e usadas em joalheria; ligas com menor teor de prata são usadas para fins de engenharia. Ligas com relação cobre-zinco de cerca de 60:40 contêm as mesmas fases do latão e combinam com sua cor; eles são usados ​​para unir latão. Uma pequena quantidade de níquel melhora a resistência e a resistência à corrosão e promove umectação de carbonetos. A adição de manganês junto com níquel aumenta a tenacidade à fratura. A adição de cádmio produz ligas Ag-Cu-Zn-Cd com fluidez e umectação aprimoradas e ponto de fusão mais baixo; entretanto, o cádmio é tóxico. A adição de estanho pode desempenhar basicamente o mesmo papel.
  • Xícara
Cobre- fósforo . Amplamente utilizado para cobre e ligas de cobre. Não requer fluxo para cobre. Também pode ser usado com prata, tungstênio e molibdênio. Ligas ricas em cobre com tendência a craqueamento por tensão por amônia.
  • Ag-Cu-P
Como Cu-P, com fluxo aprimorado. Melhor para lacunas maiores. Mais dúctil, melhor condutividade elétrica. Ligas ricas em cobre com tendência a craqueamento por tensão por amônia.
  • Au-Ag
Ouro- prata. Metais nobres. Utilizado em joalheria.
  • Au-Cu
Ouro-cobre. Série contínua de soluções sólidas. Umedeça prontamente muitos metais, incluindo os refratários. Faixas estreitas de fusão, boa fluidez. Freqüentemente usado em joalheria. Ligas com 40–90% de ouro endurecem no resfriamento, mas permanecem dúcteis. O níquel melhora a ductilidade. A prata diminui o ponto de fusão, mas piora a resistência à corrosão. Para manter a resistência à corrosão, o ouro deve ser mantido acima de 60%. A resistência a altas temperaturas e a resistência à corrosão podem ser melhoradas por meio de novas ligas, por exemplo, com cromo, paládio, manganês e molibdênio. O vanádio adicionado permite umedecer a cerâmica. Ouro-cobre tem baixa pressão de vapor.
  • Au-Ni
Ouro- Níquel . Série contínua de soluções sólidas. Faixa de fusão mais ampla do que ligas de Au-Cu, mas melhor resistência à corrosão e umedecimento aprimorado. Frequentemente ligado com outros metais para reduzir a proporção de ouro, mantendo as propriedades. O cobre pode ser adicionado para diminuir a proporção de ouro, o cromo para compensar a perda de resistência à corrosão e o boro para melhorar a umectação prejudicada pelo cromo. Geralmente, não mais do que 35% de Ni é usado, pois as razões Ni / Au mais altas têm uma faixa de fusão muito ampla. Baixa pressão de vapor.
  • Au-Pd
Ouro- Paládio . Melhor resistência à corrosão sobre ligas de Au-Cu e Au-Ni. Usado para unir superligas e metais refratários para aplicações de alta temperatura, por exemplo, motores a jato. Caro. Pode ser substituído por brasagens à base de cobalto. Baixa pressão de vapor.
  • Pd
Paládio. Bom desempenho em alta temperatura, alta resistência à corrosão (menos do que ouro), alta resistência (mais do que ouro). geralmente ligado a níquel, cobre ou prata. Forma soluções sólidas com a maioria dos metais, não forma intermetálicos quebradiços. Baixa pressão de vapor.
  • Ni
Ligas de níquel, ainda mais numerosas que as ligas de prata. Força elevada. Custo inferior ao das ligas de prata. Bom desempenho em altas temperaturas, boa resistência à corrosão em ambientes moderadamente agressivos. Freqüentemente usado para aços inoxidáveis ​​e ligas resistentes ao calor. Embalado com enxofre e alguns metais de baixo ponto de fusão, por exemplo, zinco. Boro, fósforo, silício e carbono reduzem o ponto de fusão e se difundem rapidamente para metais básicos. Isso permite a brasagem por difusão e permite que a junta seja usada acima da temperatura de brasagem. Boretos e fosfetos formam fases quebradiças. Pré-formas amorfas podem ser feitas por solidificação rápida.
  • Co
Ligas de cobalto . Boa resistência à corrosão em alta temperatura, possível alternativa às brasagens Au-Pd. Baixa trabalhabilidade a baixas temperaturas, pré-formas preparadas por rápida solidificação.
  • Al-Si
Alumínio - silício . Para brasagem de alumínio.
  • Ligas ativas
Contendo metais ativos, por exemplo, titânio ou vanádio. Usado para brasagem de materiais não metálicos, por exemplo, grafite ou cerâmica .

