Brasagem de aço carbono e aço de baixa liga

1. Material de brasagem

 (1)A brasagem de aço carbono e aço de baixa liga inclui brasagem branda e brasagem dura. A solda mais utilizada na brasagem branda é a solda de estanho-chumbo. A molhabilidade dessa solda pelo aço aumenta com o aumento do teor de estanho, portanto, soldas com alto teor de estanho devem ser utilizadas para juntas de vedação. Uma camada do composto intermetálico FeSn2 pode se formar na interface entre o estanho e o aço na solda de estanho-chumbo. Para evitar a formação desse composto, a temperatura e o tempo de brasagem devem ser controlados adequadamente. A resistência ao cisalhamento de juntas de aço carbono brasadas com diversas soldas de estanho-chumbo típicas é mostrada na Tabela 1. Dentre elas, a resistência da junta brasada com 50% em peso de estanho (SN) é a mais alta, e a resistência da junta soldada com solda sem antimônio é maior do que a soldada com antimônio.

Tabela 1: resistência ao cisalhamento de juntas de aço carbono brasadas com solda de estanho-chumbo

Na brasagem de aço carbono e aço de baixa liga, utilizam-se principalmente metais de adição como cobre puro, cobre-zinco e cobre-zinco com prata. O cobre puro possui um alto ponto de fusão e oxida facilmente o metal base durante a brasagem. É utilizado principalmente em brasagem com proteção gasosa e brasagem a vácuo. No entanto, deve-se observar que a folga entre as juntas brasadas deve ser inferior a 0,05 mm para evitar problemas de preenchimento da folga devido à boa fluidez do cobre. As juntas de aço carbono e aço de baixa liga brasadas com cobre puro apresentam alta resistência. Geralmente, a resistência ao cisalhamento varia de 150 a 215 MPa, enquanto a resistência à tração fica entre 170 e 340 MPa.

Em comparação com o cobre puro, o ponto de fusão da solda de cobre-zinco diminui devido à adição de Zn. Para evitar a evaporação do Zn durante a brasagem, por um lado, pode-se adicionar uma pequena quantidade de Si à solda de cobre-zinco; por outro lado, devem ser utilizados métodos de aquecimento rápido, como brasagem por chama, brasagem por indução e brasagem por imersão. As juntas de aço carbono e aço de baixa liga brasadas com metal de adição de cobre-zinco apresentam boa resistência e plasticidade. Por exemplo, a resistência à tração e a resistência ao cisalhamento de juntas de aço carbono brasadas com solda β-Cu62Zn atingem 420 MPa e 290 MPa, respectivamente. O ponto de fusão da solda de cobre-prata é inferior ao da solda de cobre-zinco, o que facilita a soldagem por agulha. Este metal de adição é adequado para brasagem por chama, brasagem por indução e brasagem em forno de aço carbono e aço de baixa liga, mas o teor de Zn deve ser reduzido ao máximo durante a brasagem em forno, e a taxa de aquecimento deve ser aumentada. A brasagem de aço carbono e aço de baixa liga com metal de adição de prata, cobre e zinco permite obter juntas com boa resistência e plasticidade. Os dados específicos estão listados na Tabela 2.

Tabela 2: resistência de juntas de aço de baixo carbono brasadas com solda de prata-cobre-zinco

(2) Fluxo: fluxo ou gás de proteção devem ser usados ​​para brasagem de aço carbono e aço de baixa liga. O fluxo geralmente é determinado pelo metal de adição selecionado e pelo método de brasagem. Quando se usa solda de estanho-chumbo, pode-se usar como fluxo uma mistura líquida de cloreto de zinco e cloreto de amônio ou outro fluxo especial. O resíduo desse fluxo é geralmente altamente corrosivo e a junta deve ser rigorosamente limpa após a brasagem.

Na brasagem com metal de adição de cobre-zinco, deve-se selecionar o fluxo fb301 ou fb302, ou seja, bórax ou a mistura de bórax e ácido bórico; na brasagem a chama, a mistura de borato de metila e ácido fórmico também pode ser usada como fluxo de brasagem, na qual o vapor de B2O3 desempenha o papel de removedor de película.

Quando se utiliza metal de adição para brasagem de prata, cobre e zinco, podem ser selecionados os fluxos de brasagem FB102, FB103 e FB104, que são misturas de bórax, ácido bórico e alguns fluoretos. O resíduo desse fluxo é corrosivo em certa medida e deve ser removido após a brasagem.

2. Tecnologia de brasagem

A superfície a ser soldada deve ser limpa por métodos mecânicos ou químicos para garantir a completa remoção da película de óxido e da matéria orgânica. A superfície limpa não deve ser muito áspera e não deve aderir a cavacos metálicos ou outras sujidades.

O aço carbono e o aço de baixa liga podem ser brasados ​​por diversos métodos comuns de brasagem. Durante a brasagem com chama, deve-se utilizar uma chama neutra ou ligeiramente redutora. Durante a operação, deve-se evitar ao máximo o aquecimento direto do metal de adição e do fluxo pela chama. Métodos de aquecimento rápido, como a brasagem por indução e a brasagem por imersão, são muito adequados para a brasagem de aço temperado e revenido. Ao mesmo tempo, a têmpera ou a brasagem devem ser realizadas a uma temperatura inferior à de revenido para evitar o amolecimento do metal base. Ao brasar aço de baixa liga e alta resistência em atmosfera protetora, é necessária não apenas alta pureza do gás, mas também o uso de fluxo gasoso para garantir a molhagem e o espalhamento do metal de adição na superfície do metal base.

O fluxo residual pode ser removido por métodos químicos ou mecânicos. O resíduo de fluxo de brasagem orgânico pode ser limpo com gasolina, álcool, acetona e outros solventes orgânicos; os resíduos de fluxos altamente corrosivos, como cloreto de zinco e cloreto de amônio, devem ser neutralizados em solução aquosa de NaOH e, em seguida, limpos com água quente e fria; os resíduos de ácido bórico e fluxos à base de ácido bórico são difíceis de remover e só podem ser solucionados por métodos mecânicos ou imersão prolongada em água corrente.