Processo de Soldadura por brasagem

Definicação de Soldadura e Brasagem


Definigao de Soldadura

A soldadura e uma opera9ao que consiste em ligar dois ou mais elementos
constitutivos de uma junta, assegurando a continuidade entre os elementos a ligar,
quer por aquecimento, quer por pressao, quer por aquecimento e pressao
conjuntamente, com ou sem emprego de metal de adigao, cuja temperatura de fusao
e variavel.


Definigao de Brasagem
A Brasagem e o mais antigo dos processos que utiliza a fusao para ligar duas pegas
metalicas. Encontraram-se vasos e joias brasadas com mais de 3000 anos.
O termo brasagem foi adoptado para designar um campo limitado da soldadura no
qual a construgao de juntas de metais iguais ou diferentes se processa depositando
materials de adigao de ponto de fusao inferior ao dos metais de base.

A norma NP - 1205 de 1976 define brasagem do seguinte mode:

"Soldadura de elementos metalicos por melo de um metal de adigao no estado
llquldo, cuja temperatura de fusao e Inferior a dos metals de base, os quals,
portanto, nao compartlclpam, na constltulgao da junta."

Na brasagem nao existe, ao contrario do que acontece nos restantes processos de
soldadura, modificagao do perfil das pegas ou juntas a unir dado que nao existe fusao
do metal de base. A ligagao e conseguida utilizando um metal com uma temperatura
de fusao mais baixa que e introduzido entre as pegas a unir,


Metal de adição

Metal de base

Fig. IV. 1 ' Junta brasada

Existem fundamentalmente tres tipos de Brasagem:

Brasagem forte
Brasagem fraca
Soldobrasagem

Segundo a mesma norma, os tres tipos de brasagem sao definidos da seguinte forma:

Brasagem forte
"Brasagem em que a temperatura de fusao do metal de adigao e superior a 450°C
(solda forte) mas inferior a temperatura de fusao das pegas a ligar. Em geral o metal
de adigao penetra por capilaridade entre as superficies das pegas a ligar."

Brasagem fraca
"Brasagem em que a temperatura de fusao do metal de adigao e inferior a 450°C
(solda fraca) e inferior a temperatura de fusao das pe?as a ligar". E um processo
identico a brasagem forte, mas os metais de adigao utilizados neste tipo de processo
sao diferentes.

Soldobrasagem

"Brasagem em que a junta, do tipo aberta, e realizada com a utilizagao de um metal
de adigao cuja temperatura de fusao e superior a 450 °C mas inferior a temperatura
de fusao das pegas a ligar, por meio de uma tecnica identica a da soldadura autogenea
por fusao."

Metal de adigao

Metal de base

Fig. IV.2 - Junta soldobrasada

FUNDAMENTOS DO PROCESSO

Na realizagao de uma junta brasada estao presentes varios fenomenos fisicos, os
quais contribuem para a realizagao da junta soldada. Esses fenomenos sao os
seguintes:

• molhagem
• tensao superficial
• capilaridade
• difusao

Molhagem

No que se refere ao primeiro fenomeno, isto e, a molhagem, pode-se dizer que urn
liquido moiha uma superficie se se estender sobre ela, em vez de formar uma gota.
De realgar que os diferentes metals sao mals ou menos favoraveis a molhagem, isto
e, tem uma malor ou menor molhabilidade. A capacldade de um liquido molhar uma
superficie constitui o seu poder molhante (Fig. IV. 3).

Liquido com baixo poder

Liquido com elevado poder
molhante

molhante

Superficie

Fig. IV.3 - Liquidos com diferentes poderes molhantes

A molhagem e dependente da tensao superficial do metal de adigao quando no estado
liquido.

Tensao Superficial

Definigao: Tensao superficial e a forga de atracgao exercida pelo metal de adigao (no
estado liquido) sobre o metal de base.
E um conceito muito usado mas pouco entendido. No processo de brasagem forte a
tensao superficial do metal de adigao e uma das condigoes a ter em conta ja que o
seu valor e muito importante neste processo. Assim, podemos explicar a tensao
superficial apresentando os seguintes exemplos:
Uma das fungoes dos detergentes da roupa e diminuir a tensao superficial da agua
em que sao dissolvidos. Com isso, diminui a tendencia de formar gotas fazendo com
que as moleculas de agua tenham maior contacto com as fibras dos tecidos. No caso
da brasagem, o metal de adigao tem que ter um comportamento identico ao do
detergente, isto e, tem que ter uma tensao superficial baixa para que se possa
espalhar sobre as superficies do metal de base em vez de formar gotas, facilitando
desta forma a penetragao do metal de adipao na junta.
O fenomeno da tensao superficial pode ainda ser facilmente posto em evidencia pela
suspensao de um cilindro metalico de um brago de uma balanga, o qual e devidamente
equilibrado pela colocagao de uma tara no outro prato da balanpa (Fig. IV. 4a)). Se
colocarmos por baixo do cilindro um recipiente, o qual e cheio progressivamente com
um liquido qualquer ate entrar em contacto com o cilindro, verifica-se o aparecimento
de determinadas forgas chamadas de "tensao superficial", as quais exercem atracgao
sobre o cilindro e provocam o desequilibrio dos pratos da balan9a (Fig. IV. 4b)).

