Brazing 101: tudo o que você precisa saber para iniciantes

30 avril 2024 Roberto Magalhães

O que é brasagem?

O metal de adição de brasagem é aquecido a uma temperatura apropriada, normalmente acima de 450°C.

Esta temperatura é superior à temperatura liquidus do metal de adição, mas inferior à temperatura solidus do metal base.

Este processo de aquecimento promove umedecimento do metal de adição líquido na superfície do metal base e permite que o metal de adição preencha a junta de brasagem por ação capilar, formando assim uma ligação entre dois materiais, que podem ser iguais ou diferentes.

Características de brasagem

(1) O ponto de fusão do metal de adição é inferior ao do metal base, garantindo que o metal base permaneça intacto durante o processo de brasagem.

(2) A composição do metal de adição é significativamente diferente daquela do metal base.

(3) O metal de adição derretido é puxado e retido no espaço entre os componentes do metal base através de umedecimento e capilaridade.

(4) A ligação metálica é estabelecida através da difusão mútua do metal de adição líquido e do metal base sólido.

Decomposição do processo de brasagem

Vantagens da brasagem e desvantagens

Vantagens da brasagem:

A temperatura de brasagem é inferior à do metal base, causando impacto mínimo em sua estrutura e propriedades.
O processo de brasagem resulta em tensão e deformação mínimas, tornando-o a escolha ideal para conectar peças ou estruturas complexas e de alta precisão.
O processo de brasagem é altamente eficiente e pode produzir muitas juntas ao mesmo tempo.
A brasagem tem uma ampla gama de aplicações e pode ser usada para unir metais, não metais e metais diferentes.
A superfície da junta soldada é de alta qualidade.

Desvantagens da brasagem:

A junta possui baixa resistência e não é resistente ao calor;
A junta sobreposta multifuncional é um desperdício em termos de uso de metal, adiciona peso à estrutura e é propensa a causar concentrações de tensão;
Existem elevados requisitos de preparação antes da soldagem, principalmente em termos de qualidade da superfície e folga das juntas de montagem;
Certos métodos de processo de brasagem requerem um grande investimento e têm custos elevados.

Tipos de Brasagem

1) Classificação de acordo com o ponto de fusão da solda

Abaixo de 450 ℃ – Soldagem

Acima de 450 ℃ – Brasagem

2) Pela temperatura de brasagem

Brasagem de alta temperatura
Brasagem de média temperatura
Brasagem a baixa temperatura. (relativo)

Brasagem de alta temperatura acima de 800 ℃; 550 ~ 800 ℃ é brasagem de temperatura média;

A brasagem de baixa temperatura é conduzida quando a temperatura é inferior a 500 ℃.

3) Por tipo de fonte de calor

Brasagem por chama, brasagem com ferro de solda, brasagem em forno, brasagem por indução, brasagem por resistência.

Termos e definições relacionados à brasagem

Líquido: a temperatura mais baixa na qual a solda é completamente líquida;

Linha de fase sólida: a temperatura mais alta na qual o metal de adição fica completamente sólido;

Efeito umectante:

A adesão é o fenômeno que ocorre quando um objeto líquido e um objeto sólido se unem após entrarem em contato.

Pode ser categorizado em umedecimento por imersão, umedecimento por adesão e umedecimento por espalhamento.

No estado livre, um líquido tentará manter uma forma esférica.

Quando o líquido entra em contato com um sólido, se sua coesão for maior que sua adesão, ele não irá aderir à superfície sólida sem molhar.

Contudo, se a adesão do líquido for mais forte do que a sua coesão, ele será capaz de aderir à superfície sólida assim que ocorrer a molhagem.

A capacidade de um líquido aderir a um metal base pode ser medida pelo ângulo de contato entre as fases líquida e sólida.

Durante a brasagem, o ângulo de molhamento do metal de adição deve ser inferior a 20°.

Ação capilar:

Supõe-se que quando duas placas metálicas paralelas entre si são inseridas verticalmente em uma quantidade infinita de solda líquida, as placas são infinitas e a quantidade de solda é ilimitada.

Dependendo das propriedades de umedecimento da solda nas placas metálicas, o efeito capilar resultará na situação mostrada na Figura (a) ou na situação mostrada na Figura (b). Se a solda conseguir molhar as placas metálicas, ocorrerá o resultado mostrado na Figura (a); caso contrário, o resultado da Figura (b) ocorrerá.

Solda de metal de adição de brasagem

Soldas suaves à base de Sn e Pb:

Eles têm boa capacidade de umedecimento e espalhamento para cobre e outros metais e são mais amplamente utilizados na indústria eletrônica.

