Brasagem de aço carbono e aço de baixa liga: explicada

1. Materiais de Brasagem

(1) Metais de adição

A brasagem de aço carbono e aço de baixa liga inclui brasagem suave e brasagem dura. O metal de adição mais comumente usado na brasagem suave é a solda de estanho-chumbo, que melhora a molhabilidade do aço com o aumento do teor de estanho.

Portanto, solda com alto teor de estanho deve ser usada para vedar as juntas. O estanho na solda estanho-chumbo pode formar um FeSn₂ camada de composto intermetálico na interface com o aço. Para evitar a formação desta camada composta, a temperatura de brasagem e o tempo de permanência devem ser devidamente controlados.

A resistência ao cisalhamento de juntas de aço carbono soldadas com diversas soldas típicas de estanho-chumbo é mostrada na Tabela 1.

Dentre eles, a resistência da junta soldada com metal de adição com 50% w(Sn) é a mais alta, e a resistência da junta soldada com solda sem antimônio é maior que aquela com antimônio.

Tabela 1 Resistência ao cisalhamento de juntas de aço carbono soldadas com solda estanho-chumbo

Quando o aço carbono e o aço de baixa liga são brasados ​​duramente, são usados ​​​​principalmente materiais de brasagem de cobre puro, cobre-zinco e prata-cobre-zinco. O cobre puro tem alto ponto de fusão e é suscetível à oxidação durante a brasagem. É usado principalmente para brasagem com proteção de gás e brasagem a vácuo.

Porém, deve-se observar que a folga da junta para brasagem deve ser inferior a 0,05 mm para evitar problemas causados ​​pela boa fluidez do cobre, impedindo o preenchimento da folga da junta.

Juntas de aço carbono e aço de baixa liga soldadas com cobre puro apresentam maior resistência, com resistência ao cisalhamento geralmente variando de 150 a 215MPa e resistência à tração variando de 170 a 340MPa.

Comparados ao cobre puro, os materiais de brasagem cobre-zinco têm um ponto de fusão mais baixo devido à adição de Zn. Para evitar a evaporação do Zn durante a brasagem, uma pequena quantidade de Si pode ser adicionada ao material de brasagem cobre-zinco.

Além disso, métodos de aquecimento rápido, como brasagem por chama, brasagem por indução e brasagem por imersão, devem ser usados. As juntas de aço carbono e aço de baixa liga soldadas com materiais de brasagem de cobre-zinco apresentam boa resistência e ductilidade. Por exemplo, juntas de aço carbono soldadas com material de brasagem B-Cu62Zn têm uma resistência à tração de 420MPa e uma resistência ao cisalhamento de 290MPa.

Os materiais de brasagem prata-cobre-zinco têm um ponto de fusão mais baixo em comparação com os materiais de brasagem cobre-zinco, tornando-os mais fáceis de usar para brasagem localizada. Este tipo de material de brasagem é adequado para brasagem por chama, brasagem por indução e brasagem em forno de aço carbono e aço de baixa liga.

No entanto, o teor de zinco deve ser minimizado e a velocidade de aquecimento deve ser aumentada ao usar materiais de brasagem prata-cobre-zinco para brasagem em forno.

A brasagem de aço carbono e aço de baixa liga com materiais de brasagem prata-cobre-zinco pode obter juntas com boa resistência e ductilidade. Dados específicos estão listados na Tabela 2.

Tabela 2: Resistência de juntas de aço baixo carbono soldadas com materiais de brasagem prata-cobre-zinco.

(2) Agentes de Brasagem

Ao brasar aço carbono e aço de baixa liga, são necessários agentes de brasagem ou gases de proteção. A escolha dos agentes de brasagem depende dos materiais de brasagem e dos métodos de brasagem selecionados.

Ao usar materiais de brasagem estanho-chumbo, uma mistura de cloreto de zinco e cloreto de amônio pode ser usada como agente de brasagem ou outros agentes de brasagem especializados. Os resíduos deste tipo de agente de brasagem são geralmente altamente corrosivos, por isso as juntas devem ser cuidadosamente limpas após a brasagem.

Ao usar materiais de brasagem cobre-zinco para brasagem dura, devem ser usados ​​agentes de brasagem FB301 ou FB302, que são misturas de bórax ou bórax e ácido bórico. Na brasagem por chama, uma mistura de borato de metila e ácido fórmico também pode ser usada como agente de brasagem, com o vapor de B2O3 desempenhando um papel na desoxidação da junta.

Ao usar materiais de brasagem prata-cobre-zinco, os agentes de brasagem FB102, FB103 e FB104, que são misturas de bórax, ácido bórico e certos fluoretos, podem ser selecionados. Os resíduos deste tipo de agente de brasagem apresentam alguma corrosividade e devem ser cuidadosamente removidos após a brasagem.

2. Técnicas de Brasagem

Vários métodos comuns de brasagem podem ser usados ​​para brasagem de aço carbono e aço de baixa liga. Na brasagem por chama, é aconselhável utilizar chama neutra ou ligeiramente redutora.

O aquecimento direto dos materiais e agentes de brasagem deve ser evitado. Métodos de aquecimento rápido, como brasagem por indução e brasagem por imersão, são muito adequados para brasagem de aço temperado e revenido.

Também é aconselhável escolher têmpera ou uma temperatura inferior ao revenido para brasagem para evitar o amolecimento do material de base. Ao brasar aço de baixa liga e alta resistência em uma atmosfera protetora, não apenas é necessária alta pureza do gás, mas também deve ser usado fluxo de gás para garantir umedecimento e espalhamento do material de brasagem na superfície do material de base.

Os resíduos dos agentes de brasagem podem ser removidos química ou mecanicamente. Os resíduos de agentes de brasagem orgânicos podem ser limpos com solventes orgânicos, como gasolina, álcool ou acetona. Resíduos de agentes de brasagem corrosivos, como cloreto de zinco e cloreto de amônio, devem ser neutralizados em solução aquosa de NaOH e depois lavados com água quente e fria.

Os resíduos de ácido bórico e de agentes de brasagem com bórax são difíceis de remover e só podem ser resolvidos por métodos mecânicos ou imersão prolongada em água ascendente.