Brasagem Processo de solda

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    21-Jan-2018

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  1. 1. Brasagem (Processo de Solda) Brasagem a unio de metais realizada atravs do uso de caloria e metal de adio (liga de solda) cuja temperatura superior a 450 C e abaixo do ponto de fuso dos metais sendo unidos. Atravs do efeito de capilaridade, o metal de adio atrado para preencher a folga entre os metais e aps resfriamento, se solidifica formando uma junta resistente. O processo de brasagem utilizado para unir a maioria dos metais e suas ligas.
  2. 2. Vantagens do processo de brasagem Brasagem um processo de unio de metais verstil e apresenta diversas vantagens sobre outros processos de unio de metais. As vantagens so: Unies feitas pelo processo de brasagem so fortes. Quando realizadas em no ferrosos e aos, unies bem-feitas frequentemente possuem resistncia trao mais alta do que as dos metais base; As juntas so dcteis, suportando condies de trabalho hostis como vibraes e choque; O processo de brasagem permite a unio de metais dissimilares. Pode-se facilmente unir ferrosos e no ferrosos, materiais cermicos, metal duro, e outros; Raramente so necessrios processos de acabamento como usinagem ou lixamento aps a brasagem, j que o aspecto visual dessas juntas superior a outros processos; Eficiente contra vazamentos; por esse motivo so largamente utilizadas em instalaes de gases, lquidos, sistemas de refrigerao e conexes hidrulicas; Termos utilizados nos processos de brasagem Capilaridade: Fora que atrai e promove penetrao do metal de adio para a folga que existe entre os metais base. Euttica: Ligas de solda que no possuem um intervalo de fuso, e, sim, um nico ponto de fuso. Folga da junta: Espao entre os metais base que sero unidos atravs da adio do metal de adio. Fluxo: Produto qumico que protege e retarda a incidncia de novos xidos na superfcie da metal base durante o processo de brasagem. Promove ainda fluidez e umectao do metal de adio.
  3. 3. Intervalo de Fuso: Faixa de temperatura em que o metal de adio se funde. Liquidus: A temperatura mais baixa em que o metal de adio completamente lquido. Metal Base: So os metais a serem unidos. Metal de Adio: Liga de solda com temperatura de fuso (liquidus) acima de 450 C e abaixo da temperatura de fuso da metal base. Pr-formado: Metais de adio com formatos especficos e apropriados para unir uma determinada junta. Exemplos de pr-formados so soldas em anis, soldas estampadas, picotadas, gros e outros. Solda em Pasta: As soldas nesse formato possibilitam a reduo dos processos de brasagem, alm de maior controle de qualidade e custos. So compostos pela liga de solda em p, fluxo (quando o processo no realizado em atmosfera controlada) e um veculo neutro que faz com que esses componentes se mantenham homogneos e estveis. Solidus: A temperatura mais alta em que o metal de adio completamente slido. Umectao: Capacidade que o metal de adio na sua forma lquida tem de fluir e aderir sobre a superfcie da metal base. Veculo neutro: utilizado nas soldas em pasta, o veculo neutro faz com que a solda em p e o fluxo se mantenham homogneos e estveis. 6 passos para uma brasagem de qualidade Design e Folga da Junta As juntas devem possuir folgas adequadas para que o metal de adio possa fluir. A resistncia mecnica da junta varia de acordo com a folga e a sobreposio dos metais base. Diferentes coeficientes de expanso trmica dos metais base, devem ser levados em considerao. Para juntas sobrepostas utilize sobreposio de 3-4 vezes a espessura da metal base mais fina. Limpeza Pr Brasagem As partes a serem unidas devem estar livres de leo, graxa, e oxidao superficial. leo, graxa, e resduos orgnicos podem ser removidos com solventes decapantes. gua quente e detergente tambm podem ser eficazes. xidos superficiais podem ser removidos com uma lixa abrasiva. Utilizando Fluxo A escolha do fluxo to importante quanto a escolha do metal de adio. O ideal que o fluxo seja aplicado em ambas as partes a serem unidas antes de serem montadas e aquecidas.
