A brasagem é um processo de união de metais amplamente utilizado em ar condicionado e refrigeração, HVAC, componentes automotivos, trocadores de calor, equipamentos elétricos e fabricação de tubulações industriais. Funciona fundindo um metal de adição e usando ação capilar para preencher a lacuna entre os metais básicos, formando uma junta estável.
Ao contrário da soldagem por fusão, os metais básicos geralmente não derretem durante a brasagem. Portanto, a brasagem oferece vantagens como menor deformação, adequação para união de metais diferentes e melhor aparência da junta. No entanto, se a seleção do material, a preparação da superfície, a folga da junta, o método de aquecimento ou os parâmetros do processo não forem controlados adequadamente, vários defeitos de brasagem poderão ocorrer.
Defeitos comuns de brasagem incluem juntas fracas, brasagem incompleta, fluxo deficiente de metal de adição, porosidade, inclusões de escória, rachaduras, superaquecimento, oxidação severa, acúmulo excessivo de metal de adição-e vazamento pós{1}}brasagem. Esses problemas afetam não apenas a aparência do produto, mas também a resistência das juntas, o desempenho da vedação, a condutividade elétrica e a vida útil.
1. Articulações fracas
Juntas fracas são um dos problemas mais comuns de brasagem. Eles ocorrem quando o metal de adição parece estar aderido à superfície da junta, mas não formou uma ligação metalúrgica adequada com o metal base. Uma junta fraca tem baixa resistência e pode falhar sob carga ou durante testes de vazamento.
As principais causas incluem óleo, camadas de óxido ou impurezas na superfície do metal base, umedecimento deficiente do metal de adição, fluxo inadequado, temperatura de aquecimento insuficiente ou tempo de aquecimento muito curto. Para materiais como tubos de cobre, peças de aço e peças de aço inoxidável, se a superfície não for devidamente limpa, o metal de adição não poderá se espalhar completamente.
Para resolver esse problema, o primeiro passo é a limpeza adequada da pré-brasagem para remover óleo, óxidos, umidade e resíduos de processamento. Em segundo lugar, o metal de adição e o fluxo devem corresponder aos materiais de base. Durante o aquecimento, a área da junta deve atingir a temperatura necessária para o fluxo do metal de adição, em vez de apenas derreter o metal de adição na superfície. Para produção em massa, recomenda-se aquecimento automatizado e controle de temperatura para melhorar a estabilidade do processo.
2. Brasagem Incompleta
A brasagem incompleta significa que algumas áreas da junta não estão totalmente preenchidas com metal de adição, resultando em uma conexão incompleta. Para tubulações de ar condicionado e refrigeração, trocadores de calor, corpos de válvulas e conexões de tubos de pressão, a brasagem incompleta pode facilmente causar vazamentos e é um sério problema de qualidade.
A brasagem incompleta geralmente está relacionada à quantidade insuficiente de metal de adição, folga inadequada da junta, aquecimento irregular, fluxo de metal de adição bloqueado ou posição operacional incorreta. Se a estrutura da junta for complexa e o metal de adição não entrar na folga crítica, poderá ocorrer brasagem incompleta localizada.
A solução é otimizar o projeto da junta e garantir que o metal de adição possa fluir suavemente para dentro da folga da junta. A quantidade de metal de adição deve ser estável e não deve ser muito baixa. Para equipamentos de brasagem automatizados, a alimentação quantitativa do fio, posições fixas de aquecimento e acessórios padronizados podem ajudar a reduzir a brasagem incompleta. Para produtos de dutos, testes de estanqueidade ou testes de pressão também devem ser usados para identificar defeitos a tempo.
3. Fraco fluxo de metal de adição
O fluxo deficiente do metal de adição geralmente significa que o metal de adição derrete, mas permanece em uma área local e não pode se espalhar uniformemente ao longo da folga da junta. Isso pode levar a juntas incompletas, resistência insuficiente ou aparência ruim.
