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<\/p>\n
Voici ce que nous allons aborder, du point de vue d'un ing\u00e9nieur\u00a0:<\/p>\n
- \n
- La physique du brasage\u00a0:<\/strong>\u00a0Nous irons au-del\u00e0 du dictionnaire pour comprendre la capillarit\u00e9 et pourquoi les m\u00e9taux de base\u00a0ne le faites pas<\/em>\u00a0fondre.<\/li>\n
- Anatomie de l'articulation :<\/strong>\u00a0Analyse approfondie des trois acteurs cl\u00e9s\u00a0: m\u00e9taux de base, m\u00e9taux d\u2019apport et flux.<\/li>\n
- Guide \u00e9tape par \u00e9tape\u00a0:<\/strong>\u00a0Les six \u00e9tapes critiques d'une op\u00e9ration de brasage r\u00e9ussie, et les points o\u00f9 les choses tournent le plus souvent mal.<\/li>\n
- Brasage vs soudage vs brasage :<\/strong>\u00a0Une comparaison claire et pratique pour vous aider \u00e0 prendre la bonne d\u00e9cision \u00e0 chaque fois.<\/li>\n
- Visite guid\u00e9e des m\u00e9thodes de brasage industriel\u00a0:<\/strong>\u00a0Du savoir-faire artisanal avec un chalumeau \u00e0 la pr\u00e9cision de haute technologie d'un four sous vide.<\/li>\n
- Concevoir pour r\u00e9ussir :<\/strong>\u00a0Comment cr\u00e9er des joints solides, fiables et faciles \u00e0 fabriquer.<\/li>\n
- S'approvisionner en toute confiance :<\/strong>\u00a0Une liste de contr\u00f4le d\u00e9taill\u00e9e pour cr\u00e9er une demande de devis qui vous permette d'obtenir des devis pr\u00e9cis et d'\u00e9liminer toute ambigu\u00eft\u00e9.<\/li>\n<\/ul>\n
Commen\u00e7ons par \u00e9tablir des bases solides comme le roc.<\/p>\n
Le principe fondamental\u00a0: comment fonctionne r\u00e9ellement le brasage<\/h2>\n
Le brasage est essentiellement un proc\u00e9d\u00e9 d'assemblage de m\u00e9taux o\u00f9 un m\u00e9tal d'apport est chauff\u00e9 au-dessus de son point de fusion et r\u00e9parti entre deux ou plusieurs pi\u00e8ces \u00e9troitement ajust\u00e9es. action capillaire<\/strong>. C'est le concept le plus important \u00e0 comprendre.<\/p>\n
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<\/p>\nAnalysons les trois conditions non n\u00e9gociables fix\u00e9es par l'American Welding Society (AWS)\u00a0:<\/p>\n
- \n
- Les m\u00e9taux de base sont chauff\u00e9s, mais jamais fondus.<\/strong>\u00a0C\u2019est la diff\u00e9rence fondamentale entre le brasage et le soudage. En soudage, on cr\u00e9e une fusion en faisant fondre les bords des mat\u00e9riaux de base, ce qui forme une pi\u00e8ce unique et continue. En brasage, l\u2019int\u00e9grit\u00e9 des m\u00e9taux de base est pr\u00e9serv\u00e9e. On cr\u00e9e en quelque sorte une \u201c colle \u201d m\u00e9tallurgique \u00e0 haute r\u00e9sistance qui lie les mat\u00e9riaux entre eux. Cette temp\u00e9rature plus basse est \u00e0 l\u2019origine de nombreux avantages cl\u00e9s du brasage, notamment une faible d\u00e9formation.<\/li>\n
- Le m\u00e9tal d'apport fond au-dessus de 450 \u00b0C (840 \u00b0F).<\/strong>\u00a0Ce seuil de temp\u00e9rature constitue la limite arbitraire, mais universellement accept\u00e9e, qui s\u00e9pare le brasage du soudage tendre, proc\u00e9d\u00e9 qui s'effectue \u00e0 plus basse temp\u00e9rature. Les alliages utilis\u00e9s en brasage sont des mat\u00e9riaux d'ing\u00e9nierie de haute qualit\u00e9 \u2014 argent, cuivre, nickel, voire alliages \u00e0 base d'or \u2014 qui permettent de r\u00e9aliser des joints d'une r\u00e9sistance exceptionnelle.<\/li>\n
- Le m\u00e9tal d'apport s'\u00e9coule par capillarit\u00e9.<\/strong>\u00a0Voil\u00e0 le secret. La capillarit\u00e9 est la tendance d'un liquide \u00e0 se concentrer dans un petit espace, m\u00eame contre la gravit\u00e9. C'est le m\u00eame ph\u00e9nom\u00e8ne qui fait remonter l'eau le long d'une feuille de papier absorbant. Pour que cela se produise lors du brasage, deux conditions sont essentielles\u00a0: les surfaces doivent \u00eatre parfaitement propres et l'\u00e9cart entre les pi\u00e8ces (le \u201c\u00a0jeu de joint\u00a0\u201d) doit \u00eatre contr\u00f4l\u00e9 avec pr\u00e9cision. Le m\u00e9tal d'apport fondu \u201c\u00a0mouille\u00a0\u201d les surfaces chaudes du m\u00e9tal de base et la tension superficielle l'attire profond\u00e9ment dans le joint, assurant ainsi une liaison compl\u00e8te et uniforme.<\/li>\n<\/ol>\n
Lorsque ces trois conditions sont r\u00e9unies, on obtient un joint bras\u00e9 non seulement \u00e9tanche, mais aussi structurellement solide. Dans de nombreux cas, un joint bras\u00e9 correctement con\u00e7u peut \u00eatre plus r\u00e9sistant que les m\u00e9taux de base eux-m\u00eames.<\/p>\n
