| © 2010 |
  |
 |
| Brasage |
|
éfinition :
Le brasage est un procédé permettant d’assembler deux pièces métalliques par la fonte d’un métal d’apport appelée brasure, dont la température de fusion est plus faible que celle des matériaux à réunir. Lors de cette opération, les pièces sont simplement recouvertes par la brasure sans subir de fusion.
Avantages du brasage par rapport au soudage:
L’avantage essentiel du brasage est de pouvoir assembler des métaux les plus divers, ce qui n’est pas toujours possible par soudage. L’autre avantage du brasage par rapport au soudage réside dans les températures utilisées. En effet, la température nécessaire pour assembler des pièces par brasage est généralement située entre Les problèmes rencontrés au soudage de pièces en acier de construction à forte teneur en carbone, azote, phosphore et soufre sont totalement inconnus avec le brasage : aucune trace de calamine sur le cordon.
Les métaux d’apport (brasures) :
La diversité des brasures disponibles sur le marché est presque infinie. La brasure la plus utilisée est sans doute le cuivre pur dans le cas où les aciers à braser peuvent être soumis à la température de fusion du cuivre ( Si les pièces à braser ne peuvent monter à de telles températures, on utilise alors des brasures à l’argent. Ce sont des brasures composées de cuivre (20-50%), d’argent (1%-56%) de zinc (7-20%) et de cadmium. Suivant leur composition, la température de brasage se situe entre
Figure 1. Brasage laiton
Brasures utilisées de base :
Or (à base de métaux précieux comme Au, Pd, Ag). Ag (à base d’argent). Platine (à base de métaux précieux comme Au, Pd, Ag, Pt). Alliages cuivreux (à base d’argent). Aciers inoxydables (à base d’or, Au, Pd, Ni). Alliages ferreux (à base d’argent ou de cuivre). Carbure de tungstène (à base d’argent ou de palladium). Titane (à base d’argent ou de titane).
Comportement de la brasure :
Chaque type de brasure a une température propre de fusion. A sa température de fusion la brasure fond et pénètre dans le joint par capillarité jusque dans les plus petites inégalités de la surface. En se solidifiant au cours du refroidissement, la brasure forme une liaison rigide en partie par accrochage mécanique, mais également par formation de couches de jonctions très minces à la surface des matériaux. Les forces d’adhérence étant plus élevées que l’effet de pesanteur, la brasure sous forme liquide se déplace au sein des joints très étroits et ne redescend pas. Donc plus le joint est étroit, plus l’aptitude de la brasure à y pénétrer et à s’élever est bonne. Cette particularité doit absolument être prise en considération lors de l’établissement des paramètres de tolérances du joint à braser. La répartition de la brasure étant basée sur l’effet capillaire, il est donc très important que l’interstice entre les matériaux à assembler soit extrêmement faible. Sur son chemin, la brasure ne doit pas rencontrer de cavités importantes ou de stries qui diminuent la force d’adhérence.
L’effet de pesanteur étant prépondérant, leur remplissage nécessite une plus grande quantité de brasure.
Interstice idéal Interstice trop grand
La brasure peut être déposée au niveau de l’assemblage sous plusieurs formes en bout de fil, en plaquette ou en pate. Il est également conseillé de s’assurer de la bonne position des éléments destinés à être assemblés pour les empêcher de se déplacer. Brasure par pate Quelques points importants pour un bon brasage.
· Le maintien des pièces en position lors du brasage · La préparation des surfaces · L’utilisation d’un flux · Le choix de la brasure · Le choix de la température · Le choix du gaz · Le temps de maintien à température · La vitesse de refroidissement
Dans pratiquement tous les cas, la brasure ne peut s’étendre correctement sur la surface du métal de base que si celle-ci est absolument propre et sans traces d’oxyde. Lors du chauffage à l’air, l’oxydation du métal de base a lieu bien avant la fonte de On utilise pour cela des produits appelés flux, qui le plus souvent, sont des substances alcalines telles que le borax ou l’acide borique additionné de chlorures ou de fluorures pour le cuivre et ses alliages, ainsi que pour les métaux ferreux, le nickel et leurs alliages. Le flux peut également être un mélange de chlorures de métaux alcalins et alcalino-terreux pour le brasage de l’aluminium et de ses alliages. Pendant le brasage proprement dit, le flux est repoussé par la brasure qui sort à l’extrémité du joint. Ces restes de flux doivent ensuite être enlevés soit mécaniquement soit par décapage.