A

CiRndro

Liquido

Liquido

a)

b)

Fig. IV 4 - Tensao superHdal

Capilaridade
A capilaridade e urn fenomeno fisico que pode ser demonstrado pela imersao de duas
placas de vidro numa tina de agua. Como se pode verificar, o nivel da agua no interior
das placas e mais alto do que na tina e tanto mais alto quanto menorforo afastamento
das placas de vidro. Esta propriedade dos liquidos e aproveitada na soldadura.
Assinn, quando o metal de adigao e levado ao ponto de fusao, penetra e expande-se
na folga existente entre as pe�as a unir, a semelhan�a da agua nas placas de vidro
(Fig. IV. 5).

Fig. IV. 5 - Capilaridade
O poder de urn metal de adigao em penetrar, por capilaridade, numa junta, entre duas
pe?as a brasar, e inversamente proporcional ao afastamento.
A figura seguinte ajuda a compreender a dificuldade das moleculas subirem, quando
o afastamento e maior.
Quando o afastamento e menor, elas entreajudam-se.

Fig. IV.6 - Efeito capilar

Difusao
A difusao consiste no deslocamento de moleculas de uma substancia para outra. Esta
propriedade verifica-se sempre que duas substancias entram em contacto.
Sempre que um metal em fusao e susceptivel de formar uma liga com o metal ou
metals das pe?as a soldar, essa llga e formada por difusao de um metal no outro e,
sobretudo do metal de base solido no metal de adigao liquido.

Metal de adi�ao

Metal de base

Fig. IV. 7 - Difusao

Liga de superficie

Preparagao das juntas

A qualidade das juntas produzidas pela brasagem depende nao so da composigao
das soldas mas tambem de estas preencherem completamente o intervalo e
estabelecerem um contacto perfeito com o metal de base.
Efetivamente, se este contacto se estabelece imperfeitamente, ou nao se estabelece
de todo, acontece que nao ha ligagao entre os metais de base e de adigao ou ela
apenas se verifica muito insuficientemente.
Em brasagem o afastamento tem grande importancia. 0 intervalo deve ser o minlmo
que permlta a penetragao da solda por capllarldade. Um intervalo excessivo pode nao
suportar a solda e esta escoa-se da junta. Alem disso, implica a existencia de uma
pelicula de solda com maior espessura e portanto, mais susceptlvel de ruptura.
Espagamentos grandes favorecem o fluxo mas dificultam a acgao capilar e vice-versa.
No Quadro IV.1, a titulo de exempio, sao indicados alguns valores de referenda para
0 espagamento, em fungao do tipo de metal de base e metal de adigao.

Quadro IV.1 - E�garmnto de brasagem para di�ntes metais de base e de adigao

Fig. IV. 8 - Juntas brasadas

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Consumíveis

MATERIAIS DE CONSUMO

Consideram-se materials de consumo, os utilizados na execugao da soldadura oxigas.
O fluxo e o metal de adigao sao os materials intervenientes na brasagem e a sua aplicação deve obedecer a uma escoiha criteriosa.
A composição do metal de adigao depende em grande parte do metal de base que se pretende soldar, enquanto que a composigao do fluxo a usar durante o processo de soldadura, depende do metal de base e do metal de adição.
De seguida apresentamos algumas das caracteristicas e formas mais comuns destes dois elementos, os quais são fundamentals para se obter uma soldadura de qualidade.


Metal de Adição

Como o nome indica, o metal de adição e o metal que se adiciona ao metal de base,
durante o processo de Brasagem e Soldobrasagem.
A escolha correcta do metal de adigao para uma determinada operagao de Brasagem
e fundamental para se obter uma junta com caracteristicas adequadas a uma dada
aplicação.
Torna-se necessaria uma cuidadosa selecgao do metal de adição conslderando as
suas caracteristicas, tendo em particular atengao a sua compatibllidade com o metal
de base.
No caso da brasagem em tubos de cobre para redes de gas, nao sao aceites ligas
fosforadas.

Fig III. 1 - Metal de adição

Caractensticas das ligas
• Baixa temperatura de fusao;
• Grande capilaridade e boa fluldez;
• Excelente liga9ao em quase todos os metais industrials;
• Boa resistencia a corrosao;
• Boas caracteristicas mecanicas;
• Na brasagem forte a liga deve ter um teor aproximado de 40% de prata (Ag).
Como resultado, estas ligas oferecem as seguintes vantagens:
• Curto tempo de aquecimento, trabalho seguro e baixo consumo de gas;
• Trabalho com precisao, deformagoes minimas;
• Consumo economico das ligas;
• Desnecessario tratamento posterior;
• Ligagao de metais de composigao muito diferente.