Anatomie d'un joint bras\u00e9\u00a0: les trois \u00e9l\u00e9ments cl\u00e9s<\/h2>\n
Chaque joint bras\u00e9 est un syst\u00e8me compos\u00e9 de trois \u00e9l\u00e9ments. La d\u00e9faillance de l'un d'eux entra\u00eene la d\u00e9faillance de l'ensemble du syst\u00e8me.<\/p>\n
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<\/p>\nLes m\u00e9taux de base<\/h3>\n
Voici les composants que vous assemblez. Le principal atout du brasage est sa capacit\u00e9 \u00e0 assembler une grande vari\u00e9t\u00e9 de m\u00e9taux diff\u00e9rents, ce qui est souvent difficile, voire impossible, avec le soudage. Les m\u00e9taux de base courants que l'on rencontre chez Eptahub<\/a> inclure:<\/p>\n
- \n
- Aciers :<\/strong>\u00a0L'acier au carbone, l'acier alli\u00e9 (comme le 4140) et les aciers inoxydables (304, 316) sont tous facilement bras\u00e9s.<\/li>\n
- Le cuivre et les alliages de cuivre\u00a0:<\/strong>\u00a0Cela inclut le cuivre pur, le laiton et le bronze. Ce sont parmi les mat\u00e9riaux les plus faciles \u00e0 braser.<\/li>\n
- Alliages de nickel :<\/strong>\u00a0Des mat\u00e9riaux comme le Monel et l'Inconel sont souvent bras\u00e9s pour les applications \u00e0 haute temp\u00e9rature ou en milieu corrosif.<\/li>\n
- Carbures :<\/strong>\u00a0Une application classique du brasage consiste \u00e0 assembler une pointe en carbure de tungst\u00e8ne \u00e0 une tige d'outil en acier pour les outils de coupe ou les pi\u00e8ces d'usure.<\/li>\n<\/ul>\n
L'essentiel est de conna\u00eetre les propri\u00e9t\u00e9s de vos m\u00e9taux de base, car la temp\u00e9rature de brasage peut affecter leur traitement thermique ou leur \u00e9tat d'\u00e9crouissage.<\/p>\n
Les m\u00e9taux d'apport<\/h3>\n
Il s'agit de l'alliage qui fond et s'\u00e9coule dans le joint. Ce n'est pas un mat\u00e9riau unique\u00a0; les m\u00e9taux d'apport se d\u00e9clinent en des dizaines de formulations standard, chacune pr\u00e9sentant une combinaison unique de temp\u00e9rature de fusion, de r\u00e9sistance, de ductilit\u00e9, de r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et de co\u00fbt. Ils sont g\u00e9n\u00e9ralement sp\u00e9cifi\u00e9s par une classification AWS, telle que \u201c\u00a0BAg-7\u00a0\u201d ou \u201c\u00a0BCuP-5\u00a0\u201d.<\/p>\n
Voici les principales familles :<\/p>\n
- \n
- Produits de remplissage \u00e0 base d'argent (s\u00e9rie BAg)\u00a0:<\/strong>\u00a0Ce sont les alliages les plus polyvalents et les plus utilis\u00e9s. Ils pr\u00e9sentent des points de fusion relativement bas, d'excellentes propri\u00e9t\u00e9s d'\u00e9coulement et permettent de r\u00e9aliser des joints r\u00e9sistants et ductiles sur la plupart des m\u00e9taux (aciers, cuivres, nickel). La teneur en argent constitue un facteur de co\u00fbt important.<\/li>\n
- Charges \u00e0 base de cuivre (s\u00e9rie BCu)\u00a0:<\/strong>\u00a0Ce groupe comprend le cuivre pur et les alliages cuivre-phosphore.\n
- \n
- Cuivre pur (BCu-1) :<\/strong>\u00a0Principalement utilis\u00e9 pour le brasage de l'acier au four en atmosph\u00e8re r\u00e9ductrice. Il est tr\u00e8s \u00e9conomique.<\/li>\n
- Cuivre-phosphore (s\u00e9rie BCuP) :<\/strong>\u00a0Ce produit est indispensable pour l'assemblage cuivre-cuivre dans les secteurs du chauffage, de la ventilation, de la climatisation et de la plomberie. Le phosphore qu'il contient agit comme fluxant, ce qui \u00e9vite l'utilisation de flux suppl\u00e9mentaire pour les joints cuivre-cuivre.\u00a0Avertissement crucial\u00a0:<\/strong>\u00a0Ces produits de comblement devraient\u00a0jamais<\/em>\u00a0ne doivent pas \u00eatre utilis\u00e9s sur des alliages ferreux (acier) ou de nickel, car ils peuvent former des phosphures fragiles et provoquer une d\u00e9faillance des joints.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Charges aluminium-silicium (s\u00e9rie BAlSi)\u00a0:<\/strong>\u00a0Utilis\u00e9s sp\u00e9cifiquement pour le brasage des alliages d'aluminium, ils poss\u00e8dent une plage de fusion tr\u00e8s \u00e9troite, juste en dessous du point de fusion des m\u00e9taux de base en aluminium, ce qui exige un contr\u00f4le de temp\u00e9rature extr\u00eamement pr\u00e9cis.<\/li>\n