Papel dos elementos

elemento Função volatilidade resistência à corrosão custo incompatibilidade Descrição
Prata estrutural, molhando volátil caro Aumenta o fluxo capilar, melhora a resistência à corrosão de ligas menos nobres, piora a resistência à corrosão de ouro e paládio. Relativamente caro. Alta pressão de vapor, problemática na brasagem a vácuo. Molha o cobre. Não molha o níquel e o ferro. Reduz o ponto de fusão de muitas ligas, incluindo ouro-cobre.
Cobre estrutural amônia Boas propriedades mecânicas. Freqüentemente usado com prata. Dissolve e molha o níquel. Dissolve um pouco e molha o ferro. Ligas ricas em cobre, sensíveis ao cracking por tensão na presença de amônia.
Zinco estrutural, derretimento, umectação volátil baixo barato Ni Reduz o ponto de fusão. Freqüentemente usado com cobre. Susceptível à corrosão. Melhora a umectação em metais ferrosos e ligas de níquel. Compatível com alumínio. Alta tensão de vapor, produz gases um tanto tóxicos, requer ventilação; altamente volátil acima de 500 ° C. Em altas temperaturas pode ferver e criar vazios. Propenso a lixiviação seletiva em alguns ambientes, o que pode causar falha articular. Vestígios de bismuto e berílio juntamente com estanho ou zinco na brasagem à base de alumínio desestabilizam o filme de óxido sobre o alumínio, facilitando seu umedecimento. Alta afinidade com o oxigênio, promove umedecimento do cobre no ar pela redução da película superficial de óxido cuproso. Menor benefício na brasagem em forno com atmosfera controlada. Embrittles níquel. Altos níveis de zinco podem resultar em uma liga quebradiça. Propenso à corrosão interfacial em contato com aço inoxidável em ambientes úmidos e úmidos. Inadequado para brasagem em forno devido à volatilidade.
Alumínio estrutural, ativo Fe Base usual para brasagem de alumínio e suas ligas. Fragmenta ligas ferrosas.
Ouro estrutural, molhando excelente muito caro Excelente resistência à corrosão. Muito caro. Molha a maioria dos metais.
Paládio estrutural excelente muito caro Excelente resistência à corrosão, embora menor que o ouro. Maior resistência mecânica do que ouro. Boa resistência a altas temperaturas. Muito caro, embora menos do que ouro. Torna a junta menos sujeita a falhas devido à penetração intergranular durante a brasagem de ligas de níquel, molibdênio ou tungstênio. Aumenta a resistência a altas temperaturas de ligas à base de ouro. Melhora a resistência a altas temperaturas e a resistência à corrosão de ligas de ouro-cobre. Forma soluções sólidas com a maioria dos metais de engenharia, não forma intermetálicos quebradiços. Alta resistência à oxidação em altas temperaturas, especialmente ligas de Pd-Ni.
Cádmio estrutural, umectação, derretimento volátil tóxico Reduz o ponto de fusão, melhora a fluidez. Tóxico. Produz gases tóxicos, requer ventilação. Alta afinidade com o oxigênio, promove umedecimento do cobre no ar pela redução da película superficial de óxido cuproso. Menor benefício na brasagem em forno com atmosfera controlada. Permite reduzir o teor de prata das ligas Ag-Cu-Zn. Substituído por estanho em ligas mais modernas. Na UE, desde dezembro de 2011, permitido apenas para uso aeroespacial e militar.
Liderar estrutural, derretendo Reduz o ponto de fusão. Tóxico. Produz gases tóxicos, requer ventilação.
Lata estrutural, derretimento, umectação Reduz o ponto de fusão, melhora a fluidez. Amplia a faixa de fusão. Pode ser usado com cobre, com o qual forma bronze . Melhora o umedecimento de muitos metais difíceis de umedecer, por exemplo, aços inoxidáveis e carboneto de tungstênio . Vestígios de bismuto e berílio juntamente com estanho ou zinco na brasagem à base de alumínio desestabilizam o filme de óxido sobre o alumínio, facilitando seu umedecimento. Baixa solubilidade em zinco, o que limita seu conteúdo em ligas contendo zinco.
Bismuto traço aditivo Reduz o ponto de fusão. Pode interromper os óxidos de superfície. Vestígios de bismuto e berílio juntamente com estanho ou zinco na brasagem à base de alumínio desestabilizam o filme de óxido sobre o alumínio, facilitando seu umedecimento.
Berílio traço aditivo tóxico Vestígios de bismuto e berílio juntamente com estanho ou zinco na brasagem à base de alumínio desestabilizam o filme de óxido sobre o alumínio, facilitando seu umedecimento.