  4. 4. O fluxo deve se tornar ativo em temperaturas abaixo das do metal de adio, e se manter ativo at o trmino da operao, prevenindo a incidncia de novos xidos na superfcie da metal base. Dispositivos/ Gabaritos para brasagem Agora que as partes a serem unidas esto limpas e com fluxo, precisamos mant- las na posio ideal durante o processo de brasagem. importante que as partes estejam alinhadas durante os ciclos de aquecimento e resfriamento para que a ao capilar possa fazer sua parte. Se o peso e a geometria da pea permitir, a maneira mais simples de mant-las na posio ideal atravs da gravidade. Se isso no for possvel, deve-se utilizar um suporte/dispositivo para fixao. D preferncia a materiais que so isolantes trmicos, como os refratrios. Aquecimento e aplicao do metal de adio Diferentes mtodos de aquecimento podem ser utilizados. Os mais comuns so: chama (maarico), induo, resistncia, e fornos de atmosfera controlada. de extrema importncia que o aquecimento da metal base seja feito de maneira linear at a temperatura correta. Quando a temperatura de brasagem for adequada, o fluxo estar transparente e fluindo sobre a junta e o metal de adio deve ser aplicado nesse momento. Ligas com alta fluidez fluiro por todo o espao entre os metais base atravs da ao capilar. Ligas com baixa fluidez devem ser aplicadas ao longo da junta. O metal de adio no seu estado lquido flui sempre para a parte mais quente da junta, e o aquecimento deve continuar enquanto a liga flui para dentro da folga. Se a brasagem for por maarico, deve-se utilizar aquecimento indireto e quando a brasagem estiver completa, o mesmo deve ser descontinuado. Limpeza Ps Brasagem Durante o resfriamento, deve-se tomar cuidado para no causar choque trmico nas partes evitando possveis danos ou trincas. Se o fluxo utilizado for corrosivo e deixar resduos, importante que os mesmos sejam removidos atravs de processos de limpeza como lavagem em gua morna, ao mecnica ou tratamento qumico. A Cennabras produz fluxos que no so corrosivos e que no geram resduos, evitando assim o processo de limpeza ps brasagem. Em linhas de montagem esta caracterstica aumenta a produtividade. A brasagem admite alguns processos que so relacionados s fontes de calor necessrias soldagem. Os processos so: brasagem por maarico, por forno, por induo, por resistncia, por imerso e por infravermelho.
  5. 5. Brasagem por maarico A brasagem por maarico utiliza o calor de um ou mais maaricos. Dependendo da temperatura, o gs utilizado como combustvel pode ser acetileno, propano, ou outros, enquanto que o gs comburente pode ser ar comprimido ou oxignio. O ar comprimido tem a vantagem de ser mais barato, mas fornece chama de menor temperatura; o oxignio, apesar de ser mais caro, fornece maior temperatura para a chama. Projetos especiais de maaricos podem ter mltiplos bicos, com a vantagem de aumentar a rea aquecida. Cuidados devem ser tomados para evitar um superaquecimento localizado; por essa razo, deve-se movimentar constantemente o maarico sobre a pea. O maarico manual particularmente til para peas de seces e massas desiguais. Operaes mecanizadas podem ser feitas onde h alta produo, sendo possvel utilizar um ou mais maaricos com um ou mltiplos bicos. Nas operaes mecanizadas, possvel movimentar a pea ou o maarico ou, ainda, ambos. A temperatura para a brasagem limitada ao metal de adio. O metal de adio pode ser colocado antes do aquecimento da junta ou pode ser adicionado durante o aquecimento. O calor aplicado na junta, fundindo primeiro o fluxo e depois o metal de adio. O metal de adio se apresenta de diversas formas: em anis, arruelas, fitas, varetas, ps, pastas, e pode ser alimentado manualmente, por meio de uma vareta. Brasagem por forno A brasagem por forno utiliza fornos a gs, a leo ou eltricos; muito utilizada em algumas situaes: quando as peas a serem brasadas podem ser pr-montadas em sua posio correta; quando o metal de adio colocado previamente na junta; no caso de vrias juntas serem formadas simultaneamente para completar o conjunto; quando formas complexas so aquecidas uniformemente para prevenir distores e no caso de haver grande nmero de peas ou conjuntos pequenos.
