Le brasage est un processus d'assemblage de métaux largement utilisé dans la climatisation et la réfrigération, le CVC, les composants automobiles, les échangeurs de chaleur, les équipements électriques et la fabrication de pipelines industriels. Il fonctionne en faisant fondre un métal d’apport et en utilisant l’action capillaire pour combler l’espace entre les métaux de base, formant ainsi un joint stable.
Contrairement au soudage par fusion, les métaux de base ne fondent généralement pas pendant le brasage. Par conséquent, le brasage offre des avantages tels qu’une moindre déformation, une aptitude à l’assemblage de métaux différents et un meilleur aspect des joints. Cependant, si la sélection des matériaux, la préparation de la surface, le jeu des joints, la méthode de chauffage ou les paramètres du processus ne sont pas correctement contrôlés, divers défauts de brasage peuvent survenir.
Les défauts de brasage courants comprennent des joints faibles, un brasage incomplet, un mauvais écoulement du métal d'apport, la porosité, des inclusions de scories, des fissures, une surchauffe, une oxydation sévère, une accumulation excessive de métal d'apport-et des fuites post-après brasage. Ces problèmes affectent non seulement l’apparence du produit, mais également la résistance des joints, les performances d’étanchéité, la conductivité électrique et la durée de vie.
1. Articulations faibles
Les joints faibles sont l’un des problèmes de brasage les plus courants. Ils se produisent lorsque le métal d’apport semble fixé à la surface du joint, mais n’a pas formé une liaison métallurgique appropriée avec le métal de base. Un joint faible a une faible résistance et peut se briser sous une charge ou lors d'un test de fuite.
Les principales causes comprennent l'huile, les couches d'oxyde ou les impuretés sur la surface du métal de base, un mauvais mouillage du métal d'apport, un flux inadapté, une température de chauffage insuffisante ou un temps de chauffage trop court. Pour les matériaux tels que les tubes en cuivre, les pièces en acier et les pièces en acier inoxydable, si la surface n'est pas correctement nettoyée, le métal d'apport ne peut pas s'étaler complètement.
Pour résoudre ce problème, la première étape consiste à nettoyer avant-le brasage afin d'éliminer l'huile, les oxydes, l'humidité et les résidus de traitement. Deuxièmement, le métal d’apport et le flux doivent correspondre aux matériaux de base. Pendant le chauffage, la zone de joint doit atteindre la température requise pour l'écoulement du métal d'apport, plutôt que de faire fondre uniquement le métal d'apport en surface. Pour la production de masse, un chauffage et un contrôle automatisés de la température sont recommandés pour améliorer la stabilité du processus.
2. Brasage incomplet
Un brasage incomplet signifie que certaines zones du joint ne sont pas entièrement remplies de métal d'apport, ce qui entraîne une connexion incomplète. Pour les canalisations de climatisation et de réfrigération, les échangeurs de chaleur, les corps de vannes et les raccords de canalisations sous pression, un brasage incomplet peut facilement provoquer des fuites et constitue un grave problème de qualité.
Un brasage incomplet est généralement lié à une quantité insuffisante de métal d'apport, à un jeu de joint inapproprié, à un chauffage inégal, à un flux de métal d'apport bloqué ou à une position de fonctionnement incorrecte. Si la structure du joint est complexe et que le métal d’apport ne pénètre pas dans l’espace critique, un brasage incomplet localisé peut se produire.
La solution consiste à optimiser la conception du joint et à garantir que le métal d’apport puisse s’écouler sans problème dans l’espace du joint. La quantité de métal d’apport doit être stable et ne doit pas être trop faible. Pour les équipements de brasage automatisés, une alimentation quantitative du fil, des positions de chauffage fixes et des montages standardisés peuvent contribuer à réduire le brasage incomplet. Pour les produits pipeliniers, des tests d'étanchéité à l'air ou des tests de pression doivent également être utilisés pour identifier les défauts à temps.
