Brasatura di acciaio al carbonio e acciaio basso legato

1. Materiale per brasatura

 (1)La brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio basso legato comprende la brasatura dolce e la brasatura dura. La lega saldante più utilizzata nella brasatura dolce è la lega stagno-piombo. La bagnabilità di questa lega sull'acciaio aumenta con l'aumento del contenuto di stagno, quindi per la sigillatura dei giunti è necessario utilizzare una lega con un alto contenuto di stagno. Nella lega stagno-piombo, all'interfaccia tra stagno e acciaio può formarsi uno strato di composto intermetallico FeSN2. Per evitare la formazione di questo composto, è necessario controllare attentamente la temperatura di brasatura e il tempo di mantenimento. La resistenza al taglio dei giunti in acciaio al carbonio brasati con diverse leghe stagno-piombo tipiche è riportata nella Tabella 1. Tra queste, la resistenza del giunto brasato con SN al 50% in peso è la più elevata, e la resistenza del giunto saldato con lega senza antimonio è superiore a quella con antimonio.

Tabella 1 Resistenza al taglio dei giunti in acciaio al carbonio brasati con saldatura stagno-piombo

Nella brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio basso legato, si utilizzano principalmente metalli d'apporto per brasatura in rame puro, rame-zinco e rame-zinco argentato. Il rame puro ha un alto punto di fusione e tende a ossidare facilmente il metallo base durante la brasatura. Viene utilizzato principalmente per la brasatura in atmosfera protettiva di gas e per la brasatura sottovuoto. Tuttavia, è importante notare che lo spazio tra i giunti brasati deve essere inferiore a 0,05 mm per evitare che il giunto non venga riempito a causa della buona fluidità del rame. I giunti in acciaio al carbonio e acciaio basso legato brasati con rame puro presentano un'elevata resistenza. Generalmente, la resistenza al taglio è compresa tra 150 e 215 MPa, mentre la resistenza alla trazione è distribuita tra 170 e 340 MPa.

Rispetto al rame puro, il punto di fusione della lega di rame-zinco diminuisce a causa dell'aggiunta di Zn. Per prevenire l'evaporazione dello Zn durante la brasatura, da un lato, si può aggiungere una piccola quantità di Si alla lega di rame-zinco; dall'altro, è necessario utilizzare metodi di riscaldamento rapidi, come la brasatura a fiamma, la brasatura a induzione e la brasatura per immersione. I giunti di acciaio al carbonio e acciaio basso legato brasati con metallo d'apporto di rame-zinco presentano buona resistenza e plasticità. Ad esempio, la resistenza alla trazione e la resistenza al taglio dei giunti di acciaio al carbonio brasati con lega di rame-zinco raggiungono rispettivamente 420 MPa e 290 MPa. Il punto di fusione della lega di rame-argento è inferiore a quello della lega di rame-zinco, il che la rende adatta alla saldatura ad ago. Questo metallo d'apporto è adatto per la brasatura a fiamma, la brasatura a induzione e la brasatura in forno di acciaio al carbonio e acciaio basso legato, ma durante la brasatura in forno è necessario ridurre il più possibile il contenuto di Zn e aumentare la velocità di riscaldamento. La brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio basso legato con metallo d'apporto a base di argento, rame e zinco consente di ottenere giunzioni con buona resistenza e plasticità. I ​​dati specifici sono riportati nella Tabella 2.

Tabella 2 resistenza delle giunzioni in acciaio a basso tenore di carbonio brasate con saldatura argento-rame-zinco

(2) Flusso: per la brasatura dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio basso legato si deve utilizzare un flusso o un gas di protezione. Il flusso è generalmente determinato dal metallo d'apporto selezionato e dal metodo di brasatura. Quando si utilizza la saldatura stagno-piombo, come flusso si può utilizzare una miscela liquida di cloruro di zinco e cloruro di ammonio o altri flussi speciali. Il residuo di questo flusso è generalmente altamente corrosivo e il giunto deve essere pulito accuratamente dopo la brasatura.

Nella brasatura con metallo d'apporto rame-zinco, si deve scegliere il flusso fb301 o fb302, ovvero borace o una miscela di borace e acido borico; nella brasatura a fiamma, si può utilizzare anche una miscela di borato di metile e acido formico come flusso di brasatura, in cui il vapore di B2O3 svolge la funzione di rimozione del film.

Quando si utilizza un materiale d'apporto per brasatura argento-rame-zinco, è possibile scegliere i flussi di brasatura fb102, fb103 e fb104, ovvero miscele di borace, acido borico e alcuni fluoruri. Il residuo di questo flusso è in una certa misura corrosivo e deve essere rimosso dopo la brasatura.

2. Tecnologia di brasatura

La superficie da saldare deve essere pulita con metodi meccanici o chimici per garantire la completa rimozione dello strato di ossido e della materia organica. La superficie pulita non deve essere troppo ruvida e non deve trattenere trucioli di metallo o altro sporco.

L'acciaio al carbonio e l'acciaio basso legato possono essere brasati con vari metodi di brasatura comuni. Durante la brasatura a fiamma, è necessario utilizzare una fiamma neutra o leggermente riducente. Durante l'operazione, è opportuno evitare il più possibile il riscaldamento diretto del materiale d'apporto e del flusso tramite fiamma. I metodi di riscaldamento rapido, come la brasatura a induzione e la brasatura per immersione, sono molto adatti per la brasatura di acciai temprati e rinvenuti. Allo stesso tempo, è necessario scegliere una temperatura di tempra o brasatura inferiore a quella di rinvenimento per evitare l'ammorbidimento del metallo base. Quando si brasa acciaio basso legato ad alta resistenza in atmosfera protettiva, non solo è richiesta un'elevata purezza del gas, ma è anche necessario utilizzare un flusso gassoso per garantire la bagnatura e la distribuzione del materiale d'apporto sulla superficie del metallo base.

Il flusso residuo può essere rimosso con metodi chimici o meccanici. I residui di flusso di brasatura organico possono essere puliti con benzina, alcol, acetone e altri solventi organici; i residui di flussi fortemente corrosivi come il cloruro di zinco e il cloruro di ammonio devono essere prima neutralizzati in una soluzione acquosa di NaOH e poi puliti con acqua calda e fredda; i residui di acido borico e di flusso di acido borico sono difficili da rimuovere e possono essere eliminati solo con metodi meccanici o mediante immersione prolungata in acqua.