  6. 6. A brasagem por forno exige o uso de uma atmosfera adequada para proteger as peas contra oxidao. A principal vantagem da brasagem por forno sobre os outros processos de brasagem que possvel usar uma variedade de atmosferas de proteo, tais como atmosfera exotrmica, endotrmica ou de nitrognio, que pode ser lquido. Em razo de a atmosfera protetora ter a capacidade de reduzir alguns xidos como o xido de ferro, no h a necessidade da utilizao de fluxos. Outra vantagem da brasagem por forno a possibilidade de brasar grandes quantidades de peas, reduzindo o preo unitrio. A brasagem por forno mais eficiente e econmica quando se trata de grandes quantidades de peas. Uma das limitaes da brasagem por forno a alta temperatura requerida para brasar alguns materiais, como por exemplo aos, principalmente quando o metal de adio o cobre. O custo do forno e do gerador de atmosfera alto se comparado com os equipamentos utilizado nos outros processos; por isso, a compra de um forno para produzir pequenos lotes deve ser bem planejada, pois outro processo pode ser mais econmico. Outra limitao a atmosfera de proteo, que contm componentes txicos e gases combustveis capazes de provocar incndios e exploses. Sequencia de operaes bsicas no forno A brasagem por forno requer quatro operaes bsicas: limpeza, montagem e fixao, brasagem e resfriamento. A limpeza geralmente limitada remoo de leos utilizados na operao de usinagem. Os mtodos preferidos para a limpeza so os produtos alcalinos ou solventes. Deve-se tomar o cuidado de sempre remover os produtos alcalinos antes de executar a brasagem. Na montagem e fixao, os componentes para a brasagem por forno so geralmente projetados para evitar a necessidade de dispositivos de fixao; no entanto, possvel, ocasionalmente, utilizar dispositivos. Na brasagem, as peas so colocadas na cmara do forno onde so aquecidas sob uma atmosfera adequada. Quando as peas atingem a temperatura de fuso do metal de adio, este molha e flui sobre a superfcie, penetrando na junta por ao capilar. Aps o tempo de brasagem, as peas so transportadas para a cmara de resfriamento, onde so resfriadas sob atmosfera protetora. Tipos de forno Os fornos para brasagem so classificados em quatro grupos: forno intermitente, em que as peas so carregadas e descarregadas manualmente; forno contnuo, que apresenta transporte automtico das peas; forno retorta, em que as peas so colocadas em uma retorta, aquecida no forno depois que o ar contido nela purgado com uma atmosfera protetora e resfriada a vcuo aps o tempo de brasagem; e forno a vcuo, que permite dois tipos de brasagem: alto vcuo e baixo vcuo. Alto vcuo adequado para brasagem de metais que tenham xidos de difcil remoo, como nquel e superligas; baixo vcuo
  7. 7. indicado quando o metal de base ou metal de adio so volteis na temperatura de brasagem. Quando comparada com outros processos, a brasagem a vcuo apresenta as seguintes vantagens: o vcuo remove essencialmente todos os gases da rea de brasagem, o que elimina a necessidade de purga; um sistema a vcuo pode ser usado a 10"5 Torr, contendo at a quantidade aproximada de 0,000001% de gases residuais. Brasagem por induo O calor para a brasagem por induo obtido por uma corrente eltrica alternada