Solda à base de CD:

Principalmente liga de prata cádmio, com boa resistência ao calor e à corrosão.

Solda à base de Zn

Solda macia à base de Au

Outras soldas macias de baixo ponto de fusão.

Incluir:

① Solda à base de (índio)

② Solda base bi (bismuto)

③ Solda à base de Ga (gálio)

Solda sem chumbo

Brasagem de metal de adição-Brasagem

Devido à sua resistência relativamente alta, o metal de adição de brasagem pode ser usado para soldar componentes tensionados.

O metal de adição de brasagem inclui:

Metal de adição baseado em IA:

Usado para brasagem de alumínio e ligas de alumínio

Metal de adição para brasagem à base de Ag:

Possui excelente desempenho abrangente e pode ser usado para brasagem de diversos metais. É o metal de adição para brasagem mais utilizado.

Metal de adição à base de Cu:

Metal de adição para brasagem de cobre: brasagem de aço carbono e aço de baixa liga.

Solda de cobre e zinco: vários métodos de brasagem são usados para soldar vários metais.

Metal de adição de cobre e fósforo: usado principalmente para brasagem de cobre e ligas de cobre, amplamente utilizado na fabricação de motores e equipamentos de refrigeração.

Metal de adição à base de W:

Excelente desempenho, pode soldar vários metais.

Veja também:

Brasagem de cobre: o básico que você deve saber
Brasagem de alumínio: o básico que você deve saber

Metal de adição para brasagem-Flux

Requisitos de função e desempenho do fluxo de brasagem:

1) Remover a película de óxido para criar condições de umedecimento e espalhamento;

2) O fluxo líquido cobre o metal base e a superfície da solda para proteção;

3) Desempenha um papel ativo na interface para melhorar a umectação e a propagação.

Necessidade de remoção do filme durante a brasagem

A película de óxido presente na superfície do metal impacta significativamente o umedecimento e o espalhamento da solda e deve, portanto, ser removida.

Quanto mais espesso for o filme de óxido, mais forte será sua ligação com a matriz metálica e maior será sua estabilidade térmica e química, dificultando sua remoção.

A remoção pode ser obtida através do uso de fluxo de solda, meio gasoso, métodos mecânicos ou métodos físicos.

O fluxo de solda não apenas evita a oxidação da peça e da solda, mas também remove o filme de óxido. Também reduz a tensão superficial, promovendo o fluxo da solda e facilitando a formação da junta de solda.

Tabela 1 Taxa de formação de filme de óxido em ar seco

Metal	1 minuto	1 hora	1 dia
Aço inoxidável	10	10	10
Ferro	20	24	33
Alumínio	20	80	100
Cobre	33	50	50

Espessura do filme de óxido (10^-8 cm)

Meio de gás de brasagem e sua função

Na brasagem, o gás neutro utilizado é principalmente o argônio, sendo utilizado nitrogênio em alguns casos.

O argônio é um gás inerte que serve principalmente para proteger a peça e não tem a capacidade de remover diretamente a película de óxido.

Alguns filmes de óxido podem ser removidos através da decomposição de óxidos e da redução, dispersão e dissolução da resistência do filme de óxido através da adsorção de solda líquida.

Conforme mostrado na tabela, a temperatura de decomposição da maioria dos óxidos metálicos é superior ao ponto de fusão ou mesmo ao ponto de ebulição do metal.

Pode-se concluir que durante o processo de brasagem não é possível obter a decomposição do óxido simplesmente através do aquecimento.

Óxido	temperatura de decomposição (℃)	Óxido	temperatura de decomposição (℃)
Au₂Ó	250	Pbo	2348
Ag₂Ó	300	NiO	2751
Ponto₂Ó	300	FeO	3.000
CDO	900	MnO	3500
Cu₂Ó	1835	ZnO	3817

Método e processo de brasagem

Método de brasagem

1. Soldagem de ferro

Características: baixa temperatura

Âmbito de aplicação:

1. É aplicável à soldagem (usando chumbo-estanho ou metal de adição à base de chumbo) com temperatura de soldagem inferior a 300C;

2. O fluxo de solda é necessário para brasar peças finas e pequenas.

2. Brasagem com tocha, soldagem com tocha

Características: simples, flexível e amplamente utilizado

Âmbito de aplicação: geralmente, chama neutra ou chama de leve carbonização/tocha de gás geral ou tocha de brasagem especial (a tocha também pode ser usada para soldagem suave) deve ser usada para aquecer a peça primeiro:

1. É aplicável à brasagem de algumas soldagens que são limitadas pela forma, tamanho e equipamento das soldagens e não podem ser brasadas por outros métodos

2. Brasagem automática por chama pode ser usada

3. Aço soldável, aço inoxidável, liga dura, ferro fundido, cobre, prata, alumínio, etc.

4. Os metais de adição comuns incluem cobre, zinco, cobre, fósforo, base de prata, base de alumínio e metais de adição de zinco e alumínio.