Caractensticas de ligas de Metal de adigao
Para que uma liga de brasagem seja compativel com um dado metal de base, dever-
se-ao ter em conta as seguintes condi?6es, as quais deverao ser obedecidas pelo
metal de adigao, isto e:

• O seu ponto de fusao deve ser inferior ao do metal de base;

• Deve molhar o metal de base;

• Deve ser capaz de produzir juntas a temperaturas tals que nao se produzam
modificagoes na estrutura e nas proprledades do metal de base;

• Nao causar excessiva erosao do metal de base pela criagao de ligas entre os dois
metais;

• Nao conter constituintes ou impurezas, os quais, formando ligas com o metal de
base, provoquem a fragilizagao da junta.

Formas comerciais de apresentagao das ligas

A forma mais comum e a da vareta nua, mas o mercado fornece hoje outras
modalidades de liga em varetas:

• Varetas revestidas de fluxo;
• Varetas ocas com fluxo no interior;
• Varetas constituidas por uma alma de solda envolvida por fluxo que, por seu turno,
e revestido com uma
camada de solda;
• Varetas tendo o fluxo incrustado a superficie em pequenas zonas igualmente
distribuidas;
• Solda em aneis;
• Solda laminada.

Fig. III.2 - Solda em vareta (a) e em anel (b)

Nos quadros seguintes referem-se alguns exemplos de ligas de metais de adigao
para:

Brasagem forte



Composigao %
(em peso)
Ag Cu Zn Cd



Intervalo de fusao
(X)



Temperatura de
trabalho (X)

Quadro III. 1 - Metal de adigao para a brasagem forte

Brasagem fraca

Estanho(Sn) - Zinco(Zn)

Cadmio(Cd) - Prata(Ag)

Estanho(SN) - Chumbo(Pb) - Prata(Ag)


Quadro III.2 - Metal de adigao para bmsagem fraca


Soldobrasagem

Cobre(Cu) - Zinco(Zn) - Estanho(Sn) - Ferro(Fe) - Niquel(Ni)


Quadro 111.3 - Metal de adigao para soldobrasagem


FLUXOS (DECAPANTES)

Em brasagem, a grande maioria das aplica?6es exige a utilizagao de um fluxo em p6,
pasta, aglomerado ou liquido que tern por fungao reduzir os oxidos superficiais das
pegas a brasar, impedir a formagao de novos oxidos e facilitar a molhagem das pegas
pelo metal de adigao. Por estas razoes se chamam tambem aos fluxos, decapantes
ou desoxidantes.

Fig. in. 3 - Fluxo em pó

Fig. III.4 - Fluxo em pasta

O fluxo tem uma composigao muito diferente consoante a natureza dos metais de
base e de adigao, bem como da temperatura de brasagem. Apos a operagao de
soldadura, os residues do fluxo e dos oxidos devem poder ser removidos facilmente.
Os fluxos de brasagem precisam, assim, de permanecer em contacto com a area a
ser brasada, para impedir a formagao de oxidos e facilitar a remo?ao de camadas ja
existentes. A viscosidade do fluxo, a temperatura de brasagem, e uma caracteristica
importante para que o metal de adigao consiga expulsar o fluxo da junta,
preenchendo-a. Outra propriedade importante e a tensao superficial do fluxo, que
tambem afecta a molhabilidade do metal de base e a penetragao do metal de adigao
na junta (capilaridade).


Caractensticas do fluxo

Um bom fluxo obedece as seguintes caractensticas:

• Ter uma composigao que impepa a forma?ao de oxidos durante a brasagem, ou que
promova a sua dissolugao e remogao. Embora nao seja a fungao principal dos fluxos
eliminar os oxidos e outros corpos estranhos que se encontram na superffcie do metal
base, sendo esta uma operagao mais da "preparagao", muitos deles exercem-na de
modo muito satisfatorio, dissolvendo ou reduzindo aquelas materias.
• Suportar a temperatura de brasagem, durante o tempo necessario, nao se
evaporando ou se deteriorando, e ter um ponto de fusao, quando nao e liquido, muito
proximo do ponto de fusao da solda.
• Possuir caracterlsticas que permitam que o metal de adigao ao penetrar na junta o
expulse desta.
• Nao atacar o metal de base, a temperatura de brasagem.
• Possuir no estado liquido uma tensao superficial tao pequena que Ihe permita molhar
francamente o metal de base.

RESUMO

A escolha correcta dos consumiveis e fundamental para a boa execugao da soldadura.
Para que um metal de adigao seja compativel com um dado metal de base, dever-se
ao ter em conta factores como o seu ponto de fusao ser inferior ao do metal de base,
de modo a garantir uma boa soldadura.
O metal de adigao pode apresentar-se de diferentes formas e varia na sua composigao
consoante o metal base utilizado. O mesmo se aplica aos fluxos em que a sua
composigao e muito diferente consoante a natureza dos metais de adigao e metal de
base.
Os fluxos necessitam, assim de permanecer em contacto com a area a ser brasada,
para impedir a formagao de oxidos e facilitar a remogao da camada ja existente.

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