induzida nas peas a serem brasadas. As peas so colocadas dentro de uma espira refrigerada a gua que passa uma corrente alternada ou prximo a ela. As peas no fazem parte do circuito eltrico. O equipamento composto por uma fonte de energia eltrica e uma bobina, refrigerada a gua. Brasagem por resistncia O calor necessrio para a brasagem por resistncia obtido pela circulao de uma corrente eltrica atravs de eletrodos e da pea a ser brasada. O metal de adio, em alguns casos com formatos especiais, colocado previamente na junta a ser brasada ou pode ser adicionado durante a brasagem. O equipamento pode ser o mesmo utilizado na soldagem por resistncia ou por eletrodo de carvo. Brasagem por imerso A brasagem por imerso pode ser feita segundo dois mtodos: brasagem em banho de metal fundido e brasagem por imerso com banho qumico. O banho de metal fundido normalmente limitado brasagem de pequenos conjuntos. Um cadinho de dimenses adequadas, geralmente feito de grafite, aquecido externamente at a temperatura necessria para manter o metal de adio no estado liquido. O mtodo de aquecimento deve ser tal que a temperatura do banho no fique abaixo da temperatura de brasagem quando as peas forem introduzidas. Uma cobertura de fluxo mantida sobre o banho. As peas devem estar limpas e protegidas por um fluxo antes de serem introduzidas no banho e devem estar presas, firmes e seguras. Quando retiradas do banho, importante deixar o metal de adio se solidificar completamente.
  8. 8. Antes da imerso no banho, as peas devem ser limpas, montadas, e preferencialmente seguras por dispositivos O banho qumico fundido requer um continer metlico ou cermico para o fluxo e um mtodo de aquecimento para elevar a temperatura do fluxo at a temperatura de brasagem. O aquecimento pode ser externo, aplicado com um maarico, ou interno, com uma resistncia eltrica. Um terceiro mtodo, por induo, tambm pode ser usado para aquecimento externo do fluxo. Para manter o fluxo dentro da faixa de temperatura so necessrios controles. As dimenses do banho devem ser de tal forma que a imerso das peas para brasar no esfrie o fluxo abaixo da temperatura de brasagem. Brasagem por infravermelho A brasagem por infravermelho pode ser considerada uma forma de brasagem por forno, em que o calor gerado por radiao invisvel de alta intensidade por meio de lmpadas de quartzo capazes de provocar uma energia radiante de at 5 000 watts. Para concentrar a radiao no local da brasagem usam-se refletores. O calor inversamente proporcional ao quadrado da distncia da fonte. No caso de brasagem a vcuo ou com utilizao de gs inerte, as peas montadas e as lmpadas so colocadas em uma redoma ou retorta que pode ser evacuada ou purgada com gs inerte; as peas so ento aquecidas e a temperatura controlada durante todo o processo. Solda Brasagem (Mig Brazing) A solda brasagem ou solda brasada utiliza um metal de adio com temperatura acima de 450C mas abaixo do ponto de fuso do metal de base; o metal de adio no se distribui por capilaridade, mas adicionado na junta por meio de vareta ou por arco eltrico; o metal de base no se funde, somente o metal de adio. O projeto de juntas e o equipamento para a solda brasagem so os mesmos utilizados na soldagem oxicombustvel.