3. Brasagem por imersão, soldagem por imersão

(Banho de sal e banho de metal, adequado para produção em massa)

4. Soldagem por fluxo, soldagem por onda, soldagem por spray

(Uma variedade de brasagem em banho de metal, usada principalmente para brasagem de placas de circuito impresso)

5. Brasagem por resistência

Aquecimento extremamente rápido e alta produtividade.

6. Brasagem por indução

Aquecimento rápido, menos oxidação e pequena brasagem.

Técnicas de brasagem

O processo de produção de brasagem abrange várias etapas, incluindo preparação da superfície da peça antes da brasagem, montagem, colocação do metal de adição, brasagem, tratamento pós-brasagem e outros processos relacionados.

1. Projeto de junta soldada

Ao projetar uma junta soldada, a consideração principal deve ser sua resistência, seguida pelas considerações do processo, como garantir a precisão dimensional da montagem, montagem e posicionamento adequados das peças, colocação da solda e folga da junta soldada.

A junta sobreposta é comumente usada para juntas de brasagem.

Na produção prática, para juntas de brasagem feitas com metais de adição de alta resistência à base de prata, cobre ou níquel, o comprimento da volta é normalmente 2 a 3 vezes a espessura da peça mais fina.

Para juntas soldadas feitas com soldas macias, como estanho-chumbo, o comprimento da volta pode ser de 4 a 5 vezes a espessura da peça mais fina, mas não deve exceder 15 mm.

Tipos de juntas soldadas

a) Forma conjunta de brasagem de placa

1, 2, 3 – Formulário de conexão
4 – Forma da placa de cobertura
5, 6 – Forma de lapidação
7- Forma de uma tampa dupla
8 – Forma de sobreposição e cobertura
9, 10 – Dobrar e travar a forma

b) Forma de junta em forma de T e brasagem chanfrada

11, 22, 13, 14 – Junta em T
15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 – Forma chanfrada

c) Forma conjunta de tubo ou barra e placa

26, 30 – Menos uso
27, 28, 29 – Comum
31, 32, 33 – Multiuso
34, 35, 36 – Junta de espessura da placa

d) Forma conjunta de brasagem de contato de fio

37 – Algumas articulações típicas
38 – Conector tubular do radiador
39 – Junta de estrutura sanduíche
40 – Junta de estrutura em favo de mel

e) Forma conjunta de brasagem de tubo

22 – Mesmo diâmetro interno
23 – Mesmo diâmetro externo
24 – Diferença admissível de diâmetro externo
25 – Diâmetro externo sem diferença

Método de posicionamento da junta soldada

a) Posicionamento por gravidade b) Ajuste apertado c) Serrilhado d) Flangeado

e) Alargamento f) Fiação g) Forjamento em matriz h) Estreitamento

i) Corte inferior j) Ranhura e dobra k) Fixação l) Pino de posicionamento

m) Parafuso n) Rebitagem o) Soldagem a ponto

2. Preparação de superfície de soldagem

Antes do processo de brasagem, é crucial remover completamente qualquer óxido, graxa, sujeira e tinta da superfície da peça.

Em alguns casos, pode ser necessário pré-revestir as peças com uma camada metálica específica antes da brasagem.

(1) Remova mancha de óleo

Manchas de óleo podem ser removidas com solventes orgânicos.

Os solventes orgânicos comuns incluem álcool, tetracloreto de carbono, gasolina, tricloroetileno, dicloroetano e tricloroetano.

(2) Remoção de óxido

Antes da brasagem, os filmes de óxido na superfície da peça podem ser processados usando métodos mecânicos, métodos de ataque químico e métodos de ataque eletroquímico.

3. Montagem e fixação

Os metais de solda são usados em vários métodos de brasagem, com exceção da brasagem por chama e pela brasagem com ferro de solda, a maioria dos quais são pré-colocados na junta. A gravidade e a capilaridade da lacuna devem ser utilizadas tanto quanto possível para encorajar o metal de adição a preencher a lacuna quando colocado.

O metal de adição em pasta deve ser aplicado diretamente na junta soldada, e a solda em pó pode ser misturada com um adesivo antes de ser aplicada na junta.

4. Método de colocação do metal de adição

a) Colocação de solda anular