Brasature forti e dolci

 


 

Brasature forti e dolci

 

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Brasature forti e dolci

 

BRASATURE

I procedimenti di brasatura si differenziano da quelli di saldatura propriamente detta, in quanto l'unione si realizza mediante infiltrazione capillare di un metallo d’apporto fuso nel metallo base, senza che quest'ultimo raggiunga la temperatura di fusione.

Le brasature richiedono quindi sempre la presenza di un metallo d’apporto (lega brasante) che deve essere di natura diversa da quella del metallo base: si tratta pertanto di saldature eterogenee, in cui il giunto presenta una netta variazione nella composizione chimica.

Per la riuscita della saldatura è necessario che la lega brasante abbia allo stato fuso una bassa tensione superficiale, in modo da bagnare le superfici del metallo base e distribuirsi nel giunto per attrazione capillare.

Il legame che si ottiene nella brasatura tra il metallo base e quello d'apporto va oltre la semplice adesione, perché si realizza un vero e proprio legame metallico, dovuto alla formazione di soluzioni solide. Infatti il metallo d'apporto allo stato fuso esercita un'azione di solvente sul metallo base che migra nel primo formando uno strato di composto intermetallico.

Le brasature si effettuano portando a fusione il metallo d'apporto o direttamente o mediante riscaldamento del pezzi da unire. E' sempre indispensabile un’accurata pulizia dei lembi e l'impiego di sostanze disossidanti.

Convenzionalmente si distinguono due tipi di brasatura: quelle dolci eseguite con metalli d'apporto aventi temperature di fusione inferiori a 450 °C e quelle forti che si avvolgono di metalli d'apporto con temperature di fusione superiori a 450 °C, ma comunque inferiori alla temperatura di fusione del metallo base.

Esiste poi un procedimento, detto saldo-brasatura, che differisce dal precedente in quanto il metallo d'apporto viene depositato in un cianfrino, simile a quello che si prepara per le saldature per fusione, con formazione di un cordone.  Anche in questo caso il metallo d'apporto deve bagnare le superfici del metallo base, ma non si sfruttano le proprietà di diffusione capillare.

La saldobrasatura è stata sviluppata inizialmente per la riparazione di pezzi di ghisa, in quanto questo metallo non è facilmente saldabile per fusione a causa del pericolo di cricche e per la formazione di cementite fragile.

 

 

6.1 Brasature dolci

La resistenza meccanica che si consegue nei giunti ottenuti con brasature dolci è piuttosto limitata e quindi il loro impiego è riservato a unioni che non debbano vincere sollecitazioni meccaniche notevoli.

Un particolare e importante uso delle brasature dolci si ha in campo elettrico, per i collegamenti di fili e di componenti.

Le più comuni leghe impiegate come metallo d'apporto nelle brasature dolci sono quelle binarie di stagno e piombo, con temperature di fusione variabili a seconda della composizione. L'eutettico (Sn = 63% e Pb = 37%) fonde a 183 °C, mentre le altre composizioni hanno intervalli di fusione che sono compresi tra le linee del solidus e del liquidus del diagramma di stato. Le composizioni di uso più comuni sono quelle con stagno dal 30 al 40%.  Mentre si usa la lega eutettica per le applicazioni in cui la temperatura non deve essere troppo alta, come in alcuni componenti elettronici.

Oltre alle leghe binarie di stagno-piombo, si usano leghe ternarie Sn-Pb-Sb e Sn-Pb-Ag che presentano migliori caratteristiche meccaniche. Esistono poi altri tipi di leghe che vengono scelte per soddisfare a particolari requisiti.

Come disossidanti si impiegano acidi o sali inorganici, acidi organici e resine.

Gli acidi di sali inorganici sono fortemente decappanti, ma hanno il difetto di lasciare residui corrosivi sul pezzo. Gli acidi organici sono meno attivi, ma hanno il vantaggio di diventare neutri dopo riscaldamento.