  9. 9. Aplicao A solda brasagem foi inicialmente desenvolvida para reparar peas trincadas ou quebradas. A soldagem por fuso do ferro fundido requer alto pr-aquecimento e baixa velocidade de resfriamento para minimizar o aparecimento de trincas e a formao de cementita. Os metais de base que mais utilizam a solda brasada so ao, ferro fundido e cobre. A solda brasagem , na maioria das vezes, feita pelo processo de soldagem oxicombustvel, com liga de cobre em forma de vareta e fluxo adequado; tambm pode ser feita utilizando os processos TIG ou plasma, sem a necessidade da utilizao de fluxos e sem fundir o metal de base. Vantagens A solda brasagem tem algumas vantagens em relao aos processos de soldagem por fuso. Menor calor necessrio para realizar a unio, o que permite rapidez no processo e reduo de pequenas distores. O metal de adio apresenta baixa tenso residual e geralmente dctil, o que permite ser usinado. As soldas tm resistncia adequada a muitas aplicaes. O equipamento utilizado simples e de fcil utilizao. Metais frgeis como ferro fundido cinzento podem ser unidos sem pr-aquecimento alto. Desvantagens Algumas desvantagens da solda brasagem so: a resistncia da solda limitada resistncia do metal de adio; a temperatura de servio limitada ao ponto de fuso do metal de adio, como por exemplo as ligas de cobre, que so limitadas temperatura de servio de 260C; a solda brasada pode provocar corroso galvnica na junta. Solda branda Solda branda, tambm conhecida por solda fraca, mole ou "soldering", considerada um tipo de brasagem que utiliza metal de adio com ponto de fuso abaixo de 450C. A solda branda utilizada principalmente nas indstrias eltrica e eletrnica, na soldagem de circuitos impressos, de componentes e em ligaes de terminais eltricos. O metal de adio utilizado na solda branda constitudo basicamente pela liga estanho- chumbo, qual podem ser adicionados vrios elementos qumicos, de modo a formar ligas diferentes, adequadas a cada aplicao. Ferro e nquel geralmente no esto presentes nas ligas para solda branda; seu limite mximo est especificado em 0,02%, pois h uma considervel reduo da propriedade de molhamento quando tal limite ultrapassado. a liga estanho-chumbo ser sempre indicada pelo primeiro nmero; por exemplo, a liga 45/65 contm 45% de estanho e 65% de chumbo.
  10. 10. Impurezas A liga estanho-chumbo pode sofrer contaminao por impurezas durante a fabricao ou durante o uso. O limite mximo de impurezas geralmente limitado por normas, como por exemplo a norma ASTM B32. As impurezas podem reduziras propriedades de molhamento, aumentar a taxa de oxidao, mudar o ponto de fuso, afetar a resistncia da junta e aumentar a tendncia a trincas. As principais impurezas que podem ocorrer so as provocadas por alumnio, antimnio, arsnio, bismuto, cdmio, cobre, ferro, nquel, fsforo, enxofre e zinco. Tanto o alumnio quanto o xido de alumnio aumentam a oxidao da solda; o teor mximo permitido de 0,005%. Adiciona-se antimnio para prevenir os efeitos da contaminao do alumnio e regular a transformao beta para alfa, a qual provoca fragilizao sob baixas temperaturas. O antimnio tambm reduz a propriedade de molhamento e a fluidez da solda; o limite mximo de antimnio 0,5%. A contaminao por arsnio provoca uma aparncia granulada ou arenosa. O arsnio deve ser controlado devido a sua elevada toxidez; o teor mximo permitido de 0,05%. O bismuto aumenta o tamanho de gro da estrutura da solda, provocando uma melhor molhagem pela maior taxa de espalhamento, mas diminui a resistncia mecnica da solda. O cdmio aumenta a tenso superficial da liga e pode causar danos sade. A quantidade de cobre presente nas ligas, sem causar problemas, depende da aplicao. Fsforo e enxofre devem ser mantidos no valor mnimo possvel para evitar problemas como oxidao. O zinco afeta a propriedade de molhamento e de tenso superficial das ligas e tambm causa danos sade. O limite mximo geralmente est especificado em 0,005%. Crditos do texto a: Soldagem Coleo tecnolgica SENAI 1 ed. 1997 http://www.cennabras.com.br/produtos/soldas-para-brasagem/ http://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/processos/199-brasagem-processos.html Por: Jose Donizetti Moraes - 28/12/2017

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