Pós Graduação em Engenharia da Soldadura2014/2015

Módulo: 1.16. – Brasagem e Soldobrasagem

Formador: Guilherme Santos

Guilherme Santos 2

Objectivo

� Compreender os princípios básicos dos processos de Brasagem e Soldobrasagem, tipos de técnicas, equipamento, aplicações, procedimentos e problemas habituais.

Guilherme Santos 3

Temas a discutir

� Estudo detalhado dos fundamentos da Brasagem e Soldobrasagem (tensão superficial, molhagem, capilaridade e difusão )

� Análise detalhada das técnicas de Brasagem e Soldobrasagem, equipamentos e campos de aplicações

� Consumíveis e fluxos para Brasagem e Soldobrasagem, tipos, aplicações e principais funções dos fluxos

� Materiais que podem ser brasados, requisitos da Brasagem� Brasagem em alto vácuo e em atmosfera controlada� Soldobrasagem

Guilherme Santos 4

Temas a discutir

� Análise detalhada das técnicas de Brasagem Fraca (imersão,onda, vaporização)

� Soldobrasagem MIG-MAG (MIG-MAG Brazing)� Vantagens e desvantagens da Brasagem e Soldobrasagem� Aplicações e problemas particulares� Higiene e segurança

Guilherme Santos 5

Resultados esperados

1. Explicar detalhadamente cada tipo de Brasagem e Soldobrasagem

2. Descrever o tipo de consumível e de fluxo a usar em cada aplicação

3. Indicar as regras fundamentais para obter boas e sólidas ligações usando técnicas de Brasagem e Soldobrasagem

4. Descrever as aplicações de cada tipo de Brasagem e Soldobrasagem

5. Definir os perigos potenciais e métodos de manusear e trabalhar em segurança

Guilherme Santos 6

Brasagem

� O termo Brasagem abrange um grupo de processos de união que produz a aderência dos materiais pelo aquecimento a uma temperatura adequada e pelo uso de metal de adição que tem um ponto de fusão abaixo da temperatura “solidus” do material de base.

� Na Brasagem, diferentemente da soldagem, o material de base nunca é levado à fusão.

� Se o ponto de fusão do metal de adição é superior a 450ºC o processo é dito “brasagem forte” (“brazing”) e, em caso contrário, “brasagem fraca” (“soldering”).

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Brasagem

Brasagem Forte:

� União em que a temperatura de fusão do metal de adição é superior a 450 ºC, mas inferior à temperatura de fusão das peças a ligar.

� A junta é sempre fechada e o metal de adição penetra na junta por capilaridade.

� Os anglo-saxónicos chamam a este processo “BRAZING”.

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Brasagem

Brasagem Fraca:

� União em que a temperatura de fusão do metal de adição é inferior a 450 ºC, e à temperatura de fusão das peças a ligar.

� A junta é sempre fechada e o metal de adição penetra na junta por capilaridade.

� Os anglo-saxónicos chamam a este processo “SOLDERING”.

Guilherme Santos 9

Brasagem

Soldobrasagem:

� União em que a temperatura de fusão do metal de adição é superior a 450 ºC, mas inferior à temperatura de fusão das peças a ligar.

� A junta é sempre do tipo aberto e a técnica usada é idêntica à soldadura oxi-acetilénica.

� Os anglo-saxónicos chamam a este processo “BRAZE WELDING”.

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Brasagem

Guilherme Santos 11

Soldobrasagem

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Fundamentos da Brasagem

Na brasagem o metal de adição preenche a junta por acção capilar.

Assim, para realização de uma junta brasada com boa qualidade, é necessário que haja uma perfeita molhagem das faces a serem unidas pelo metal de adição fundido.

Para isto, é imprescindível que as superfícies do metal de base estejam completamente isentas de óxidos, gorduras, etc.

A limpeza normalmente é feita por meios químicos e/ou mecânicos.

Durante o aquecimento os metais precisam de ser protegidos por um fluxo ou uma atmosfera adequada .

Guilherme Santos 13

Fundamentos da Brasagem

Os processos de Brasagem podem ser classificados de acordo com os métodos de aquecimento usados.

Em termos industriais, os mais importantes são a Brasagem por chama, em forno, por indução, por resistência, por imersão e por infra-vermelhos.

Guilherme Santos 14

Fundamentos da Brasagem

Os fluxos usados fundem a temperaturas inferiores à temperatura de fusão do metal de adição e actuam sobre as superfícies a serem unidas e áreas próximas, dissolvendo as camadas de óxido eventualmente formadas após a limpeza,permitindo assim que o metal de adição possa fluir livremente sobre as superfícies a serem unidas e aderir ao metal de base.

Guilherme Santos 15

Brasagem

A Brasagem pode ser feita em atmosfera activa, inerte ou sob vácuo . O uso de atmosferas protectoras elimina a necessidade de limpeza após a operação, para eliminar da junta os materiais corrosivos dos fluxos.

Guilherme Santos 16

Fundamentos da Brasagem

As juntas brasadas são preenchidas por capilaridade e para isto é necessário um controle rígido da distância de separação entre as peças (FOLGA).

A ligação entre metal de adição e metal de base dá-se por difusão, com a formação de ligas intermetálicas na interface entre estes materiais.