- Charges \u00e0 base de nickel (s\u00e9rie BNi)\u00a0:<\/strong>\u00a0Utilis\u00e9s pour des applications \u00e0 haute temp\u00e9rature et haute r\u00e9sistance, comme dans les moteurs a\u00e9rospatiaux ou pour l'assemblage d'aciers inoxydables expos\u00e9s \u00e0 la corrosion, ils conservent une excellente r\u00e9sistance \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/li>\n
- Produits de remplissage \u00e0 base d'or (s\u00e9rie BAu)\u00a0:<\/strong>\u00a0Ce sont des charges de sp\u00e9cialit\u00e9 co\u00fbteuses, utilis\u00e9es dans les applications a\u00e9rospatiales et m\u00e9dicales o\u00f9 une fiabilit\u00e9, une r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation et une ductilit\u00e9 supr\u00eames sont requises.<\/li>\n<\/ul>\n
Le flux<\/h3>\n
Si les surfaces ne sont pas parfaitement propres, le m\u00e9tal d'apport ne les mouillera pas et le joint \u00e9chouera. Le flux est essentiel \u00e0 une bonne brasure. C'est un compos\u00e9 appliqu\u00e9 sur le joint avant chauffage qui remplit trois fonctions critiques\u00a0:<\/p>\n
- \n
- Il dissout les oxydes de surface.<\/strong>\u00a0M\u00eame une pi\u00e8ce fra\u00eechement nettoy\u00e9e pr\u00e9sente une fine couche d'oxyde invisible. Le flux \u00e9limine chimiquement cette couche par chauffage de la pi\u00e8ce.<\/li>\n
- Il emp\u00eache la r\u00e9oxydation.<\/strong>\u00a0Lorsqu'on chauffe la pi\u00e8ce \u00e0 l'air libre, elle tend \u00e0 former de nouveaux oxydes plus \u00e9pais. Une couche de flux prot\u00e8ge la zone de jonction de l'atmosph\u00e8re.<\/li>\n
- Elle favorise l'humidification.<\/strong>\u00a0En fournissant une surface propre et exempte d'oxyde, le flux aide le m\u00e9tal d'apport fondu \u00e0 s'\u00e9taler et \u00e0 s'\u00e9couler en douceur dans le joint.<\/li>\n<\/ol>\n
Les flux se pr\u00e9sentent sous forme de p\u00e2te, de poudre et de liquide et doivent \u00eatre adapt\u00e9s aux m\u00e9taux de base, au m\u00e9tal d'apport et \u00e0 la plage de temp\u00e9ratures de brasage. Par exemple, un flux con\u00e7u pour le brasage \u00e0 l'argent de l'acier ne conviendra pas au brasage de l'aluminium. Apr\u00e8s le brasage, il est absolument essentiel d'\u00e9liminer tout r\u00e9sidu de flux, car la plupart sont corrosifs et peuvent attaquer le joint \u00e0 la longue.<\/p>\n
Le seul moment o\u00f9 vous pouvez g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9viter le flux est pendant brasage au four<\/strong> dans une atmosph\u00e8re contr\u00f4l\u00e9e (comme le vide ou l'hydrog\u00e8ne pur), o\u00f9 l'atmosph\u00e8re elle-m\u00eame emp\u00eache l'oxydation.<\/p>\n
Le processus de brasage \u00e9tape par \u00e9tape\u00a0: pr\u00e9sentation des six \u00e9tapes<\/h2>\n
Un joint bras\u00e9 parfait est le fruit d'un processus rigoureux et s\u00e9quentiel. En tant qu'ing\u00e9nieur charg\u00e9 de l'approvisionnement d'un assemblage bras\u00e9, la compr\u00e9hension de ces \u00e9tapes vous permet d'appr\u00e9cier les facteurs influen\u00e7ant le co\u00fbt et la qualit\u00e9.<\/p>\n
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<\/p>\n\u00c9tape 1 : Concevoir un joint appropri\u00e9<\/h3>\n
Le succ\u00e8s ou l'\u00e9chec commence sur l'\u00e9cran de CAO. Le brasage reposant sur la capillarit\u00e9, l'espace entre les pi\u00e8ces (le brasage) est crucial. d\u00e9gagement articulaire<\/strong>\u2014est le param\u00e8tre de conception le plus critique.<\/p>\n
- \n
- La r\u00e8gle d'or des soldes :<\/strong>\u00a0Pour la plupart des m\u00e9taux d'apport courants, le jeu id\u00e9al entre les joints \u00e0 la temp\u00e9rature de brasage est de\u00a00,025 mm \u00e0 0,127 mm (0,001\u2033 \u00e0 0,005\u2033)<\/strong>.<\/li>\n
- Pourquoi cette gamme ?<\/strong>\n
- \n
- Trop serr\u00e9 (<0,025 mm) :<\/strong>\u00a0Le m\u00e9tal d'apport fondu peine \u00e0 p\u00e9n\u00e9trer le joint, ce qui entra\u00eene la formation de vides.<\/li>\n
- Trop l\u00e2che (>0,127 mm) :<\/strong>\u00a0La force de capillarit\u00e9 dispara\u00eet. Le mat\u00e9riau de remplissage ne pourra pas combler compl\u00e8tement l'espace, et le joint obtenu sera peu r\u00e9sistant en raison de sa structure \u00e9paisse, semblable \u00e0 une pi\u00e8ce moul\u00e9e.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- La dilatation thermique est essentielle :<\/strong>\u00a0N'oubliez pas que ce d\u00e9gagement est sp\u00e9cifi\u00e9\u00a0\u00e0 la temp\u00e9rature de brasage<\/em>. Si vous assemblez deux mat\u00e9riaux diff\u00e9rents (par exemple, une goupille en acier dans un bloc de cuivre), vous devez tenir compte de leurs coefficients de dilatation thermique diff\u00e9rents. Le cuivre se dilatera davantage que l'acier lorsqu'il sera chauff\u00e9. Le jeu \u00e0 froid, \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, doit \u00eatre calcul\u00e9 de mani\u00e8re \u00e0 obtenir le jeu \u00e0 chaud souhait\u00e9.<\/li>\n