Níquel estrutural, molhando Alto Zn, S Forte, resistente à corrosão. Impede o fluxo do derretimento. A adição de ligas de ouro-cobre melhora a ductilidade e a resistência à fluência em altas temperaturas. A adição de prata permite umedecimento de ligas de prata-tungstênio e melhora a resistência de união. Melhora a umectação das brasagens à base de cobre. Melhora a ductilidade das brasagens ouro-cobre. Melhora as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão das brasagens de prata-cobre-zinco. O conteúdo de níquel compensa a fragilidade induzida pela difusão de alumínio ao brasar ligas contendo alumínio, por exemplo, bronzes de alumínio. Em algumas ligas aumenta as propriedades mecânicas e resistência à corrosão, por uma combinação de reforço de solução sólida, refinamento de grão e segregação na superfície do filete e nos contornos de grão, onde forma uma camada resistente à corrosão. Intersolubilidade extensa com ferro, cromo, manganês e outros; pode corroer severamente essas ligas. Fragmentado por zinco, muitos outros metais de baixo ponto de fusão e enxofre.
Cromo estrutural Alto Resistente a corrosão. Aumenta a resistência à corrosão em alta temperatura e a resistência das ligas à base de ouro. Adicionado ao cobre e níquel para aumentar a resistência à corrosão deles e de suas ligas. Molha óxidos, carbonetos e grafite; freqüentemente um componente principal de liga para brasagem de alta temperatura de tais materiais. Impede o umedecimento por ligas de ouro-níquel, o que pode ser compensado pela adição de boro.
Manganês estrutural volátil Boa barato Alta pressão de vapor, inadequada para brasagem a vácuo. Em ligas à base de ouro aumenta a ductilidade. Aumenta a resistência à corrosão de ligas de cobre e níquel. Melhora a resistência a altas temperaturas e a resistência à corrosão de ligas de ouro-cobre. O conteúdo mais alto de manganês pode agravar a tendência à liquação. O manganês em algumas ligas pode causar porosidade nos filetes. Tende a reagir com moldes e gabaritos de grafite. Oxida facilmente, requer fluxo. Reduz o ponto de fusão das brasagens com alto teor de cobre. Melhora as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão das brasagens de prata-cobre-zinco. Barato, ainda mais barato que o zinco. Parte do sistema Cu-Zn-Mn é frágil, algumas razões não podem ser usadas. Em algumas ligas aumenta as propriedades mecânicas e resistência à corrosão, por uma combinação de reforço de solução sólida, refinamento de grão e segregação na superfície do filete e nos contornos de grão, onde forma uma camada resistente à corrosão. Facilita a umectação do ferro fundido devido à sua capacidade de dissolver o carbono. Melhora as condições de brasagem de carbonetos.
Molibdênio estrutural Boa Aumenta a corrosão em alta temperatura e a resistência das ligas à base de ouro. Aumenta a ductilidade das ligas à base de ouro, promove a umectação de materiais refratários, nomeadamente carbonetos e grafite. Quando presente em ligas a serem unidas, pode desestabilizar a camada de óxido superficial (por oxidação e então volatilização) e facilitar o umedecimento.
Cobalto estrutural Boa Boas propriedades a altas temperaturas e resistência à corrosão. Em aplicações nucleares pode absorver nêutrons e acumular cobalto-60 , um potente emissor de radiação gama .
Magnésio absorvedor de O 2 volátil volátil A adição ao alumínio torna a liga adequada para brasagem a vácuo. Volátil, embora menos do que o zinco. A vaporização promove umedecimento ao remover óxidos da superfície, os vapores agem como absorvedores de oxigênio na atmosfera do forno.
Índio derretendo, molhando caro Reduz o ponto de fusão. Melhora a umectação de ligas ferrosas por ligas de cobre-prata. Adequado para unir peças que serão posteriormente revestidas com nitreto de titânio .
Carbono Derretendo Reduz o ponto de fusão. Pode formar carbonetos . Pode se difundir para o metal base, resultando em uma temperatura de refusão mais alta, potencialmente permitindo a brasagem em etapas com a mesma liga. Acima de 0,1% piora a resistência à corrosão das ligas de níquel. Traços presentes no aço inoxidável podem facilitar a redução do óxido de cromo (III) da superfície no vácuo e permitir a brasagem sem fluxo. A difusão para longe da brasagem aumenta sua temperatura de refusão; explorado na brasagem por difusão.
Silício derretendo, molhando Ni Reduz o ponto de fusão. Pode formar silicidas . Melhora a umectação das brasagens à base de cobre. Promove o fluxo. Causa fragilização intergranular de ligas de níquel. Difunde-se rapidamente nos metais básicos. A difusão para longe da brasagem aumenta sua temperatura de refusão; explorado na brasagem por difusão.