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Brasagem e Soldobrasagem

� Sempre que as peças a unir sejam de natureza diferente (união heterogénea. Exemplo: cobre-aço inox);

� Quando o material de base não é de natureza ou qualidade soldável (neste caso obtém-se uma junta de qualidade superior. Exemplos: Colocação de pastilhas em ferramentas de corte, chapas galvanizadas, Duralumínio, etc.);

� Quando há interesse em reduzir o aquecimento das peças para:

� diminuir a deformação das peças

� facilitar a execução das juntas (tubos e chapas finas)

� evitar alterações e reduzir tensões no metal de base (ferro fundido)

Principais aplicações:

Guilherme Santos 18

Brasagem e Soldobrasagem

Principais aplicações (cont.):

� As juntas são de execução difícil:

� espessuras muito diferentes;

� pequenas peças;

� forma ou espessura baixa

� As propriedades mecânicas exigidas são baixas

� O factor económico é importante

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Brasagem e Soldobrasagem

Principais desvantagens:

� O material de adição é normalmente mais caro;

� A resistência mecânica da soldadura é mais baixa;

� A cor do metal de base pode não ser idêntica à do metal de adição;

� Poderá ocorrer um fenómeno de corrosão galvânica;

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Brasagem

A Brasagem assenta nos seguintes princípios físico s:

� Tensão superficial

� Molhagem

� Capilaridade

� Difusão

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Brasagem

� A Tensão superficial pode ser definida como o conjunto de forças exercidas pela superfície livre de um liquido sobre uma qualquer superfície que esteja na sua vizinhança próxima.

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Brasagem

Tensão superficial dum liquido

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Brasagem

� A Molhagem pode ser definida como a característica que um liquido tem de se espalhar sobre uma superfície, em vez de formar uma gota.

� Praticamente todos os metais apresentam esta característica, chamada Poder Molhante.

� O ângulo feito entre a superfície do material e a gota de liquido deve obedecer à seguinte relação:

Molhagem se cos ø <0

Não molhagem se cos ø >0

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Brasagem

a) O liquido molha a superfície

b) O liquido molha as faces d) O liquido não molha as faces

c) O liquido não molha a superfície

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Molhagem

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Molhagem

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Capilaridade e Molhagem

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Brasagem

� A Capilaridade é a capacidade que um liquido possui de penetrar em espaços muito exíguos, como por exemplo o espaço existente entre duas chapas de vidro.

� O comportamento de um liquido num espaço capilar entre duas paredes mostra que, se o liquido molha as superfícies ele sobe nesse espaço e forma um menisco côncavo que une as paredes.

� A lei de Jurin determina teoricamente a altura de subida de um liquido: h= 2T/e.d.g, onde T é o valor da tensão superficial; e a folga entre as paredes, d a densidade e g a aceleração da gravidade.

� O comprimento percorrido pela solda x no tempo t pode ser calculado pela expressão: x=(T.e.u.t/3)1/2, onde u representa a viscosidade do metal liquido.

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Brasagem

A Capilaridade

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Brasagem

A operação de Brasagem provoca frequentemente um fenómeno de difusão recíproca entre o metal de base e de adição, dando origem a uma liga de superfície de espessura fina.

Dado que um dos metais está no estado sólido e o outro no estado liquido a difusão é mais rápida num sentido que no outro, geralmente do metal de base para o metal de adição, sendo no entanto necessário que os metais em presença tenham afinidade entre si para formar uma liga.

O Pb não tem afinidade com o Cu e com os metais ferrosos; O Al e o Cu e o Sn e os aços também não têm qualquer afinidade entre si.

Difusão:

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Brasagem

Difusão:

A liga de superfície tem uma profundidade proporcional à temperatura de brasagem e ao tempo durante o qual a fonte de calor actua sobre o sistema metal de base-solda.

Esta liga pode nalguns casos possuir valores de resistência mecânica superiores aos da solda e do metal de base.

No entanto, a difusão pode ter efeitos contrários se for muito profunda, podendo ocasionar perda de resistência mecânica e de ductilidade e sobretudo juntas incompletas, caso a liga formada possua uma temperatura de fusão mais elevada, impedindo a solda de preencher a junta.

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Brasagem

DIFUSÃO

a, c: metal de base

b: metal de adição

d, f : zonas de difusão no metal de base

e: zona de difusão no metal de adição

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Brasagem Forte

Metais de adição

Guilherme Santos 34

Brasagem

Metais de adição

Metais puros: Raramente utilizados (Ouro, Prata , Cobre e Estanho)

Ligas metálicas: Ligas complexas (binárias, ternárias, quaternárias)

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Ligas para Brasagem

Vantagens relativamente aos metais puros:

� Baixam o ponto de fusão

� Melhoram a molhagem

� Aumentam a fluidez da solda e consequentemente a capilaridade

Guilherme Santos 36

Brasagem

Características dos metais de adição:

1. Ter um ponto de fusão nitidamente inferior ao metal de base

2. Molhar francamente as superfícies da junta e ser suficientemente fluida para penetrar nela por capilaridade;

3. Efectuar uma ligação metalúrgica com o metal de base , produzindo uma junta com suficiente resistência mecânica e à corrosão;