- Types d'articulations\u00a0:<\/strong>\u00a0Le type le plus courant est un\u00a0joint \u00e0 recouvrement<\/strong>, l\u00e0 o\u00f9 une pi\u00e8ce chevauche l'autre. Cela offre une grande surface de brasage, maximisant ainsi la r\u00e9sistance. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, pour un assemblage aussi r\u00e9sistant que la pi\u00e8ce la plus faible, la longueur de chevauchement doit \u00eatre au moins trois fois sup\u00e9rieure \u00e0 l'\u00e9paisseur de la pi\u00e8ce la plus fine.\u00a0joint de bout<\/strong>\u00a0(de bout en bout) est plus simple mais offre une surface de liaison beaucoup plus petite et est g\u00e9n\u00e9ralement plus faible.<\/li>\n<\/ul>\n
\u00c9tape 2 : Nettoyer m\u00e9ticuleusement les surfaces<\/h3>\n
Je le r\u00e9p\u00e8te : La plupart des \u00e9checs de brasage sont imputables \u00e0 un nettoyage insuffisant.<\/strong> Les surfaces \u00e0 assembler doivent \u00eatre parfaitement exemptes d'huile, de graisse, de liquide de coupe, de salet\u00e9, de calamine et d'oxydes. Le m\u00e9tal d'apport n'adh\u00e9rera pas \u00e0 une surface contamin\u00e9e.<\/p>\n
- \n
- Nettoyage chimique :<\/strong>\u00a0Cette premi\u00e8re \u00e9tape vise \u00e0 \u00e9liminer les contaminants organiques. Des solvants, un d\u00e9graissage \u00e0 la vapeur ou des solutions de nettoyage alcalines sont utilis\u00e9s pour \u00e9liminer les huiles et les graisses.<\/li>\n
- Nettoyage m\u00e9canique :<\/strong>\u00a0Cette \u00e9tape consiste \u00e0 \u00e9liminer les oxydes et le tartre. Le pon\u00e7age \u00e0 la toile abrasive, le brossage m\u00e9tallique (avec une brosse en acier inoxydable, jamais en acier au carbone) ou le grenaillage sont des m\u00e9thodes courantes. On obtient ainsi une surface propre et active, pr\u00eate \u00e0 recevoir le flux et le mastic.<\/li>\n<\/ul>\n
\u00c9tape 3\u00a0: Appliquer le flux et assembler<\/h3>\n
Une fois les pi\u00e8ces propres, appliquez le flux sur la zone de jointure d\u00e8s que possible. D\u00e9posez une couche fine et uniforme sur les deux composants. Le flux prot\u00e8ge les pi\u00e8ces lors de leur assemblage et de leur chauffage.<\/p>\n
Les composants sont ensuite assembl\u00e9s. La conception devrait id\u00e9alement \u00eatre auto-fixation<\/strong>, On utilise des goupilles, des \u00e9paulements ou des ajustements serr\u00e9s pour maintenir les pi\u00e8ces correctement align\u00e9es et avec le jeu requis. Si des fixations externes sont n\u00e9cessaires, elles doivent \u00eatre con\u00e7ues pour minimiser le contact avec l'assemblage et \u00eatre fabriqu\u00e9es dans un mat\u00e9riau (comme l'acier inoxydable ou la c\u00e9ramique) qui ne sera pas bras\u00e9 aux pi\u00e8ces.<\/p>\n
Le produit de remplissage m\u00e9tal<\/a> Le mat\u00e9riau d'apport est souvent pr\u00e9-appliqu\u00e9 \u00e0 ce stade sous forme d'anneau m\u00e9tallique, de cale ou de p\u00e2te. Ceci garantit la quantit\u00e9 ad\u00e9quate de mat\u00e9riau d'apport et permet une meilleure reproductibilit\u00e9 du processus, notamment en brasage au four ou par induction.<\/p>\n
\u00c9tude de cas\u00a0: Fuite d\u2019un serpentin de climatisation<\/strong><\/h2>\n
- \n
- Le sc\u00e9nario :<\/strong>\u00a0Un fabricant de climatiseurs commerciaux constatait un taux de d\u00e9faillance \u00e9lev\u00e9 lors du test de pression final de ses serpentins d'\u00e9vaporateur. Ces serpentins \u00e9taient compos\u00e9s de centaines de tubes de cuivre bras\u00e9s sur deux grandes plaques tubulaires en acier. Environ un ensemble sur cinq pr\u00e9sentait une fuite lente.<\/li>\n
- L'hypoth\u00e8se initiale\u00a0:<\/strong>\u00a0Les op\u00e9rateurs de la ligne de brasage manuel au chalumeau \u00e9taient tenus responsables de leur mauvaise technique. La direction envisageait un investissement massif dans des cellules de brasage automatis\u00e9es.<\/li>\n
