Processo de Brasagem e Oxi-Corte Prof. Hélio Padilha Soldagem Processo de Brasagem e Oxi-Corte Prof. Hélio Padilha

Brasagem É a união de metais através do aquecimento abaixo da temperatura de fusão dos mesmos, adicionando-se uma liga de solda (metal de adição) no estado líquido, a qual penetra na folga entre as superfícies a serem unidas. Ao se resfriar, a junta formada torna-se rígida e resistente.

Brasagem A brasagem é um processo de união intermetálica obtida através da umectação, capilaridade e posterior difusão atômica do metal de adição no material base

Brasagem x Soldagem Vantagens da brasagem em relação a soldagem: Menores: tempo de operação, consumo de energia, modificação da estrutura do metal, tensão de resfriamento e deformação; Pequena ou nenhuma necessidade de acabamento posterior; Permite a junção de peças de pequenas dimensões e de difícil acesso e penetração; Maior facilidade na disjunção quando necessário ; Possibilidade de união de uma gama diversificada de materiais dissimilares.

Brasagem - tipos Para se caracterizar como brasagem, o metal de adição deve sempre ter a temperatura de fusão inferior a do material base, evitando-se assim a diluição do mesmo na junta. O processo de brasagem é dividido em três tipos: soldagem branda; brasagem (propriamente dita); soldabrasagem.

Soldagem branda Soldagem branda também denominada como soldagem branca ou solda fraca. Muito semelhante ao processo de brasagem, diferencia-se pela menor resistência mecânica e pela temperatura de trabalho do metal de adição sempre inferior à 450°C. Possibilita a obtenção de juntas e obturações lisas e isentas de poros, podendo unir entre si diversos tipos de metais como cobre e suas ligas, ferro, ferro fundido, zinco e aços inoxidáveis.

Brasagem Também denominada como solda forte. Utiliza metais de adição com intervalo de fusão compreendido entre temperaturas abaixo do ponto de fusão do material base e acima de 450°C. Possibilita a obtenção de juntas lisas e isentas de poros. A grande vantagem da brasagem é a possibilidade de união de metais dissimilares, como por exemplo: aços diversos com cobre e suas ligas, bronzes, latões, ferros fundidos e compostos de metal duro. Utilizada nos casos em que as forças agentes na junta são elevadas, e temperaturas de trabalho entre -50°C e 200°C. Existem algumas ligas especiais que suportam temperaturas de trabalho acima de 200°C.

Soldabrasagem Semelhante ao processo de brasagem, diferencia-se devido a folga na junta ser maior que 0,50 mm e/ou possuir chanfro. Diferencia-se do processo de soldagem autógena (soldagem oxi-combustível) devido a temperatura de intervalo de fusão do metal de adição ser inferior a menor temperatura de fusão dos materiais base, sendo a estrutura cristalina dos mesmos menos afetada do que no processo de soldagem autógena. Possibilita a união de materiais dissimilares, como por exemplo: aços carbono com cobre e suas ligas, bronzes, latões, ferros fundidos e ligas de níquel. Como exemplos de aplicação de soldabrasagem, citam-se: reparos em ferro fundido e aços (mesmo temperados); produção de estruturas leves de aço, especialmente de tubos e outros perfis como móveis de aço, suportes para letreiros, carrinhos de mão e etc.

Molhabilidade O metal de adição tem que “molhar” o material base. A molhabilidade ocorre quando uma gota de metal de adição no estado líquido se espalha sobre a superfície do material base no estado sólido, “molhando” a mesma e consequentemente aumentando a sua superfície. Para que a umectação ocorra, a superfície do material base tem que estar limpa, isenta de óxidos, gorduras, óleos, graxas e detritos de qualquer natureza. O aquecimento tem que ser suficiente para fundir o metal de adição, porém não pode fundir o material base. Recomenda-se uma diferença de no mínimo 100°C entre os pontos de fusão do material base e a temperatura de liquidus do metal de adição.

Capilaridade Capilaridade é um conjunto de fenômenos físicos que promove pressão nos líquidos, fazendo com que os mesmos penetrem entre duas superfícies. A figura a seguir mostra uma experiência simples, em que se coloca um tubo de vidro com pequeno diâmetro interno em um recipiente com água. Assim que a face do tubo entra em contato com a água, esta entra no interior do tubo até uma altura (h), a qual não se altera ao levar o tubo até o fundo do recipiente. Se o tubo for retirado do recipiente, esta coluna de água, de altura (h), formada dentro do tubo, permanecerá a mesma, constatando-se o fenômeno da capilaridade.

Capilaridade

Capilaridade A penetração depende da distância entre as superfícies, densidade e viscosidade do líquido e energia da superfície da fase líquida (que pode ser verificada através do intervalo de fusão da liga).

Juntas para brasagem Para a obtenção de uma junta adequada, devem ser verificados alguns requisitos técnicos como o tipo de serviço; custo; a temperatura de trabalho; a direção e a intensidade das forças aplicadas sobre o conjunto brasado; o meio de trabalho; a compatibilidade entre material base e metal de adição; o forma e tempo de aquecimento; e o método de brasagem aplicado (solda branda, brasagem ou soldabrasagem). A determinação da folga (distância entre as superfícies a serem brasadas) depende do tipo de brasagem empregado, da utilização de fluxo, das condições de usinagem existentes verificando as tolerâncias existentes a fim de garantir uma faixa de trabalho e não um valor nominal. Normalmente as folgas das juntas para solda branda e brasagem em geral situam-se entre 0,05 mm e 0,20 mm, e para soldabrasagem igual ou superior a 0,50 mm.