Existem muitas causas, incluindo oxidação severa na superfície do metal base, falha no fluxo, temperatura de aquecimento insuficiente, folga da junta muito pequena ou muito grande ou tipo de metal de adição inadequado. Na brasagem de metais diferentes, como cobre com aço ou cobre com aço inoxidável, se o metal de adição e o fluxo não corresponderem adequadamente, o metal de adição poderá permanecer apenas em um lado da superfície do material.
Para resolver este problema, o metal de adição adequado deve ser selecionado de acordo com o tipo de metal base. Por exemplo, o metal de adição de cobre-fósforo pode ser usado para união de cobre-com{3}}cobre, enquanto a união de cobre-com-aço geralmente requer metal de adição à base de prata-com fluxo especial. Ao mesmo tempo, a folga adequada da junta deve ser controlada e a temperatura de aquecimento deve atingir a faixa de fluxo do metal de adição.
4. Porosidade
Porosidade refere-se a pequenos orifícios dentro ou na superfície de uma junta soldada. Reduz o desempenho de vedação e a resistência das juntas, especialmente em sistemas de refrigeração, tubulações de pressão e tubulações de líquidos.
A porosidade geralmente é causada por contaminação da superfície, resíduo de fluxo, evaporação de umidade, aquecimento excessivamente rápido, gás preso no metal de adição ou ventilação deficiente da junta. Se houver resíduos de óleo, umidade ou agente de limpeza na superfície da peça de trabalho, poderá ser gerado gás durante o aquecimento e formar poros.
A chave para resolver a porosidade é garantir a limpeza e secagem adequadas antes da brasagem. As peças de trabalho devem ser totalmente secas após a limpeza para evitar resíduos de umidade. O aquecimento não deve ser muito rápido, permitindo tempo suficiente para que o fluxo e o gás residual escapem. Para estruturas fechadas ou sem{3}}fechadas, canais de ventilação devem ser considerados para evitar que o gás fique preso dentro da junta.
5. Inclusões de escória
As inclusões de escória ocorrem quando resíduos de fluxo, óxidos ou impurezas ficam presos dentro da junta soldada. Eles reduzem a resistência da junta e o desempenho da vedação e também podem causar corrosão após a brasagem.
As inclusões de escória geralmente estão relacionadas a fluxo excessivo, fluxo inadequado, óxidos superficiais não removidos, fluxo insuficiente de metal de adição ou limpeza pós{0}}brasagem incompleta. Alguns fluxos podem falhar em altas temperaturas ou formar resíduos difíceis de remover se a faixa de temperatura de trabalho não for adequada.
A solução é selecionar o fluxo adequado e controlar a quantidade utilizada. Camadas de óxido e ferrugem devem ser removidas antes da brasagem para evitar a entrada de impurezas na junta. Após a brasagem, a limpeza deve ser realizada de acordo com as exigências do produto para remover resíduos corrosivos. Para produção automatizada, métodos de aplicação de fluxo estável podem ser usados para evitar aplicação manual excessiva ou irregular.
6. Rachaduras
Rachaduras de brasagem podem aparecer na costura soldada ou perto do metal base. As fissuras afectam seriamente a resistência e fiabilidade da junta e devem ser rigorosamente controladas.
As causas incluem resfriamento excessivamente rápido, grandes diferenças na expansão térmica entre os metais de base, concentração de tensão na estrutura da junta, metal de adição inadequado, temperatura de aquecimento excessivamente alta ou materiais de base quebradiços. Ao unir materiais diferentes, como cobre ao aço, aço inoxidável ao cobre ou carboneto ao aço, as diferenças de expansão térmica têm maior probabilidade de causar rachaduras.
Para resolver problemas de fissuração é necessário controle sob três aspectos: material, estrutura e processo. Primeiro, selecione o metal de adição adequado para união de metais diferentes e evite a formação de compostos frágeis. Em segundo lugar, otimize a estrutura da junta para reduzir cantos vivos e concentração de tensão. Finalmente, controle a velocidade de aquecimento e resfriamento para evitar mudanças rápidas de temperatura. Para peças-com paredes espessas ou estruturas-de alta tensão, o pré-aquecimento ou o resfriamento lento podem ser considerados.