- Notre enqu\u00eate :<\/strong>\u00a0On nous a demand\u00e9 d'auditer le processus avant tout investissement. Nous avons examin\u00e9 la ligne de production de A \u00e0 Z. Les op\u00e9rateurs \u00e9taient tr\u00e8s qualifi\u00e9s, la conception des joints \u00e9tait bonne et l'application du flux correcte. Le probl\u00e8me ne r\u00e9sidait pas dans l'\u00e9tape de chauffage finale, mais plus t\u00f4t. Les tubes en cuivre, provenant du fournisseur, \u00e9taient brillants et propres. En revanche, les plaques tubulaires en acier, d\u00e9coup\u00e9es au laser, pr\u00e9sentaient une fine couche d'oxyde, r\u00e9sistante et presque invisible, autour de chaque trou. Le nettoyage avant brasage se limitait \u00e0 un simple essuyage au solvant.<\/li>\n
- La cause profonde :<\/strong>\u00a0Le solvant \u00e9liminait toute trace d'huile, mais restait totalement inefficace contre la couche d'oxyde pr\u00e9sente sur l'acier. Lors du chauffage, le flux s'\u00e9puisait en tentant de dissoudre cette \u00e9paisse couche d'oxyde, ne laissant aucune protection pour le joint lors de l'introduction du m\u00e9tal d'apport. Ce dernier ne pouvait pas mouiller correctement l'acier, ce qui entra\u00eenait la formation de minuscules vides intermittents, \u00e0 l'origine des fuites.<\/li>\n
- La solution simple\u00a0:<\/strong>\u00a0Nous avons mis en place une nouvelle \u00e9tape imm\u00e9diatement apr\u00e8s le nettoyage au solvant. Un op\u00e9rateur utilisait une simple brosse abrasive rotative pour poncer rapidement l'int\u00e9rieur de chaque trou des plaques tubulaires en acier. Cette op\u00e9ration, qui prenait moins de 10 secondes par trou, permettait d'obtenir une surface propre et exempte d'oxyde.<\/li>\n
- Le r\u00e9sultat :<\/strong>\u00a0Le taux de fuite a chut\u00e9 de 201 TP3T \u00e0 moins de 0,51 TP3T en une semaine. L'entreprise a \u00e9conomis\u00e9 des millions en \u00e9vitant une automatisation superflue et en se concentrant sur l'\u00e9tape fondamentale du processus\u00a0: un nettoyage ad\u00e9quat. Ce cas illustre parfaitement comment une compr\u00e9hension approfondie du processus permet de r\u00e9soudre des probl\u00e8mes complexes gr\u00e2ce \u00e0 des solutions simples et cibl\u00e9es.<\/li>\n<\/ul>\n
\u00c9tape 4 : Chauffer l'ensemble uniform\u00e9ment<\/h3>\n
Il est temps maintenant de chauffer. L'objectif est de chauffer l'ensemble de mani\u00e8re uniforme et \u00e9tendue \u00e0 la temp\u00e9rature de brasage. La m\u00e9thode employ\u00e9e (chalumeau, four, induction) d\u00e9terminera la mise en \u0153uvre, mais le principe reste le m\u00eame.<\/p>\n
Lorsqu'on utilise un chalumeau, la flamme doit \u00eatre dirig\u00e9e vers la pi\u00e8ce la plus \u00e9paisse afin de chauffer uniform\u00e9ment toute la zone de joint. On chauffe ainsi les m\u00e9taux de base, qui font fondre le m\u00e9tal d'apport. Il ne faut jamais diriger la flamme directement vers le m\u00e9tal d'apport. directement au niveau du m\u00e9tal d'apport<\/a> Une erreur fr\u00e9quente consiste \u00e0 faire fondre le mastic sur un joint qui n'est pas suffisamment chaud pour qu'il coule, ce qui donne une mauvaise adh\u00e9rence.<\/p>\n
\u00c9tape 5\u00a0: Appliquer le m\u00e9tal d\u2019apport (s\u2019il n\u2019est pas d\u00e9j\u00e0 plac\u00e9).<\/h3>\n
Une fois que l'assemblage a atteint la temp\u00e9rature ad\u00e9quate (souvent indiqu\u00e9e par le flux qui devient clair et liquide), le m\u00e9tal d'apport est introduit au bord du joint. Si la temp\u00e9rature et les conditions sont optimales, la capillarit\u00e9 aspirera instantan\u00e9ment le m\u00e9tal d'apport fondu \u00e0 travers tout le joint. On observe alors souvent un cordon de soudure brillant et r\u00e9gulier de l'autre c\u00f4t\u00e9, signe visuel d'une brasure r\u00e9ussie.<\/p>\n
\u00c9tape 6\u00a0: Refroidir, nettoyer et inspecter<\/h3>\n
Une fois le m\u00e9tal d'apport fondu, l'assemblage doit \u00eatre refroidi. Pour de nombreux mat\u00e9riaux, un refroidissement \u00e0 l'air suffit. La trempe \u00e0 l'eau est possible pour certains alliages, mais elle risque de provoquer un choc thermique et des fissures sur d'autres.<\/p>\n
Une fois la pi\u00e8ce refroidie, l'\u00e9tape finale et cruciale consiste \u00e0 \u00e9liminer tout flux r\u00e9siduel<\/strong>. Comme indiqu\u00e9, la plupart des flux sont corrosifs. Le trempage dans l'eau chaude, suivi d'un brossage, est la m\u00e9thode la plus courante. La pi\u00e8ce est ensuite inspect\u00e9e visuellement afin de v\u00e9rifier la pr\u00e9sence d'un cordon de soudure complet autour du joint. Si le cahier des charges l'exige, elle peut \u00eatre soumise \u00e0 des essais de pression, d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 ou \u00e0 un contr\u00f4le non destructif tel qu'une radiographie.<\/p>\n