4. Ter uma composição homogénea e estável, e um intervalo de fusão adequado à junta em causa;

5. Ter uma tensão superficial a quente suficiente para percorrer toda a junta;

6. Possuir características mecânicas e físicas adequadas ao fim da junta;

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Brasagem Forte

Gráfico ilustrativo das temperaturas e intervalosde fusão dos vários metais de adição usados em Brasagem forte

Guilherme Santos 38

Brasagem Forte

Metais de adição industriais para brasagem forte se gundo a DIN:� Ligas Cobre+Zinco+Prata+Cádmio (Cu+Zn+Ag+Cd)� Ligas Cobre+Zinco+Prata+Estanho (Cu+Zn+Ag+Sn)� Ligas Cobre+Prata (Cu+Ag)� Ligas Cobre+Prata+Estanho (Cu+Ag+Sn)� Ligas Cobre+Estanho (Cu+Sn)� Ligas Cobre+Zinco (Cu+Zn)� Ligas Cobre+Fósforo+Prata (Cu+P+Ag) � Ligas Cobre+Fósforo (Cu+P)� Ligas Alumínio� Ligas Magnésio� Ligas especiais Cu+Mn+Sn e ligas com Ni, Co, Au, Pd etc.

Guilherme Santos 39

Brasagem Forte

Metais de adição industriais para brasagem forte se gundo a AWS:

� B-Ag: (Cu+Zn+Ag+Cd); (Cu+Zn+Ag+Sn); (Cu+Ag); (Cu+Ag+Sn)

� B-CuP

� B-Cu

� RBCuZn

� Família Cu-Sn (não classificada pela AWS-classificada pela DIN)

Guilherme Santos 40

Brasagem Forte

Metais de adição

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Brasagem Forte

Guilherme Santos 42

Brasagem Forte

As ligas da família quaternária Cu+Ag+Zn+Cd são as mais universais:

� Temperatura de trabalho mais baixa

� Boa fluidez e tensão superficial baixa

� Boa resistência mecânica e à corrosão

� Boa resistência à corrosão

� São aplicadas na brasagem dos aços carbono, aço inoxidáveis, cobre, ligas de cobre e metais duros

Guilherme Santos 43

Brasagem Forte

As ligas da família Cu+Ag+Zn+Sn têm vindo a substituir as ligas com Cd, apesar de terem temperaturas de trabalho mais elevadas, por evitarem a toxicidade dos vapores de cádmio. A sua utilização é idêntica à das ligas com Cd.

As ligas Cu-Ag por não possuírem Zn nem Cd são muito utilizadas na brasagem em vácuo, apesar de serem mais caras e de terem temperaturas mais elevadas (780ºC). A liga eutética com 72% de Ag e 28% de Cu, é muito usada dos aços carbono, inoxidáveis, cobre. Tem boa condutibilidade eléctrica.

As ligas Cu-Ag-Sn apresentam uma fluidez e molhabilidade mais baixa que as anteriores.Têm a vantagem de não conter elementos voláteis e uma temperatura de trabalho da ordem dos 720ºC. Deste grupo a liga com 60%Ag, 30%Cu e 10% de Sn é a mais importante.

Guilherme Santos 44

Brasagem Forte

As ligas da família Cu-P e Cu-P-Ag são usadas na brasagem do cobre e suas ligas;

Apresentam a grande vantagem de não necessitarem de fluxo desoxidante nestes materiais, sendo por isso designadas por auto-fluxantes.

Devido à presença do P, não devem ser utilizadas na brasagem dos aços carbono, por formarem um composto frágil com o Fe.

A presença do P baixa a temperatura da liga mas aumenta a sua fragilidade; o teor de P varia entre 2 e 5%, embora exista uma liga eutética (92-8) muito frágil.

São ligas muito utilizadas na brasagem de tubos de cobre, ar condicionado, compressores de aparelhos de refrigeração, etc.

Guilherme Santos 45

Brasagem Forte

As ligas da família Cu puro e Cu-Sn são usadas na brasagem do aço carbono no forno, a temperaturas da ordem dos 1000 a 1150ºC;

Têm a vantagem de serem muito económicas e de não apresentarem elementos voláteis;

As ligas Cu-Zn trabalham a temperaturas da ordem dos 860-885ºC, mas devido à volatilidade do Zn não devem ser utilizadas em forno. A fonte de calor mais usada é o maçarico oxi-acetilénico com regulação ligeiramente oxidaste.

Guilherme Santos 46

Brasagem Forte

INTERVALO DE FUSÃO DA SOLDA

FONTE DE AQUECIMENTO

CONFIGURAÇÃO DA JUNTA

FOLGA DA JUNTA

MODO DE APLICAÇÃO DA SOLDA

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Brasagem Forte

INTERVALO DE FUSÃO (soldas com prata)

Guilherme Santos 48

Brasagem Forte

Vantagens na utilização de ligas eutéticas:

� Permitem obter uma boa fluidez, indispensável para uma boa penetração, a uma temperatura inferior;

� Diminuição da quantidade de calor necessária ao aquecimento, logo menor tempo de execução e consumo de energia;

� Menores deformações;

� Menor probabilidade de interrupção da capilaridade devido à solidificação dos elementos da liga;

� Redução do perigo de alterações metalúrgicas no metal de base;