Il n’est absolument pas nécessaire d’appliquer la brasure exactement au niveau du joint. En effet, étant liquide, lorsqu’elle est déposée à proximité, elle finit par trouver son chemin au sein des joints étroits et appropriés et les remplit convenablement.
Brasage cuivre/inox
Les gaz de protection :
Les gaz de protection les plus fréquemment utilisés sont l’hydrogène (H2), le gaz de craquage de l’ammoniaque (N2/3H2), le gaz exothermique (6%Co2, 12%H2, 12%Co), le gaz endothermique (0,2%Co2, 40%H2, 20%Co), un mélange N2/H2 à proportion variable suivant la qualité de la brasure et plus rarement l’argon ou l’hélium. Parmi tous ces gaz, les plus répandus sont le gaz de craquage avec 75%H2 et 25%N2 et le gaz exothermique car ce sont les moins onéreux. L’ammoniaque craquée :
2 NH3 --> N2 + 3H2
La dissociation se fait au moyen d’un catalyseur au nickel intégré dans le craqueur. Elle se produit à des températures comprises entre Le mélange ainsi obtenu est appelé ammoniac craqué il est composé de 75% H2 et de 25% N2.
Une bouteille d’ammoniac de 50Kg produit environ Le point de rosé à la sortie du craqueur est inférieur à
Le gaz exothermique :
6%Co2 + 12%H2 +12%Co
Il est obtenu par combustion du gaz de ville, du gaz naturel ou du propane. Contrairement à l’hydrogène ou à l’ammoniaque craqué il n’est pas indiqué pour tous les matériaux. En ce qui concerne les métaux ferreux, le gaz exothermique n’est utilisable que pour les aciers non alliés à faible teneur en carbone. En effet, sa proportion importante en vapeur d’eau qui se traduit par un point de rosé élevé et sa haute teneur en Co2 provoquent une décarburation prononcée d’autant plus importante que la température est élevée. Bien que le gaz exothermique ne contienne pas d’oxygène à l’état libre, son potentiel d’oxygène est tout de même suffisamment élevé pour oxyder les aciers inox.
Le gaz endothermique:
0,2%Co2 + 40%H2 +20%Co
Le gaz endothermique se prête bien au brasage sous gaz de protection. Son coût est toutefois bien plus élevé que celui du gaz exothermique. Il est surtout utilisé pour le brasage d’aciers dont la teneur en carbone est moyennement élevée. L’hydrogène (H2) :
Bien qu'en général il soit diatomique, l'hydrogène moléculaire se dissocie dans les atomes libres à températures élevées. L'hydrogène actif est un agent réducteur puissant, même à température ambiante. En revanche, à hautes températures, il est fortement réactif. Il est indispensable, par exemple, pour réduire les couches d’oxyde de chrome Cr2O3 dites couches de passivation sur les aciers riches en chrome. Pour braser de tels aciers ou pour effectuer un recuit brillant, il est impératif de réduire cette couche par un gaz hydrogéné. Il faut savoir que plus le taux d’hydrogène est élevé plus le gaz sera réducteur ce qui maintiendra les pièces absolument propres. Les pellicules d’oxyde éventuelles étant immédiatement réduites, il n’est donc pas nécessaire de travailler avec un flux. En outre, il possède un pouvoir calorifique massique très élevé. En conclusion, ce gaz le mieux adapté pour le brasage. Défauts de brasage et remèdes :
Jeu mal défini, décapage mal effectué, mauvais choix de la brasure, mauvais choix du gaz de protection, température ou temps de maintien mal adapté.
Joint mal défini, décapage insuffisant, métal d’apport mal placé, choix du flux, température ou temps de maintien mal adapté.
Manque de décapage, mauvaise qualité du joint, métal d’apport insuffisant ou mal placé, température ou temps de maintien mal adapté.
Choix du métal d’apport, température ou temps de maintien trop importants.
Atmosphère de chauffage ou refroidissement incorrecte (oxydante).
Refroidissement trop rapide
Métal d’apport mal choisi, mauvais nettoyage final
Joint mal conçu, mauvais emplacement du métal d’apport, montage mal adapté, température trop élevée.
|