Germânio estrutural, derretendo caro Reduz o ponto de fusão. Caro. Para aplicações especiais. Pode criar fases frágeis.
Boro derretendo, molhando Ni Reduz o ponto de fusão. Pode formar boretos duros e quebradiços . Inadequado para reatores nucleares, pois o boro é um potente absorvedor de nêutrons e, portanto, age como um veneno de nêutrons . Difusão rápida para os metais básicos. Pode se difundir para o metal base, resultando em uma temperatura de refusão mais alta, potencialmente permitindo a brasagem em etapas com a mesma liga. Pode corroer alguns materiais básicos ou penetrar entre os limites de grão de muitas ligas estruturais resistentes ao calor, degradando suas propriedades mecânicas. Causa fragilização intergranular de ligas de níquel. Melhora o umedecimento de / por algumas ligas, pode ser adicionado à liga Au-Ni-Cr para compensar a perda de umedecimento pela adição de cromo. Em baixas concentrações melhora a umectação e reduz o ponto de fusão das brasagens de níquel. Difunde-se rapidamente para materiais de base, pode diminuir seu ponto de fusão; especialmente uma preocupação ao brasar materiais finos. A difusão para longe da brasagem aumenta sua temperatura de refusão; explorado na brasagem por difusão.
Mischmetal traço aditivo em uma quantidade de cerca de 0,08%, pode ser usado para substituir o boro onde o boro teria efeitos prejudiciais.
Cério traço aditivo em pequenas quantidades, melhora a fluidez das brasagens. Particularmente útil para ligas de quatro ou mais componentes, onde os outros aditivos comprometem o fluxo e espalhamento.
Estrôncio traço aditivo em pequenas quantidades, refina a estrutura de grão de ligas à base de alumínio.
Fósforo desoxidante H 2 S , SO 2 , Ni, Fe, Co Reduz o ponto de fusão. Desoxidante, decompõe óxido de cobre; ligas contendo fósforo podem ser usadas em cobre sem fluxo. Não decompõe o óxido de zinco, portanto, o fluxo é necessário para o latão. Forma fosforetos quebradiços com alguns metais, por exemplo, níquel (Ni 3 P) e ferro, ligas de fósforo inadequadas para ligas de brasagem contendo ferro, níquel ou cobalto em quantidade acima de 3%. Os fosfetos segregam nos limites dos grãos e causam fragilização intergranular. (Às vezes, a junta quebradiça é realmente desejada. Granadas de fragmentação podem ser brasadas com liga de fósforo para produzir juntas que se quebram facilmente na detonação.) Evite em ambientes com presença de dióxido de enxofre (por exemplo, fábricas de papel) e sulfeto de hidrogênio (por exemplo, esgotos, ou perto de vulcões); a fase rica em fósforo corrói rapidamente na presença de enxofre e a junta falha. O fósforo também pode estar presente como uma impureza introduzida, por exemplo, em banhos de galvanoplastia. Em baixas concentrações melhora a umectação e reduz o ponto de fusão das brasagens de níquel. A difusão para longe da brasagem aumenta sua temperatura de refusão; explorado na brasagem por difusão.
Lítio desoxidante Desoxidante. Elimina a necessidade de fluxo em alguns materiais. O óxido de lítio formado pela reação com os óxidos superficiais é facilmente deslocado pela liga de brasagem fundida.
Titânio estrutural, ativo Metal ativo mais comumente usado. Poucas porcentagens adicionadas às ligas de Ag-Cu facilitam o umedecimento da cerâmica, por exemplo, nitreto de silício . A maioria dos metais, exceto alguns (nomeadamente prata, cobre e ouro), formam fases frágeis com o titânio. Ao brasar cerâmicas, como outros metais ativos, o titânio reage com eles e forma uma camada complexa em sua superfície, que por sua vez é umedecida pela brasagem prata-cobre. Molha óxidos, carbonetos e grafite; freqüentemente um componente principal de liga para brasagem de alta temperatura de tais materiais.
Zircônio estrutural, ativo Molha óxidos, carbonetos e grafite; freqüentemente um componente principal de liga para brasagem de alta temperatura de tais materiais.
Háfnio ativo
Vanádio estrutural, ativo Promove a umectação de cerâmicas de alumina por ligas à base de ouro.
Enxofre impureza Compromete a integridade das ligas de níquel. Pode entrar nas juntas a partir de resíduos de lubrificantes, graxa ou tinta. Forma sulfeto de níquel frágil (Ni 3 S 2 ) que segregado nos contornos dos grãos e causa falha intergranular.