Guilherme Santos 49

Brasagem Forte

Metais de adição

Guilherme Santos 50

Brasagem Forte

FACTORES A CONSIDERAR NA SELECÇÃO DOS METAIS DE ADI ÇÃO:

� MATERIAIS A SOLDAR� TIPO DE JUNTA E SUA PREPARAÇÃO� FONTE DE AQUECIMENTO� TEMPERATURA DE LIGAÇÃO� INTERVALO DE FUSÃO� RESISTÊNCIA MECÂNICA E À CORROSÃO� CONDUTIBILIDADE ELÉCTRICA E TÉRMICA� CONDIÇÕES PARTICULARES RESTRITIVAS ( ESTÉTICAS; PROIBIÇÕES LEGAIS)

Guilherme Santos 51

Brasagem Forte

Formas de apresentação dos metais de adição:

Guilherme Santos 52

Brasagem Forte

TIPOS DE JUNTAS

Guilherme Santos 53

Brasagem Forte

Tipos de Junta:

� A junta a) topo a topo é de evitar

� As juntas b) e c) são alternativas

Guilherme Santos 54

Brasagem Forte

Junta do tipo inclinada

� Aumenta a superfície de contacto

� Melhora a resistência mecânica

Guilherme Santos 55

Brasagem Forte

Juntas do tipo sobreposto

� A resistência mecânica é elevada

� O comprimento da sobreposição deverá estar compreendida entre 3 a 6 vezes a espessura mais baixa

Guilherme Santos 56

Brasagem Forte

Tipos de juntas:

� As juntas apresentadas resolvem algumas situações menos favoráveis

Guilherme Santos 57

Brasagem Forte

Nas juntas do tipo encastrado é necessárioprever o escoamento do fluxo

Guilherme Santos 58

Brasagem Fraca

Juntas do tipo “agrafada”

Guilherme Santos 59

Brasagem Forte

Resistência mecânica das juntas:

� Natureza do metal de base e do metal de adição

� Dimensões e forma da junta

� Folga existente entre as peças a quente

� Temperatura de brasagem e duração do aquecimento

� Velocidade de arrefecimento

Guilherme Santos 60

Brasagem Forte

Resistência ao corte/ Folga da Junta

Guilherme Santos 61

Brasagem Forte

Guilherme Santos 62

Brasagem Forte: Folga ou intervalo da junta

� A folga ou intervalo da junta, é de grande importância para melhorar o comportamento desta às solicitações de serviço. � Uma folga demasiado estreita pode impedir a solda de penetrar na junta ou apenas parcialmente, o seu preenchimento é mais lento e de não permitir a eliminação do fluxo.� Uma folga excessiva pode diminuir o efeito de capilaridade e de não suportar o excesso de solda (e esta escoa-se da junta), e além disso mais susceptível de ruptura por estricção. Podem surgir bolhas de gás ou inclusões de óxidos e resíduos de fluxo.� A folga deve variar entre 0.05 e 0,25 mm.

Guilherme Santos 63

Brasagem Forte

Guilherme Santos 64

Brasagem Forte

FONTES DE AQUECIMENTO

Guilherme Santos 65

Brasagem Forte

Fontes de aquecimento:

� Maçarico oxi-gás� Forno eléctrico, a gás ou a óleo� Indução� Resistência� Imersão� Arco eléctrico (eléctrodos de carvão)� Bombardeamento electrónico� Infravermelhos� Laser� Vaporização

Guilherme Santos 66

Brasagem Forte

Fontes de aquecimento: Maçarico oxi-gás

� Esta fonte de aquecimento é muito utilizada em Brasagem e em Soldobrasagem manual.� O equipamento é idêntico ao usado em soldadura oxi-gás.� O gás combustível é normalmente o propano por ser um gás com uma temperatura mais baixa, embora se utilize frequentemente o acetileno, na zona do panacho.� Pode automatizar-se o processo usando um ou mais maçaricos, sendo então necessário colocar o metal de adição e o fluxo na junta previamente.

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Brasagem Forte: Fontes de aquecimento

A escolha do tipo de maçarico e da sua potência depende :

� Da natureza e dimensão das peças� Da habilidade e experiência do operador

� O cobre e as ligas de cobre necessitam de fontes de maior potência do que o aço ou o níquel e suas ligas.

� Um operador experiente pode brasar finas e médias espessuras com um maçarico oxi-acetilénica, ao passo que um outro só obterá sucesso com um maçarico ar-gás, bastante menos potente.

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Brasagem Forte por CHAMA

Na Brasagem por chama, o aquecimento é feito por um ou mais maçaricos de aquecimento (MANUAL OU AUTOMÁTICO).Dependendo da temperatura e da quantidade de calor requeridos, o gás combustível pode ser o acetileno, propano, gás de cidade, etc.

O metal de adição pode ser colocado previamente na junta ou alimentado manualmente, como na soldadura oxigás. Para este processo, o uso de fluxo é essencial.

Guilherme Santos 69

Brasagem Forte

Fontes de aquecimento: Maçarico oxigás

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Brasagem Forte

Fontes de aquecimento: Maçaricos a gás

Mesa de Brasagem contínua com váriosmaçaricos

Guilherme Santos 71

Brasagem Forte

Guilherme Santos 72

Brasagem Forte Fontes de aquecimento: FORNO

� A Brasagem em forno é muito usada quando o metal de adição pode ser colocado previamente na junta.