7. Superaquecimento
Superaquecimento significa que o metal base ou metal de adição é exposto a temperaturas excessivamente altas, resultando em oxidação severa, engrossamento dos grãos, descoloração, deformação ou até mesmo danos locais. Afeta não apenas a aparência, mas também o desempenho do material e a qualidade da junta.
O superaquecimento geralmente é causado por temperatura de aquecimento excessiva, tempo de aquecimento muito longo, chama muito próxima da peça de trabalho, potência de indução excessiva ou controle de temperatura instável. Após o superaquecimento, as peças de cobre podem apresentar oxidação superficial severa, enquanto as peças de aço podem desenvolver incrustações ou alterações microestruturais.
A solução é controlar a temperatura e o tempo de aquecimento. Na brasagem por chama, o tamanho, o ângulo e a distância da chama devem ser ajustados para evitar superaquecimento local. Na brasagem por indução, a potência, o tempo e a posição da bobina devem ser ajustados corretamente. Para equipamentos automatizados, o monitoramento da temperatura, o controle do tempo e o gerenciamento dos parâmetros do programa podem ajudar a reduzir o superaquecimento.
8. Oxidação severa
Durante a brasagem, se a proteção for insuficiente ou o tempo de aquecimento for muito longo, poderá ocorrer oxidação severa na superfície da peça. As camadas de óxido afetam a umectação do metal de adição e também reduzem a aparência e a limpeza pós{1}}brasagem.
As causas incluem limpeza insuficiente da superfície, proteção deficiente do fluxo, tempo de aquecimento muito longo, temperatura excessiva ou atmosfera protetora inadequada. A oxidação é comum na brasagem de tubos de cobre, peças de latão e peças de aço inoxidável.
A solução é selecionar o fluxo apropriado ou a atmosfera protetora e minimizar o tempo de retenção-de alta temperatura. A limpeza pré-da brasagem deve ser completa para remover óleo e óxidos. Para produtos com altos requisitos de aparência, pode-se usar brasagem por indução, brasagem com atmosfera protetora ou limpeza pós{4}}brasagem.
9. Acúmulo excessivo de metal de adição-
O acúmulo excessivo de metal de adição-significa que muito metal de adição se acumula fora da junta, formando depósitos irregulares ou grumos. Embora possa parecer que há “muita solda”, isso não significa necessariamente que a qualidade da junta seja boa. O excesso de metal de adição pode ocultar defeitos internos e afetar a montagem e a aparência.
Este problema geralmente é causado por quantidade excessiva de metal de adição, folga inadequada da junta, posição de aquecimento incorreta ou fluxo de metal de adição bloqueado. Se o metal de adição não entrar na junta e apenas se acumular no exterior, poderão ainda existir juntas fracas ou brasagem incompleta no interior.
A solução é controlar a quantidade de metal de adição e garantir que o metal de adição flua para a folga da junta em vez de permanecer apenas na superfície externa. A brasagem automatizada pode controlar a quantidade de metal de adição por meio de alimentação quantitativa de arame ou anéis de preenchimento pré-colocados. Ao mesmo tempo, a posição de aquecimento deve ser otimizada para que o metal de adição flua para dentro da junta.
10. Vazamento pós--brasagem
O vazamento pós-{0}}brasagem é um dos problemas mais críticos a serem evitados em ar condicionado e refrigeração, HVAC, trocadores de calor e tubulações de pressão. O vazamento pode ser causado por brasagem incompleta, porosidade, rachaduras, juntas fracas, folga inadequada das juntas ou contaminação na área de brasagem.
Quando ocorre vazamento após a brasagem, ele não deve ser simplesmente reparado por re-brasagem. A causa raiz deve ser analisada; caso contrário, o mesmo problema poderá ocorrer novamente mais tarde.