Alguns aditivos e impurezas atuam em níveis muito baixos. Podem ser observados efeitos positivos e negativos. O estrôncio em níveis de 0,01% refina a estrutura dos grãos do alumínio. O berílio e o bismuto em níveis semelhantes ajudam a romper a camada de passivação do óxido de alumínio e a promover o umedecimento. O carbono a 0,1% prejudica a resistência à corrosão das ligas de níquel. O alumínio pode fragilizar o aço macio a 0,001% e o fósforo a 0,01%.

Em alguns casos, especialmente para brasagem a vácuo, metais e ligas de alta pureza são usados. Os níveis de pureza de 99,99% e 99,999% estão disponíveis comercialmente.

Deve-se ter cuidado para não introduzir impurezas deletérias por contaminação das juntas ou pela dissolução dos metais básicos durante a brasagem.

Comportamento de fusão

Ligas com maior amplitude de temperaturas solidus / liquidus tendem a derreter em um estado "mole", durante o qual a liga é uma mistura de material sólido e líquido. Algumas ligas apresentam tendência à liquefação , separação do líquido da parte sólida; para estes, o aquecimento através da faixa de fusão deve ser suficientemente rápido para evitar esse efeito. Algumas ligas apresentam faixa de plástico estendida, quando apenas uma pequena porção da liga é líquida e a maior parte do material funde na faixa de temperatura superior; estes são adequados para preencher grandes lacunas e para formar filetes. Ligas altamente fluidas são adequadas para penetrar profundamente em fendas estreitas e para soldar juntas apertadas com tolerâncias estreitas, mas não são adequadas para preencher fendas maiores. Ligas com faixa de fusão mais ampla são menos sensíveis a folgas não uniformes.

Quando a temperatura de brasagem é adequadamente alta, a brasagem e o tratamento térmico podem ser feitos em uma única operação simultaneamente.

Ligas eutéticas derretem em temperatura única, sem região pastosa. Ligas eutéticas têm espalhamento superior; os não eutéticos na região pastosa têm alta viscosidade e, ao mesmo tempo, atacam o metal de base, com força de espalhamento correspondentemente menor. O tamanho de grão fino proporciona eutética tanto maior resistência quanto maior ductilidade. A temperatura de fusão altamente precisa permite que o processo de união seja executado apenas ligeiramente acima do ponto de fusão da liga. Na solidificação, não há estado mole onde a liga parece sólida, mas ainda não é; a chance de perturbar a junta por manipulação em tal estado é reduzida (assumindo que a liga não mudou significativamente suas propriedades dissolvendo o metal de base). O comportamento eutético é especialmente benéfico para soldas .