Le grand d\u00e9bat\u00a0: brasage, soudage ou soudure\u00a0?<\/h2>\n
L'une des questions que je pose le plus souvent aux designers est de les aider \u00e0 choisir entre ces trois proc\u00e9d\u00e9s d'assemblage principaux. Faire le bon choix d\u00e8s le d\u00e9but du cycle de conception permet d'\u00e9conomiser \u00e9norm\u00e9ment de temps, d'argent et de soucis par la suite. Tous ces proc\u00e9d\u00e9s permettent d'assembler du m\u00e9tal, mais ils diff\u00e8rent consid\u00e9rablement en termes de temp\u00e9rature, de r\u00e9sistance et d'impact sur les mat\u00e9riaux de base.<\/p>\n
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<\/p>\nComparons-les en d\u00e9tail.<\/p>\n
Tableau 1\u00a0: Brasage vs. Soudage vs. Soudage m\u00e9tallique \u2013 Une comparaison technique pour les ing\u00e9nieurs<\/strong><\/p>\n
\n\n
\n Fonctionnalit\u00e9<\/th>\n Soudure<\/strong><\/th>\n Brasage<\/strong><\/th>\n Soudage<\/strong><\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n\n \n D\u00e9finition de la temp\u00e9rature<\/strong><\/td>\n Le m\u00e9tal d'apport fond\u00a0en dessous de 450 \u00b0C (840 \u00b0F)<\/strong>.<\/td>\n Le m\u00e9tal d'apport fond\u00a0au-dessus de 450 \u00b0C (840 \u00b0F)<\/strong>.<\/td>\n Chaleurs \u00e0 la\u00a0point de fusion des m\u00e9taux de base<\/strong>.<\/td>\n<\/tr>\n \n Effet sur les m\u00e9taux de base<\/strong><\/td>\n Les m\u00e9taux de base ne fondent pas. L'effet thermique est minimal.<\/td>\n Les m\u00e9taux de base ne sont pas fondus.<\/strong>\u00a0Le cycle thermique est important et peut affecter les traitements thermiques, mais il \u00e9vite les contraintes li\u00e9es \u00e0 la fusion et \u00e0 la solidification.<\/td>\n Les m\u00e9taux de base sont fondus et fusionn\u00e9s ensemble.<\/strong>\u00a0Cela cr\u00e9e une structure continue mais induit des contraintes thermiques importantes, une distorsion et une grande zone affect\u00e9e thermiquement (ZAT).<\/td>\n<\/tr>\n \n Force articulaire r\u00e9sultante<\/strong><\/td>\n Faible.<\/strong>\u00a0Elle se situe g\u00e9n\u00e9ralement entre 15 et 150 MPa (2\u00a0000 \u00e0 22\u00a0000 psi). Elle repose sur des alliages faibles, adapt\u00e9s aux basses temp\u00e9ratures.<\/td>\n Haut.<\/strong>\u00a0La r\u00e9sistance \u00e0 la traction se situe g\u00e9n\u00e9ralement entre 275 et 825 MPa (40\u00a0000 \u00e0 120\u00a0000 psi). Un joint bien con\u00e7u est souvent plus r\u00e9sistant que les m\u00e9taux qui le composent.<\/td>\n Le plus haut.<\/strong>\u00a0La r\u00e9sistance de l'assemblage est g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quivalente ou sup\u00e9rieure \u00e0 celle des m\u00e9taux de base.<\/td>\n<\/tr>\n \n Action capillaire<\/strong><\/td>\n Oui, utilis\u00e9 pour remplir le joint.<\/td>\n Oui, c'est le m\u00e9canisme principal<\/strong>\u00a0pour r\u00e9partir le m\u00e9tal d'apport dans tout le joint.<\/td>\n Non.<\/strong>\u00a0Le m\u00e9tal d'apport (le cas \u00e9ch\u00e9ant) est d\u00e9pos\u00e9 directement dans le joint. Le proc\u00e9d\u00e9 repose sur la fusion, et non sur la capillarit\u00e9.<\/td>\n<\/tr>\n \n Assemblage de m\u00e9taux dissemblables<\/strong><\/td>\n Bien.<\/strong>\u00a0Id\u00e9al pour assembler des m\u00e9taux ayant des points de fusion tr\u00e8s diff\u00e9rents, comme le cuivre et le laiton.<\/td>\n Excellent.<\/strong>\u00a0C'est l\u00e0 un avantage majeur du brasage. C'est le proc\u00e9d\u00e9 de pr\u00e9dilection pour assembler l'acier au cuivre, le carbure \u00e0 l'acier ou l'aluminium au cuivre.<\/td>\n Difficile et souvent impossible.<\/strong>\u00a0L'incompatibilit\u00e9 m\u00e9tallurgique peut engendrer des compos\u00e9s interm\u00e9talliques fragiles \u00e0 la ligne de fusion, provoquant la rupture de l'assemblage. Cela n\u00e9cessite des techniques sp\u00e9cialis\u00e9es et l'application de couches de liaison.<\/td>\n<\/tr>\n \n Distorsion thermique et contrainte<\/strong><\/td>\n Tr\u00e8s faible.<\/strong>\u00a0Son faible apport de chaleur le rend id\u00e9al pour les composants d\u00e9licats et sensibles \u00e0 la chaleur.<\/td>\n Faible.<\/strong>\u00a0La chaleur est appliqu\u00e9e de mani\u00e8re plus uniforme et \u00e0 une temp\u00e9rature plus basse qu'en soudage. Le brasage au four, en particulier, minimise les d\u00e9formations en chauffant l'ensemble \u00e0 une vitesse contr\u00f4l\u00e9e.<\/td>\n Haut.