Brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio a bassa lega: Spiegazioni

  1. Materiali per la brasatura

   (1) Metalli di riempimento

 La brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato comprende la brasatura dolce e la brasatura forte. Il metallo d'apporto più comunemente utilizzato nella brasatura dolce è la lega di stagno-piombo, che migliora la bagnabilità dell'acciaio con l'aumentare del contenuto di stagno.

Pertanto, per sigillare le giunzioni è necessario utilizzare saldature ad alto contenuto di stagno. Lo stagno presente nella saldatura stagno-piombo può formare un FeSn₂ strato di composti intermetallici all'interfaccia con l'acciaio. Per evitare la formazione di questo strato di composto, la brasatura La temperatura e il tempo di conservazione devono essere adeguatamente controllati.

Il resistenza al taglio dell'acciaio al carbonio Le giunzioni brasate con diverse saldature tipiche a base di piombo-stagno sono riportate nella Tabella 1.

Tra questi, la resistenza del giunto brasato con metallo d'apporto con 50% w(Sn) è la più alta e la resistenza del giunto brasato con saldatura senza antimonio è superiore a quella con antimonio.

Tabella 1 Resistenza al taglio di giunti in acciaio al carbonio brasati con stagno-piombo

Quando l'acciaio al carbonio e il basso acciaio legato sono brasati a freddo, si utilizzano principalmente materiali di brasatura in rame puro, rame-zinco e argento-rame-zinco. Il rame puro ha un punto di fusione elevato ed è suscettibile di ossidazione durante la brasatura. Viene utilizzato principalmente per la brasatura con schermo a gas e per la brasatura sotto vuoto.

Tuttavia, va notato che il gioco del giunto per la brasatura dovrebbe essere inferiore a 0,05 mm per evitare problemi causati dalla buona fluidità del rame che impedisce il riempimento del gioco del giunto.

I giunti in acciaio al carbonio e in acciaio bassolegato brasati con rame puro hanno una resistenza maggiore, con una resistenza al taglio generalmente compresa tra 150 e 215MPa e una resistenza alla trazione compresa tra 170 e 340MPa.

Rispetto al rame puro, i materiali per brasatura rame-zinco hanno un punto di fusione più basso a causa dell'aggiunta di Zn. Per evitare l'evaporazione dello Zn durante la brasatura, è possibile aggiungere una piccola quantità di Si al materiale di brasatura rame-zinco.

Inoltre, è necessario utilizzare metodi di riscaldamento rapido come la brasatura a fiamma, la brasatura a induzione e la brasatura a immersione. I giunti in acciaio al carbonio e in acciaio debolmente legato brasati con materiali per brasatura rame-zinco hanno una buona resistenza e duttilità. Ad esempio, i giunti in acciaio al carbonio brasati con materiale brasante B-Cu62Zn hanno una resistenza alla trazione di 420MPa e una resistenza al taglio di 290MPa.

I materiali per brasatura argento-rame-zinco hanno un punto di fusione più basso rispetto ai materiali per brasatura rame-zinco, il che li rende più facili da usare per la brasatura a punti. Questo tipo di materiale per brasatura è adatto per la brasatura a fiamma, a induzione e in forno di acciaio al carbonio e acciaio debolmente legato.

Tuttavia, il contenuto di zinco deve essere ridotto al minimo e la velocità di riscaldamento deve essere aumentata quando si utilizzano materiali di brasatura argento-rame-zinco per la brasatura in forno.

La brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato con materiali per la brasatura argento-rame-zinco consente di ottenere giunti con buona resistenza e duttilità. I dati specifici sono elencati nella Tabella 2.

Tabella 2: Resistenza dei giunti in acciaio a basso tenore di carbonio brasati con materiali per brasatura argento-rame-zinco.

(2) Agenti brasanti

Per la brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato sono necessari agenti brasanti o gas di protezione. La scelta degli agenti brasanti dipende dai materiali e dai metodi di brasatura selezionati.

Quando si utilizzano materiali per la brasatura a stagno-piombo, è possibile utilizzare una miscela di cloruro di zinco e cloruro di ammonio come agente brasante, oppure altri agenti brasanti specializzati. I residui di questo tipo di agente brasante sono in genere altamente corrosivi, pertanto i giunti devono essere puliti accuratamente dopo la brasatura.

Quando si utilizzano materiali per brasatura rame-zinco per la brasatura forte, si devono usare i brasanti FB301 o FB302, che sono miscele di borace o borace e acido borico. Nella brasatura a fiamma, si può utilizzare anche una miscela di borato di metile e acido formico come agente brasante, con il vapore B2O3 che svolge un ruolo di disossidazione del giunto.

Quando si utilizzano materiali per la brasatura di argento-rame-zinco, si possono scegliere gli agenti brasanti FB102, FB103 e FB104, che sono miscele di borace, acido borico e alcuni fluoruri. I residui di questo tipo di agente brasante hanno una certa corrosività e devono essere rimossi accuratamente dopo la brasatura.

2. Tecniche di brasatura

Per la brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio debolmente legato si possono utilizzare diversi metodi di brasatura comuni. Nella brasatura a fiamma, si consiglia di utilizzare una fiamma neutra o leggermente riducente.

Si deve evitare il riscaldamento diretto dei materiali e degli agenti brasanti. I metodi di riscaldamento rapido, come la brasatura a induzione e la brasatura a immersione, sono molto adatti per la brasatura temprato e rinvenuto acciaio.

È inoltre consigliabile scegliere per la brasatura la tempra o una temperatura inferiore al rinvenimento per evitare il rammollimento del materiale di base. Per la brasatura di acciai basso-legati ad alta resistenza in atmosfera protettiva, non solo è necessaria un'elevata purezza del gas, ma è anche necessario utilizzare un flusso di gas per garantire la bagnatura e la diffusione del materiale di brasatura sulla superficie del materiale di base.

I residui di agenti brasanti possono essere rimossi chimicamente o meccanicamente. I residui di agenti brasanti organici possono essere puliti con solventi organici come benzina, alcol o acetone. I residui di agenti brasanti corrosivi, come il cloruro di zinco e il cloruro di ammonio, devono essere neutralizzati con una soluzione acquosa di NaOH e poi lavati con acqua calda e fredda.

I residui di acido borico e borace sono difficili da rimuovere e possono essere eliminati solo con metodi meccanici o con un'immersione prolungata in acqua di risalita.