� Este processo é aplicável geralmente em produção em série e em grande escala. A protecção é feita por fluxo, por atmosfera controlada ou a vácuo.

Guilherme Santos 73

Brasagem ForteFontes de aquecimento: FORNO

Guilherme Santos 74

Brasagem Forte

Fornos para Brasagem:

Os fornos para brasagem podem classificar-se quanto a:

� Fonte de energia de aquecimento: eléctrico, a gás ou a óleo

� Tipo de atmosfera: normal, controlada e de vácuo

� Alimentação das peças: contínua ou descontínua

Guilherme Santos 75

Brasagem Forte

Fornos para Brasagem:

� A utilização de fornos para aquecimento das peças é recomendada sempre que:

� O metal de adição possa ser previamente colocada na junta;� O nº de pecas é elevado, podendo ser feita uma brasagem em série;

� A principal vantagem deste processo é o aquecimento homogéneo de toda a peça evitando-se assim possíveis deformações.� Os fornos têm normalmente regulação da temperatura de aquecimento.

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Brasagem Forte

Fornos para Brasagem:

Os fornos para brasagem distinguem-se principalmente pelo processo de brasagem:

� Fornos para Brasagem de atmosfera normal;

� Fornos para Brasagem em atmosfera controlada;

� Fornos para Brasagem em vácuo;

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Brasagem Forte

Fornos de atmosfera normal:

Este tipo de forno utiliza um fluxo desoxidante que é necessário colocar previamente e eliminar os resíduos após a brasagem, pelo que é pouco utilizado em produção de grande escala.

Guilherme Santos 78

Brasagem Forte

Fornos de atmosfera controlada:Este tipo de forno utiliza uma atmosfera concebida para evitar a oxidação das peças e do metal de adição, e utiliza para este fim, a combustão no ar de misturas gasosas que podem conter:

� Azoto, Hidrogénio, Vapor de água, Metano, CO2, e CO;� misturas de Hidrogénio e Azoto;� Hidrogénio puro e seco;� Argon;� Argon e Hélio;� Vapores de Lítio, Cádmio, Zinco, etc.

Em determinadas aplicações poderá ser necessário usar um fluxo.

Guilherme Santos 79

Brasagem Forte

Forno Atmosfera controlada

Guilherme Santos 80

Brasagem Forte

Fornos de vácuo:� Este tipo de forno é utilizado em brasagem de peças em que a oxidação não é suficientemente removida por outros fornos e a sua forma não se presta a uma renovação adequada da atmosfera, podendo originar fenómenos de absorção nas peças não admissíveis.� Com este forno suprime-se qualquer risco de oxidação dos metais e sem absorção gasosa, obtendo-se consequentemente uma brasagem de elevada qualidade, razão pela qual é aplicada em aeronáutica, electrónica, etc.� O vácuo produzido pode ser de 10-3 Torr (vácuo primário), de 10-5 a 10-6Torr(secundário) ou ultra vácuo 10-10 a 10-11 ( fornos de alto vácuo).� Os fornos de vácuo podem ainda ser aquecidos por radiação infravermelha, além das fontes habituais (electricidade, gás, fuel).

Guilherme Santos 81

Brasagem Forte

Forno Vácuo

Guilherme Santos 82

Brasagem Forte:Fontes de aquecimento por Indução

� O seu princípio de funcionamento é baseado na passagem da corrente eléctrica de frequência elevada ( 60 a 450.000 Hz) através duma bobine ou indutor, que cria um campo magnético intenso, capaz de provocar um aumento da temperatura na peça metálica colocada nesse campo magnético.� Os indutores são feitos de acordo com a dimensão e forma das peças e são geralmente refrigerados a agua. � É um processo de aquecimento muito rápido e localizado, e os parâmetros devem por isso ser ajustados com rigor; � O metal de adição e fluxo são colocados previamente. � A qualidade da brasagem é muito homogénea, as deformações e a oxidação são mínimas e não há alteração do material de base.� É um processo muito usado na indústria automóvel, dado prestar-se à produção em série.

Guilherme Santos 83

Brasagem Forte:Fontes de aquecimento por Indução

Guilherme Santos 84

Brasagem Forte Fontes de aquecimento: Resistência eléctrica

� O princípio de funcionamento desta fonte de aquecimento é baseado na soldadura por resistência , onde uma corrente de elevada intensidade e baixa voltagem passa através das peças a brasar colocadas no secundário do transformador. O equipamento usado é semelhante, sendo os eléctrodos feitos à medida das peças, de carbono ou grafite (recomendados), ou em ligas de cobre, em tungsténio ou em molibdénio.� Utilizam-se pinças manuais ou máquinas com pedal; a pressão de aperto dos eléctrodos é um factor crítico para evitar a expulsão da solda da junta.� A solda é geralmente aplicada sob a forma lamelar ou em pó e o desoxidante deve ser bom condutor, por exemplo, dissolvendo-o em água.

Guilherme Santos 85

Brasagem Forte Fonte de aquecimento: Resistência eléctrica

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Brasagem Forte

O princípio de funcionamento desta fonte de aquecimento consiste em mergulhar as peças num banho liquido à temperatura de brasagem.