Metais com estrutura de grão fino antes da fusão proporcionam umectação superior aos metais com grãos grandes. Aditivos de liga (por exemplo, estrôncio ao alumínio) podem ser adicionados para refinar a estrutura do grão, e as pré-formas ou folhas podem ser preparadas por têmpera rápida. A têmpera muito rápida pode fornecer estrutura de metal amorfa, que possui outras vantagens.

Interação com metais básicos

Brasagem na fábrica de aço tubular de Gary, 1943

Para um umedecimento bem-sucedido, o metal de base deve ser pelo menos parcialmente solúvel em pelo menos um componente da liga de brasagem. A liga fundida, portanto, tende a atacar o metal base e dissolvê-lo, mudando levemente sua composição no processo. A mudança de composição se reflete na mudança do ponto de fusão da liga e na mudança correspondente de fluidez. Por exemplo, algumas ligas dissolvem prata e cobre; a prata dissolvida diminui seu ponto de fusão e aumenta a fluidez; o cobre tem o efeito oposto.

A mudança do ponto de fusão pode ser explorada. Como a temperatura de refusão pode ser aumentada pelo enriquecimento da liga com metal base dissolvido, a brasagem em etapas usando a mesma brasagem pode ser possível.

Ligas que não atacam significativamente os metais básicos são mais adequadas para a brasagem de seções finas.

A microestrutura não homogênea da brasagem pode causar fusão não uniforme e erosões localizadas do metal base.

Umedecimento de metais básicos pode ser melhorado adicionando um metal adequado à liga. O estanho facilita o umedecimento do ferro, níquel e muitas outras ligas. O cobre umedece metais ferrosos que a prata não ataca, ligas de cobre-prata podem, portanto, brasar os aços, a prata sozinha não molha. O zinco melhora a umectação de metais ferrosos, índio também. O alumínio melhora a umectação de ligas de alumínio. Para umedecimento de cerâmica, metais reativos capazes de formar compostos químicos com a cerâmica (por exemplo, titânio, vanádio, zircônio ...) podem ser adicionados à brasagem.

A dissolução de metais básicos pode causar alterações prejudiciais na liga de brasagem. Por exemplo, o alumínio dissolvido de bronzes de alumínio pode fragilizar a brasagem; adição de níquel à brasagem pode compensar isso.

O efeito funciona nos dois sentidos; pode haver interações prejudiciais entre a liga de brasagem e o metal de base. A presença de fósforo na liga de brasagem leva à formação de fosforetos quebradiços de ferro e níquel, ligas contendo fósforo são, portanto, inadequadas para a brasagem de níquel e ligas ferrosas. O boro tende a se difundir nos metais básicos, especialmente ao longo dos limites dos grãos, e pode formar boretos quebradiços. O carbono pode influenciar negativamente alguns aços.

Deve-se tomar cuidado para evitar a corrosão galvânica entre a brasagem e o metal base e, especialmente, entre metais diferentes sendo brasados ​​juntos. A formação de compostos intermetálicos frágeis na interface da liga pode causar falha na junta. Isso é discutido mais profundamente com as soldas .

As fases potencialmente prejudiciais podem ser distribuídas uniformemente através do volume da liga, ou ser concentradas na interface brasagem-base. Uma camada espessa de intermetálicos interfaciais é geralmente considerada prejudicial devido à sua comumente baixa tenacidade à fratura e outras propriedades mecânicas abaixo da média. Em algumas situações, por exemplo, fixação de matriz, no entanto, não importa muito, pois os chips de silício não são normalmente submetidos a abuso mecânico.

Ao molhar, as brasagens podem liberar elementos do metal base. Por exemplo, a brasagem de alumínio-silício umedece o nitreto de silício, dissocia a superfície para que possa reagir com o silício e libera nitrogênio, o que pode criar vazios ao longo da interface da junta e diminuir sua resistência. A brasagem de níquel-ouro contendo titânio umedece o nitreto de silício e reage com sua superfície, formando nitreto de titânio e liberando silício; o silício então forma silicidas de níquel quebradiços e a fase eutética de ouro-silício; a junta resultante é fraca e derrete a uma temperatura muito mais baixa do que o esperado.