<\/strong>\u00a0La chaleur intense et localis\u00e9e d'un arc ou d'une flamme cr\u00e9e des gradients thermiques importants, entra\u00eenant des d\u00e9formations, des distorsions et des contraintes r\u00e9siduelles \u00e9lev\u00e9es pouvant n\u00e9cessiter un traitement thermique apr\u00e8s soudage.<\/td>\n<\/tr>\n \n Applications typiques<\/strong><\/td>\n \u00c9lectronique (circuits imprim\u00e9s), plomberie basse pression, vitraux, bijoux.<\/td>\n Conduites de carburant a\u00e9rospatiales, ensembles de CVC, outils de coupe en carbure, \u00e9changeurs de chaleur, cadres de v\u00e9los, instruments de musique.<\/td>\n Charpentes m\u00e9talliques, r\u00e9servoirs sous pression, ch\u00e2ssis automobiles, construction navale, pipelines, fabrication d'\u00e9quipements lourds.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n R\u00e9sum\u00e9 du processus d\u00e9cisionnel de l'ing\u00e9nieur\u00a0:<\/h4>\n
- \n
- Quand choisir le soudage\u00a0:<\/strong>\u00a0Privil\u00e9giez le soudage lorsque vous exigez une r\u00e9sistance maximale de l'assemblage, pour assembler des pi\u00e8ces \u00e9paisses (plusieurs millim\u00e8tres) et pour travailler avec des m\u00e9taux similaires ou identiques. Si la pi\u00e8ce est un \u00e9l\u00e9ment structurel principal d'un pont ou d'un r\u00e9cipient sous pression, le soudage est la solution. Soyez pr\u00eat \u00e0 g\u00e9rer d'importantes d\u00e9formations thermiques et des contraintes r\u00e9siduelles.<\/li>\n
- Quand choisir le brasage\u00a0:<\/strong>\u00a0Choisissez le brasage lorsque vous avez besoin d'un joint solide et \u00e9tanche et qu'une ou plusieurs des conditions suivantes s'appliquent\u00a0:\n
- \n
- Vous rejoignez\u00a0m\u00e9taux dissemblables<\/strong>.<\/li>\n
- Vous devez\u00a0minimiser la distorsion thermique<\/strong>\u00a0sur un assemblage de pr\u00e9cision.<\/li>\n
- Vous rejoignez\u00a0sections \u00e0 parois minces<\/strong>\u00a0qui serait d\u00e9truit par soudure.<\/li>\n
- La g\u00e9om\u00e9trie de l'assemblage est complexe ou pr\u00e9sente\u00a0articulations multiples<\/strong>\u00a0qui peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9s simultan\u00e9ment dans un four.<\/li>\n
- La pi\u00e8ce n\u00e9cessite une\u00a0joint propre et net<\/strong>\u00a0sans post-traitement.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Quand choisir la soudure\u00a0:<\/strong>\u00a0Privil\u00e9giez le brasage pour les applications \u00e0 faible contrainte et \u00e0 basse temp\u00e9rature. Pour assembler des composants sur un circuit imprim\u00e9 ou sceller une jointure non structurelle, le brasage assure une liaison suffisante avec un apport de chaleur minimal.<\/li>\n<\/ul>\n
Choisir son arme : un tour d'horizon des m\u00e9thodes de brasage industriel<\/h2>\n
Le mode de chauffage d'un assemblage est une variable de processus essentielle. Le choix de la m\u00e9thode de chauffage influe sur tout, de la qualit\u00e9 de l'assemblage au co\u00fbt et \u00e0 la rapidit\u00e9 de production.<\/p>\n
Brasage \u00e0 la flamme<\/h3>\n
Il s'agit de la m\u00e9thode manuelle la plus courante. Un op\u00e9rateur utilise un chalumeau portatif, g\u00e9n\u00e9ralement aliment\u00e9 par un m\u00e9lange oxyac\u00e9tyl\u00e9nique ou gaz naturel\/air, pour chauffer les pi\u00e8ces et faire couler le m\u00e9tal d'apport.<\/p>\n
- \n
- Avantages :<\/strong>\u00a0Extr\u00eamement polyvalente, n\u00e9cessitant un faible investissement initial, portable et id\u00e9ale pour les r\u00e9parations ou la r\u00e9alisation de prototypes uniques, cette machine permet, gr\u00e2ce \u00e0 un op\u00e9rateur qualifi\u00e9, de braser des g\u00e9om\u00e9tries complexes difficiles \u00e0 r\u00e9aliser par d'autres m\u00e9thodes.<\/li>\n
- Inconv\u00e9nients :<\/strong>\u00a0Extr\u00eamement d\u00e9pendant des comp\u00e9tences de l'op\u00e9rateur.<\/strong>\u00a0La surchauffe est un risque courant, pouvant endommager les m\u00e9taux de base ou provoquer l'\u00e9vaporation d'\u00e9l\u00e9ments de l'alliage d'apport. L'homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 d'une pi\u00e8ce \u00e0 l'autre peut s'av\u00e9rer difficile. Ce proc\u00e9d\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement d\u00e9conseill\u00e9 pour production \u00e0 grande \u00e9chelle<\/a>.<\/li>\n
- Id\u00e9al pour :<\/strong>\u00a0Assemblages en petites s\u00e9ries, pi\u00e8ces volumineuses ou de forme complexe, r\u00e9parations sur le terrain et prototypage.<\/li>\n<\/ul>\n