Existem duas variantes do processo:

�Imersão no metal de adição em fusão

�Imersão num banho de sais químicos fundidos

Fonte de aquecimento: Indução

Guilherme Santos 87

Brasagem Forte

� O banho de metal fundido assegura a protecção da junta contra a oxidação, sendo no entanto necessário garantir a viscosidade do fluxo.� As peças após uma boa decapagem, revestidas de fluxo e mantidas em posição, são pré-aquecidas e depois mergulhadas progressivamente no banho.� È necessário ter um particular cuidado com a possível aderência da solda à peça fora da junta, pelo que habitualmente se usa uma fita adesiva colocada nas partes que se pretende proteger.� Um sistema mecânico provoca uma agitação do metal liquido, que “banha” a peça, pelo que o processo também é conhecido por Brasagem por Onda .� Este processo permite obter uma produtividade elevada sobretudo se o sistema de alimentação e imersão das peças é automático.� É muito usado na fabricação de circuitos electrónicos .

Fonte de aquecimento: Imersão no metal fundido

Guilherme Santos 88

Brasagem Forte

Fonte de aquecimento: Imersão em sais fundidos

� Neste processo, as peças são mergulhadas com precaução num banho de sais fundidos com o metal de adição previamente colocado na junta.� O banho é aquecido por energia eléctrica e é habitual um pré-aquecimento das peças antes da imersão tanto por razões económicas como para evitar eventuais traços de humidade que poderiam provocar explosões no banho.� Os sais são misturas complexas variáveis segundo os metais a brasar, sendo vulgares cloretos de sódio, de potássio e de lítio, e fluoretos de sódio.� Os factores de sucesso deste processo são, um traçado correcto da junta, a decapagem, as dimensões e composição do banho.

Guilherme Santos 89

Brasagem por imersão

Guilherme Santos 90

Brasagem Forte

Fontes de aquecimento: Arco eléctrico

� Neste processo, pode utilizar-se eléctrodos de carvão para produzir um arco eléctrico, cujo calor desenvolvido aquece as peças e funde o metal de adição.

� Também se pode utilizar quer o processo TIG e MIG quer o Plasma com a mesma finalidade.

� Estas fontes de aquecimento são mais utilizadas em Soldobrasagem.

Guilherme Santos 91

Brasagem Forte

Guilherme Santos 92

Brasagem Forte

MEIOS DE PROTECÇÃO

FLUXOS DESOXIDANTES

ATMOSFERAS

VÁCUO

Guilherme Santos 93

Brasagem Forte

Funções dos fluxos desoxidantes

1. Reduzir, destacar da superfície dos metais de base e pôr em suspensão os óxidos e outros compostos cuja presença impeça o contacto entre a solda liquida e o metal de base;

2. Proteger o metal de adição e de base contra a oxidação do ar durante toda a operação;

3. Possuir no estado liquido uma tensão superficial tão baixa que lhe permita molhar o metal de base em boas condições;

4. Suportar a temperatura de Brasagem durante o tempo necessário, não se evaporando ou deteriorando extemporâneamente, e ter um ponto de fusão , quando não é liquido, muito próximo do ponto de fusão do metal de adição;

Guilherme Santos 94

Brasagem Forte

Funções dos Fluxos desoxidantes

5. Possuir características que permitam que o metal de adição o expulse desta;6. Não atacar excessivamente o metal de base à temperatura de

brasagem;7. Actuar no sentido de reduzir o ângulo da tensão superficial do

metal de adição liquido para que este molhe o metal de base;8. Ser facilmente eliminável após a brasagem;9. Servir de indicador de temperatura , no caso da brasagem com

maçarico, em virtude de o desoxidante começar a sua molhagem antes de ser aplicado o metal de adição;

Guilherme Santos 95

Brasagem Forte

Características dos Fluxos desoxidantes

� Temperatura de trabalho

� Tensão superficial baixa

� Viscosidade baixa

Guilherme Santos 96

Brasagem Forte

Escolha do fluxo

� Os fluxos convencionais para Brasagem são sais metálicos sólidos à temperatura ambiente.

� À medida que a temperatura de fusão baixa menor será o risco de oxidação;

� O fluxo deverá começar a fundir cerca de 50º C antes da temperatura de fusão do metal de adição, devendo no entanto ser estável à temperatura superior do intervalo de fusão da liga.

� Não existe um fluxo universal, antes vários fluxos dependentes das combinações metal de base metal de adição

Guilherme Santos 97

Brasagem Forte

Factores que influenciam a escolha do fluxo:

� Natureza do metal de adição� Tempo necessário para efectuar a operação� A forma da junta� O processo de aquecimento� Poder corrosivo do desoxidante� Facilidade de eliminar resíduos� Características da produção

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Brasagem Forte

Apresentação dos fluxos desoxidantes

Os fluxos apresentam-se geralmente sob as seguintes formas:

� Pós� Pastas� Líquidos� Fluxo gasoso

Guilherme Santos 99

Brasagem Forte

Guilherme Santos 100

Brasagem Forte

Escolha do fluxo Os fluxos, segundo a norma DIN 8511 podem ser classificados do seguinte modo:Tipo F-SH1� Utilizados a partir de 550º até 800ºC .Contém compostos de Boro e fluoretos. São usados conjuntamente com soldas com temperaturas de trabalho >600ºC.Tipo F-SH2� Utilizados para temperaturas de trabalho entre 750º e 1100ºC.Contém compostos de Boro. São usados conjuntamente com soldas com temperaturas de trabalho >800ºC.Tipo F-SH3� Desoxidantes efectivos a partir de1000ºC.Produzidos a partir de compostos de Boro, silicatos, fosfatos e similares.Tipo F-SH4� Desoxidantes efectivos entre 600º e 1000ºC.Não contém compostos de Boro.� Á base de cloretos e fluoretos. Para brasagens acima de 600ºC.