Le resine naturali hanno buone proprietà detergenti e contengono acido abietinico che diventa attivo alle temperature di brasatura.

Le brasature deboli si effettuano generalmente usando come utensile il saldatore elettrico per portare a fusione il metallo d'apporto.

Esistono però anche sistemi automatici, particolarmente utili nella saldatura dei componenti sui circuiti stampati.

Tra questi metodi citiamo la saldatura ad onda (fig. 36) e quella a cascata.

 

 

 


Fig. 36  Schema di saldatura ad onda

 

6.2 Brasature forti

I metalli d'apporto che si impiegano nelle brasature forti conferiscono al giunto resistenza meccanica piuttosto elevata.  Richiedono sorgenti termiche più intense ed energiche azioni disossidanti.

Quasi tutti i metalli possono essere brasati, purché si adottino gli opportuni accorgimenti (forma del giunto, modalità di riscaldamento, metallo d’apporto, tipo di protezione).

I metalli d'apporto oltre alla compatibilità con il metallo base e alle caratteristiche di fluidità e di bagnabilità alla temperatura di brasatura      , debbono possedere caratteristiche idonee alle condizioni di funzionamento del pezzo.

E' anche importante l'intervallo di fusione della lega brasante, cioè l'intervallo tra la temperatura del solidus e la temperatura del liquidus: quanto più alto è questo intervallo, tanto maggiore è il rischio di segregazione tra i componenti della lega.

Per cui se l'intervallo è piccolo, in pratica inferiore ai 30 °C, le modalità di riscaldamento non sono critiche e la lega può anche essere preinserita nel giunto sotto forma di fili, rondelle, pasta o polvere. Se l'intervallo è superiore ai 30 °C, occorre inserire la lega dopo che il metallo base ha raggiunto la temperatura di brasatura.

Le leghe brasanti più comuni sono quelle a base di:

 

alluminio-silicio

magnesio

rame-zinco e rame-fosforo

argento.

 

In particolare, le leghe Cu-Zn sono usate per brasare acciai e ghise; quelle Cu-P per unire rame e sue leghe, senza bisogno di usare disossidanti, in quanto questa azione è espletata dal fosforo.

Le leghe di argento (Ag-Cu-Zn-Cd) sono adatte per tutti i metalli ad esclusione dell'alluminio e del magnesio; presentano resistenza meccanica molto elevata e piccoli intervalli di fusione.

la protezione della brasatura forte mediante i disossidanti, deve essere molto efficace. Per ogni tipo di metallo base e lega brasante deve essere usato il disossidante più adatto, che avrà Particolari requisiti di fluidità alle temperature di brasatura.

I componenti dei disossidanti sono in generale cloruri, fluoruri, acido borico e agenti tensioattivi, miscelati in dosi appropriate.

A volte le brasature vengono effettuate in atmosfere controllate o sottovuoto. Il metodo di riscaldamento tipico delle brasature forti è il cannello ossiacetilenico, in alternativa si usano forni a riscaldamento ad induzione mediante applicazione di correnti ad alta frequenza. Ai fini della resistenza meccanica della brasatura, particolare cura deve essere dedicata alla progettazione del giunti ove il metallo d'apporto deve penetrare per capillarità, occorre prevedere giunti che siano molto piccoli ed uniformi; in molti casi è utile avere accoppiamenti con leggera interferenza.

In conclusione, si vuole fare un cenno al problema della terminologia che nella lingua italiana può presentare qualche confusione, per cui, ad esempio, le brasature dolci allo stagno vengono comunemente chiamate saldature e l'utensile relativo, saldatore, mentre le saldature ad arco a volte si chiamano brasature. Non così avviene nella lingua inglese, ove si usano tre termini distinti per indicare rispettivamente la saldatura (welding), la brasatura forte (brazing) e la brasatura dolce (soldering).

 

Fonte:

http://www.dip.unige.it/Saldatura.doc

Sito web: http://www.dip.unige.it/

Autore del testo: P. Lonardo 

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