brasage au four<\/h3>\n
Dans ce proc\u00e9d\u00e9, l'ensemble complet, avec le m\u00e9tal d'apport pr\u00e9-positionn\u00e9, est introduit dans un four. Le four est ensuite rempli d'une atmosph\u00e8re contr\u00f4l\u00e9e et chauff\u00e9 selon un cycle pr\u00e9cis et pr\u00e9programm\u00e9.<\/p>\n
- \n
- L'atmosph\u00e8re est essentielle :<\/strong>\u00a0L'atmosph\u00e8re emp\u00eache l'oxydation, \u00e9liminant ainsi le besoin de fondant. Les atmosph\u00e8res courantes comprennent\u00a0:\n
- Inconv\u00e9nients :<\/strong>\u00a0Extr\u00eamement d\u00e9pendant des comp\u00e9tences de l'op\u00e9rateur.<\/strong>\u00a0La surchauffe est un risque courant, pouvant endommager les m\u00e9taux de base ou provoquer l'\u00e9vaporation d'\u00e9l\u00e9ments de l'alliage d'apport. L'homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 d'une pi\u00e8ce \u00e0 l'autre peut s'av\u00e9rer difficile. Ce proc\u00e9d\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement d\u00e9conseill\u00e9 pour production \u00e0 grande \u00e9chelle<\/a>.<\/li>\n
- Vous devez\u00a0minimiser la distorsion thermique<\/strong>\u00a0sur un assemblage de pr\u00e9cision.<\/li>\n
- Quand choisir le brasage\u00a0:<\/strong>\u00a0Choisissez le brasage lorsque vous avez besoin d'un joint solide et \u00e9tanche et qu'une ou plusieurs des conditions suivantes s'appliquent\u00a0:\n
- L'hypoth\u00e8se initiale\u00a0:<\/strong>\u00a0Les op\u00e9rateurs de la ligne de brasage manuel au chalumeau \u00e9taient tenus responsables de leur mauvaise technique. La direction envisageait un investissement massif dans des cellules de brasage automatis\u00e9es.<\/li>\n
- Nettoyage m\u00e9canique :<\/strong>\u00a0Cette \u00e9tape consiste \u00e0 \u00e9liminer les oxydes et le tartre. Le pon\u00e7age \u00e0 la toile abrasive, le brossage m\u00e9tallique (avec une brosse en acier inoxydable, jamais en acier au carbone) ou le grenaillage sont des m\u00e9thodes courantes. On obtient ainsi une surface propre et active, pr\u00eate \u00e0 recevoir le flux et le mastic.<\/li>\n<\/ul>\n
- Trop l\u00e2che (>0,127 mm) :<\/strong>\u00a0La force de capillarit\u00e9 dispara\u00eet. Le mat\u00e9riau de remplissage ne pourra pas combler compl\u00e8tement l'espace, et le joint obtenu sera peu r\u00e9sistant en raison de sa structure \u00e9paisse, semblable \u00e0 une pi\u00e8ce moul\u00e9e.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Pourquoi cette gamme ?<\/strong>\n
- Il emp\u00eache la r\u00e9oxydation.<\/strong>\u00a0Lorsqu'on chauffe la pi\u00e8ce \u00e0 l'air libre, elle tend \u00e0 former de nouveaux oxydes plus \u00e9pais. Une couche de flux prot\u00e8ge la zone de jonction de l'atmosph\u00e8re.<\/li>\n
- Cuivre-phosphore (s\u00e9rie BCuP) :<\/strong>\u00a0Ce produit est indispensable pour l'assemblage cuivre-cuivre dans les secteurs du chauffage, de la ventilation, de la climatisation et de la plomberie. Le phosphore qu'il contient agit comme fluxant, ce qui \u00e9vite l'utilisation de flux suppl\u00e9mentaire pour les joints cuivre-cuivre.\u00a0Avertissement crucial\u00a0:<\/strong>\u00a0Ces produits de comblement devraient\u00a0jamais<\/em>\u00a0ne doivent pas \u00eatre utilis\u00e9s sur des alliages ferreux (acier) ou de nickel, car ils peuvent former des phosphures fragiles et provoquer une d\u00e9faillance des joints.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Charges \u00e0 base de cuivre (s\u00e9rie BCu)\u00a0:<\/strong>\u00a0Ce groupe comprend le cuivre pur et les alliages cuivre-phosphore.\n
- Le cuivre et les alliages de cuivre\u00a0:<\/strong>\u00a0Cela inclut le cuivre pur, le laiton et le bronze. Ce sont parmi les mat\u00e9riaux les plus faciles \u00e0 braser.<\/li>\n
- Le m\u00e9tal d'apport fond au-dessus de 450 \u00b0C (840 \u00b0F).<\/strong>\u00a0Ce seuil de temp\u00e9rature constitue la limite arbitraire, mais universellement accept\u00e9e, qui s\u00e9pare le brasage du soudage tendre, proc\u00e9d\u00e9 qui s'effectue \u00e0 plus basse temp\u00e9rature. Les alliages utilis\u00e9s en brasage sont des mat\u00e9riaux d'ing\u00e9nierie de haute qualit\u00e9 \u2014 argent, cuivre, nickel, voire alliages \u00e0 base d'or \u2014 qui permettent de r\u00e9aliser des joints d'une r\u00e9sistance exceptionnelle.<\/li>\n
- Anatomie de l'articulation :<\/strong>\u00a0Analyse approfondie des trois acteurs cl\u00e9s\u00a0: m\u00e9taux de base, m\u00e9taux d\u2019apport et flux.<\/li>\n