Fluxos Em processos de soldagem e brasagem com chama oxi-acetilênica, é importante o uso de um fluxo que seja adequado a cada tipo de material. Os fluxos têm papel fundamental, pois proporcionam uma capilaridade melhor à solda (responsável pela penetração do material de adição ao material base), rendimento do material de adição, a desoxidação, decapagem do metal base, e uma efetiva proteção à oxidação durante a deposição do metal de adição.

Fluxos Os fluxos são aplicados, praticamente, em todos os processos de solda branda, brasagem e soldabrasagem, excluindo-se apenas os que são realizados sob atmosfera controlada em fornos especiais, ou na brasagem de cobre e bronzes fosforosos com foscoper ou silfoscoper. Existem fluxos específicos para cada aplicação, considerando a combinação material base X metal de adição, temperatura de trabalho, composição do metal base, tipo de aquecimento e processos de acabamento do conjunto após união

Fluxos Sob efeito de calor e quando a temperatura atinge a faixa de atuação do fluxo, o mesmo impede o contato do oxigênio do ar com as superfícies a serem unidas, impedindo a formação de novos óxidos. As camadas de óxidos metálicos que se formam nas superfícies a serem unidas durante o aquecimento, são dissolvidas pelo fluxo, o qual retém estes resíduos em sua massa fundida, permitindo, por um efeito originado da diferença de tensões superficiais que o metal de adição umecte as superfícies onde o fluxo está atuando, protegendo o banho até a sua solidificação.

Metais de adição Metais de adição são ligas ou metais puros que atuam nas superfícies a serem unidas, penetrando na junta pelo efeito da umectação e capilaridade, unindo estas partes pela difusão molecular, formando camadas intermetálicas entre os materiais base e o metal de adição.

Metais de adição Os metais de adição para solda branda têm como constituinte básico o estanho, que forma ligas com o cobre e a prata. Os metais de adição para brasagem têm como constituintes básicos o cobre e a prata, dividindo-se em três grupos (solda prata, foscoper/silfoscoper e ligas especiais). Os metais de adição para soldabrasagem têm como constituintes básicos o cobre e o zinco. Estes metais de adição apresentam excelente capacidade de umectação e capilaridade, sendo a fluidez característica de cada liga, tendo em vista o intervalo de fusão, ou seja, quanto maior o intervalo de fusão menor a fluidez.

Processos de aquecimento Brasagem à chama Brasagem em forno Brasagem por indução Brasagem em forno de atmosfera controlada Brasagem em banho de metal fundido

Oxi-corte Pode-se definir o oxicorte como “um processo de seccionamento de metais pela combustão localizada e contínua devido à ação de um jato de O2 de elevada pureza, agindo sobre um ponto previamente aquecido por uma chama oxi-combustível”.

Processo Na temperatura ambiente e na presença de O2, o ferro se oxida lentamente. À medida que a temperatura se eleva, esta oxidação se acelera, tornando-se praticamente instantânea a 1350°C. Nesta temperatura, chamada de temperatura de oxidação viva, o calor fornecido pela reação é suficiente para liquefazer o óxido formado e realimentar a reação. O óxido no estado líquido se escoa, expulso pelo jato de O2, permitindo o contato do ferro devidamente aquecido com O2 puro, o que garante a continuidade ao processo.

Condições As condições básicas para a obtenção do Oxi-corte são as seguintes: a temperatura de início de oxidação viva seja inferior à temperatura de fusão do metal; a reação seja suficientemente exotérmica para manter a peça na temperatura de início de oxidação viva; os óxidos formados estejam líquidos na temperatura de oxi-corte, facilitando seu escoamento e dando continuidade do processo; o material a ser cortado tenha baixa condutividade térmica; os óxidos formados devem ter alta fluidez.

Bicos de corte Os bicos de corte são montados na cabeça do maçarico de modo a conservar separadas as misturas dos gases de pré-aquecimento do O2 de corte, servindo também para direcionar os mesmos para a superfície a ser cortada por meio dos orifícios do seu interior.

Bicos de corte A principal e mais importante dimensão do bico de corte é o diâmetro interno do canal do O2 de corte. Por este orifício se equilibra a pressão e a vazão de O2 adequadas para a espessura a cortar, devendo o bico ser escolhido em função da espessura, e a partir da escolha de um dado diâmetro de orifício do O2 de corte, estão determinados os limites de espessura a serem cortados pelo bico.

Variáveis do processo Vários são os aspectos que influem no corte oxi-combustível: Pré aquecimento do metal de base; Espessura a ser cortada; Grau de pureza do material a ser cortado; Diâmetro e tipo do bico de corte; Pressão e vazão do gases; Velocidade de avanço do maçarico.

Pureza do O2 Quando a pureza do O2 diminui, ocorre um retardamento na oxidação do metal e mais gases são consumidos por unidade de tempo para a mesma largura de sangria, subindo especialmente o consumo de O2.