Guilherme Santos 101

Brasagem Forte

Fluxos desoxidantes

Guilherme Santos 102

Brasagem Forte

Campo de aplicação

� A Brasagem Forte aplica-se a todos os metais industriais e suas ligas;

� Mesmo os metais mais difíceis de soldar e facilmente oxidáveis como o Titânio, o Zircónio e o Berílio, utilizados nas indústrias nuclear e aeroespacial, podem ser ligados por Brasagem.

Guilherme Santos 103

Brasagem fraca

� As ligas mais frequentemente utilizadas são à base de estanho e chumbo, e antimónio, aos quais se pode adicionar para certas aplicações particulares zinco, cádmio , prata, bismuto e alumínio.

� Estas ligas possuem entre 15 e 50% de estanho;

� As ligas com maior % de estanho têm maior capacidade de molhagem;

Guilherme Santos 104

Brasagem fraca

Metais de adição

Guilherme Santos 105

Brasagem fraca

Metais de adição

� Ligas Pb-Sn� Ligas Pb-Sn-Sb� Ligas Sn-Sb� Ligas Sn-Ag� Ligas Pb-Ag� Ligas Cd-Ag� Ligas ditas “fusíveis”� Ligas para brasagem do alumínio

Guilherme Santos 106

Brasagem fraca

Fluxos desoxidantes

� Os fluxos desoxidantes devem ser capazes de dissolver os óxidos que se formam, ou que não foram eliminados durante a operação;

� Um dos mais apropriados é o cloreto duplo de zinco e amónia;

� Os desoxidantes utilizados são muito agressivos o que exige um tratamento posterior com ácido clorídrico a 1%;

� Na brasagem da folha de flandres deve usar-se desoxidantes à base de resinas;

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Brasagem fraca

Fluxos desoxidantes

Os fluxos desoxidantes para brasagem fraca são mais ou menos corrosivos consoante a natureza do material de base e são classificados em:

� Fluxos muito corrosivos

� Fluxos moderadamente corrosivos

� Fluxos não corrosivos

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Brasagem fraca

Fluxos desoxidantes corrosivos

Os fluxos corrosivos são produzidos na maior parte a partir de cloreto de zinco (ZnCl2) ao qual se adicionam outros cloretos metálicos para baixar a sua temperatura de fusão e evitar que partículas deste sal não fundidas se incorporem na junta.

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Brasagem fraca

Fluxos desoxidantes moderadamente corrosivos

Os fluxos moderadamente corrosivos são produzidos a partir de ácidos orgânicos (oleico, citrico, oxálico,etc.) de brometos e de outros compostos orgânicos como a ureia ou a glicerina. Encontram-se igualmente à venda desoxidantes contendo cloreto de zinco e de amónia em preparação orgânica (vaselina, lanolina, etc.); estes fluxos decompõem-se com o calor, pelo que a sua acção é curta; são empregados sobretudo com o maçarico.

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Brasagem fraca

Fluxos não corrosivos

Os fluxos moderadamente corrosivos são produzidos a partir de resinas de pinheiro dissolvida, após ser reduzida a pó, em álcool metílico, e à qual por vezes se adicionam substâncias activantes como clorohidrato de anilina e outros e que libertam ácido clorídrico à temperatura de molhagem.

Estes fluxos devem ser suficientemente aquecidos para que a sua decomposição seja total, caso contrário, os resíduos tornam-se fortemente corrosivos.

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Brasagem fraca

Fontes de aquecimento:

� Ferro de soldar (eléctrico, gás, gasolina, etc.) � Maçarico� Indução� Resistência� Por imersão

Guilherme Santos 112

Brasagem fraca

Fontes de aquecimento

Ferro de soldar eléctrico

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Brasagem fraca

Fontes de aquecimento

Maçarico a gasolina

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Brasagem fraca

Aplicações

� Acessórios de automóveis, motociclos e bicicletas;

� Chapas de aço revestidas (folha de flandres e chapas galvanizadas);

� Fabricação de latas para embalagem de diversos produtos (óleos, tintas, alimentos, etc.);

� Indústrias eléctrica e electrónica

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Brasagem Forte

Preparação das peças

1. A limpeza mecânica das peças

É a mais apropriada para eliminar os óxidos, sendo normalmente feita por esmerilamento, escova de arame, à lima, etc.;

Por vezes recorre-se aos ácidos clorídrico e sulfúrico para eliminar os óxidos, devendo as peças ser lavadas e secas imediatamente;

Guilherme Santos 116

Brasagem Forte

Preparação das peças

2. A limpeza química

É essencialmente uma operação de desengorduramento (óleos,massas de protecção, etc.), sendo normal a utilização de detergentes alcalinos como o fosfato trisódico, o silicato de sódio, e outros, etc.A limpeza química faz-se frequentemente por imersão das peças, após o que se deve eliminar os resíduos, que podem atacar os metais, lavando as peças em água quente e secando-as em seguida cuidadosamente.