Para resolver vazamentos pós{0}}brasagem, o controle deve começar pela fonte. Primeiro, o projeto da junta deve ser razoável para que o metal de adição possa preencher totalmente a junta. Segundo, a limpeza pré-da brasagem, a temperatura de aquecimento, a quantidade de metal de adição e o processo de resfriamento devem ser controlados adequadamente. Para produção em massa, testes de estanqueidade, testes de pressão ou testes de vazamento de hélio devem ser usados para identificar produtos não conformes a tempo e analisar padrões de defeitos por meio de dados.
11. Força articular insuficiente
Algumas juntas soldadas podem parecer completas na superfície, mas têm resistência real insuficiente, tornando-as fáceis de separar ou rachar sob carga. Esse tipo de problema é arriscado em peças estruturais, conectores elétricos e componentes de pressão.
As causas incluem metal de adição inadequado, comprimento de sobreposição insuficiente, folga inadequada da junta, umedecimento insuficiente do metal base, aquecimento desigual ou inclusões internas de escória e porosidade.
A solução é selecionar o metal de adição adequado de acordo com as condições de trabalho do produto e otimizar a estrutura da junta. As juntas soldadas geralmente requerem área de sobreposição suficiente e não devem depender apenas de uma superfície de contato muito pequena. Para peças que suportam carga-, testes de tração, cisalhamento ou testes de fadiga devem ser realizados para confirmar se a resistência da junta atende aos requisitos.
12. Como reduzir defeitos de brasagem
A redução de defeitos de brasagem requer um sistema completo de controle de processo, em vez de depender apenas da experiência do operador.
Primeiro, o metal de adição e o fluxo adequados devem ser selecionados de acordo com o tipo de metal base. Diferentes combinações de materiais requerem diferentes materiais de brasagem. Conexões de cobre-com-cobre, cobre-com-aço, cobre-com-aço inoxidável e alumínio-com{9}}cobre não podem simplesmente usar a mesma solução de material.
Em segundo lugar, a concepção conjunta deve ser levada a sério. A folga adequada da junta, o comprimento da sobreposição e o método de posicionamento são a base para um fluxo suave do metal de adição e uma formação estável da junta.
Terceiro, a limpeza pré-da brasagem deve ser realizada de forma consistente. Óleo, camadas de óxido, umidade e resíduos de processamento afetam a umectação do metal de adição e são a causa raiz de muitos defeitos de brasagem.
Quarto, o processo de aquecimento deve ser controlável. Quer seja usada brasagem por chama, brasagem por indução ou brasagem em forno, a temperatura, o tempo e a área de aquecimento devem permanecer estáveis. Para produção em massa, o equipamento de brasagem automatizado pode alcançar mais facilmente a padronização de parâmetros e consistência de qualidade.
Finalmente, a inspeção e a rastreabilidade devem ser estabelecidas. Inspeção visual, inspeção dimensional, teste de estanqueidade, teste de pressão e amostragem destrutiva podem ajudar a identificar problemas a tempo e otimizar continuamente os parâmetros do processo.
Conclusão
Os defeitos de brasagem geralmente não são causados por um único fator, mas pela influência combinada de materiais, preparação da superfície, estrutura da junta, método de aquecimento, quantidade de metal de adição e estabilidade de operação. Defeitos comuns incluem juntas fracas, brasagem incompleta, fluxo deficiente de metal de adição, porosidade, inclusões de escória, rachaduras, superaquecimento, oxidação severa, acúmulo excessivo de metal de adição-e vazamento pós-brasagem.
Para alcançar uma qualidade de brasagem estável e confiável, os fabricantes precisam de controle sistemático sobre limpeza pré-de brasagem, seleção de materiais, projeto de juntas, controle de aquecimento, equipamentos automatizados e inspeção de qualidade. Para indústrias de ar condicionado e refrigeração, HVAC, componentes automotivos, trocadores de calor e equipamentos elétricos, um processo de brasagem estável pode melhorar a qualidade do produto, reduzir retrabalho, diminuir custos e aumentar a eficiência da produção em massa.
Na produção-de alto volume, brasagem automatizada, brasagem por indução, alimentação quantitativa de arame, acessórios dedicados e sistemas de inspeção on-line são formas eficazes de reduzir defeitos de brasagem e melhorar a consistência do produto.