Os metais podem se difundir de uma liga de base para a outra, causando fragilização ou corrosão. Um exemplo é a difusão de alumínio de bronze de alumínio para uma liga ferrosa ao juntar estes. Uma barreira de difusão, por exemplo, uma camada de cobre (por exemplo, em uma tira de trimeto), pode ser usada.

Uma camada sacrificial de um metal nobre pode ser usada no metal base como uma barreira de oxigênio, evitando a formação de óxidos e facilitando a brasagem sem fluxo. Durante a brasagem, a camada de metal nobre se dissolve no metal de adição. O revestimento de cobre ou níquel de aços inoxidáveis ​​desempenha a mesma função.

Na brasagem de cobre, uma atmosfera redutora (ou mesmo uma chama redutora) pode reagir com os resíduos de oxigênio no metal, que estão presentes como inclusões de óxido cuproso , e causar fragilização por hidrogênio . O hidrogênio presente na chama ou atmosfera em alta temperatura reage com o óxido, originando cobre metálico e vapor d'água, vapor. As bolhas de vapor exercem alta pressão na estrutura metálica, levando a trincas e porosidade da junta. O cobre livre de oxigênio não é sensível a este efeito, porém os tipos mais facilmente disponíveis, por exemplo, cobre eletrolítico ou cobre de alta condutividade, são. A junta fragilizada pode então falhar catastroficamente sem qualquer sinal prévio de deformação ou deterioração.

Pré-forma

Uma pré-forma de brasagem é uma estampagem de metal de precisão de alta qualidade usada para uma variedade de aplicações de união na fabricação de dispositivos e sistemas eletrônicos. Os usos típicos de pré-forma de brasagem incluem anexar circuitos eletrônicos, empacotar dispositivos eletrônicos, fornecer boa condutividade térmica e elétrica e fornecer uma interface para conexões eletrônicas. Pré-formas de brasagem quadradas, retangulares e em forma de disco são comumente usadas para anexar componentes eletrônicos contendo matrizes de silício a um substrato, como uma placa de circuito impresso .

Os pré-moldes em forma de estrutura retangular são frequentemente necessários para a construção de pacotes eletrônicos, enquanto os pré-moldes de brasagem em forma de arruela são normalmente utilizados para conectar fios condutores e passagens herméticas para circuitos eletrônicos e pacotes. Algumas pré-formas também são usadas em diodos , retificadores , dispositivos optoeletrônicos e embalagens de componentes.

• Diferença entre soldagem e brasagem

A soldagem envolve a união de materiais com um metal de adição que derrete abaixo de ~ 450 ° C. Geralmente requer um acabamento superficial relativamente fino e uniforme entre as superfícies de contato. As juntas de solda tendem a ser mais fracas devido à menor resistência dos materiais de solda.

A brasagem utiliza materiais de enchimento com temperatura de fusão acima de ~ 450 ° C. O acabamento da superfície tende a ser menos crítico e as juntas de brasagem tendem a ser mais fortes.

Veja também

Referências

Bibliografia

  • Groover, Mikell P. (2007). Fundamentals Of Modern Manufacturing: Materials Processes, And Systems (2ª ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-81-265-1266-9.
  • Schwartz, Mel M. (1987). Brasagem . ASM International. ISBN 978-0-87170-246-3.

Leitura adicional

  • Fletcher, MJ (1971). Brasagem a vácuo . Londres: Mills and Boon Limited. ISBN 0-263-51708-X.
  • PM Roberts, "Industrial Brazing Practice", CRC Press, Boca Raton, Florida, 2004.
  • Kent White, "Authentic Aluminium Gas Welding: Plus Brazing & Soldering." Editor: TM Technologies, 2008.
  • Andrea Cagnetti (2009). “Levantamento experimental da brasagem por fluidos na antiga arte da ourivesaria”. International Journal of Materials Research . 100 : 81–85. doi : 10.3139 / 146.101783 . S2CID  137786674 .

links externos