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Brasagem

Factores que influenciam o sucesso duma operação de Brasagem

1. Concepção geral da junta (traçado, folga);2. Manutenção das peças em posição durante a operação;3. A preparação das peças (limpeza e desengorduramento);4. A escolha do fluxo desoxidante ou da atmosfera;5. A escolha do metal de adição;6. A escolha do processo de aquecimento e da temperatura de

Brasagem;7. A selecção da velocidade de aquecimento, do tempo de permanência

e da velocidade de arrefecimento;8. Limpeza das peças após Brasagem;

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Soldobrasagem

Vantagens do processo:

� A soldobrasagem comparativamente com outros processos de soldadura por fusão reduz consideravelmente as deformações;

� É um processo económico e de fácil execução;

� Recomendável quando os materiais, nomeadamente os aços ou os ferros fundidos, são difíceis de soldar;

� Soldadura de metais diferentes (ex: cobre-aço).

� O material de adição é dúctil e facilmente maquinável

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Soldobrasagem

Desvantagens do processo :

� O material de adição é normalmente mais caro;

� A resistência mecânica da soldadura é mais baixa;

� A cor do metal de base pode não ser idêntica à do metal de adição;

� Poderá ocorrer um fenómeno de corrosão galvânica;

Guilherme Santos 120

Soldobrasagem

Processos de soldadura usados em Soldobrasagem :

� Processo Oxi-Gás;

� Processo TIG;

� Processo Eléctrodo carvão;

� Processo MIG;

Guilherme Santos 121

Soldobrasagem Oxi-Gás

� O equipamento utilizado é idêntico ao usado em soldadura oxi-acetilénica;

� O metal de adição é geralmente o cobre e suas ligas (latões de soldadura);

� Os fluxos desoxidantes são os indicados anteriormente para a brasagem;

� A preparação das juntas obedece às mesmas regras da brasagem;

� O processo aplica-se praticamente a todas as ligas de ferro, de cobre de Níquel e de alumínio

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Soldobrasagem

Guilherme Santos 123

Soldobrasagem por TIG

A soldobrasagem pode ser efectuada pelo processo TIG com as seguintes vantagens:

� Simplificação da preparação da junta (limpeza e fluxo);

� Grande velocidade de execução;

� Menores deformações das peças;

� Excelente preservação da camada de zinco;

� Facilidade de automatizar o processo

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Soldobrasagem com eléctrodo de carvão

� A soldobrasagem pode ser efectuada produzindo um arco eléctrico entre dois eléctrodos de carvão ou entre um eléctrodo de carvão e a peça.

� A principal vantagem deste processo é um melhor controle da quantidade de calor a utilizar;

� A técnica operatória é semelhante à usada com o maçarico;

� A principal utilização do processo é na soldobrasagem do cobre e suas ligas, que necessitam duma grande quantidade de calor, por serem bons condutores;

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Soldobrasagem MIG

� A soldobrasagem pode ser efectuada pelo processo MIG, usando equipamentos convencionais;

� Mais recentemente utilizam-se equipamentos com arco pulsado que têm a vantagem de transmitir menos calor ás peças;

� Os metais de adição recomendados são a liga Cobre-Silício (CuSi3) e em menor escala a liga Cobre-Alumínio (CuAl8);

� O gás de protecção mais usual é o Árgon (eventualmente c/1% CO2);

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Soldobrasagem MIGPrincipais vantagens e aplicações

� Processo de soldadura flexível, que gera pouca quantidade de fumos metálicos e gases durante a sua execução;

� Não necessita de fluxos desoxidantes;

� Boa resistência à corrosão;

� Altas taxas de depósito, baixa entrega térmica e consequentemente baixa distorção;

� Soldadura manual ou automatizada;

� O MIG BRAZING tem grande aplicação na união de chapas galvanizadas e mais recentemente nas chapas finas de aço inoxidável.

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MIG BRAZING- Aspecto do cordão

Guilherme Santos 128

MIG BRAZING- Tocha soldadura

Guilherme Santos 129

Segurança e Higiene

� Protecção dos olhos e da face contra possíveis projecções, sobretudo na brasagem por resistência, por imersão e por indução.

� Riscos provenientes do uso da corrente eléctrica

� Riscos inerentes ao uso de maçaricos a gás

� Riscos provenientes dos fumos e materiais voláteis

� Riscos provenientes da utilização de produtos químicos

Guilherme Santos 130

Bibliografia

1. Processos de soldadura - Volume I

(J.F. Oliveira Santos e L. Quintino- Instituto de Soldadura e Qualidade)

2. Guide du Soudage - Tome III - Editions GEAD

3. Guia de soldadura manual-SAF-L’AIR LIQUIDE

4. Documentação técnica da Degussa e da Sempsa

5. Brasagem -UFPR