3. Mauvais débit de métal d’apport
Un mauvais écoulement du métal d'apport signifie généralement que le métal d'apport fond mais reste localement et ne peut pas se répartir uniformément le long du jeu du joint. Cela peut entraîner des joints incomplets, une résistance insuffisante ou une mauvaise apparence.
Il existe de nombreuses causes, notamment une oxydation sévère de la surface du métal de base, un flux défectueux, une température de chauffage insuffisante, un jeu de joint trop petit ou trop grand, ou un type de métal d'apport inadapté. Dans le brasage de métaux différents, comme le cuivre sur l'acier ou le cuivre sur l'acier inoxydable, si le métal d'apport et le flux ne sont pas correctement adaptés, le métal d'apport ne peut rester que sur un côté de la surface du matériau.
Pour résoudre ce problème, un métal d’apport approprié doit être sélectionné en fonction du type de métal de base. Par exemple, le métal d'apport cuivre-phosphore peut être utilisé pour l'assemblage du cuivre-à-cuivre, tandis que l'assemblage du cuivre-à-acier nécessite généralement un métal d'apport à base d'argent-avec un flux spécial. Dans le même temps, le jeu approprié des joints doit être contrôlé et la température de chauffage doit atteindre la plage de débit du métal d'apport.
4. Porosité
La porosité fait référence à de petits trous à l'intérieur ou à la surface d'un joint brasé. Il réduit les performances d’étanchéité et la résistance des joints, en particulier dans les systèmes de réfrigération, les conduites sous pression et les conduites de liquides.
La porosité est généralement causée par une contamination de surface, des résidus de flux, une évaporation de l'humidité, un chauffage trop rapide, un gaz emprisonné dans le métal d'apport ou une mauvaise ventilation des joints. S'il y a des résidus d'huile, d'humidité ou de produit de nettoyage sur la surface de la pièce, du gaz peut être généré pendant le chauffage et former des pores.
La clé pour résoudre la porosité est d’assurer un nettoyage et un séchage appropriés avant le brasage. Les pièces doivent être complètement séchées après le nettoyage pour éviter les résidus d'humidité. Le chauffage ne doit pas être trop rapide, laissant suffisamment de temps pour que le flux et les gaz résiduels s'échappent. Pour les structures fermées ou semi-fermées, des canaux de ventilation doivent être envisagés pour empêcher le gaz d'être emprisonné à l'intérieur du joint.
5. inclusions de scories
Les inclusions de scories se produisent lorsque des résidus de flux, des oxydes ou des impuretés sont piégés à l’intérieur du joint brasé. Ils réduisent la résistance des joints et les performances d'étanchéité et peuvent également provoquer de la corrosion après le brasage.
Les inclusions de scories sont généralement liées à un flux excessif, à un flux inapproprié, à des oxydes de surface non éliminés, à un flux de métal d'apport insuffisant ou à un nettoyage post-brasage incomplet. Certains flux peuvent échouer à des températures élevées ou former des résidus difficiles à éliminer si leur plage de température de fonctionnement n'est pas adaptée.
La solution consiste à sélectionner le flux approprié et à contrôler la quantité utilisée. Les couches d'oxyde et la rouille doivent être éliminées avant le brasage pour empêcher les impuretés de pénétrer dans le joint. Après le brasage, un nettoyage doit être effectué selon les exigences du produit pour éliminer les résidus corrosifs. Pour la production automatisée, des méthodes d’application de flux stables peuvent être utilisées pour éviter une application manuelle excessive ou inégale.
6. Fissures
Des fissures de brasage peuvent apparaître dans le joint brasé ou à proximité du métal de base. Les fissures affectent sérieusement la résistance et la fiabilité des joints et doivent être strictement contrôlées.
Les causes incluent un refroidissement trop rapide, de grandes différences de dilatation thermique entre les métaux de base, une concentration de contraintes dans la structure du joint, un métal d'apport inadapté, une température de chauffage trop élevée ou des matériaux de base cassants. Lors de l'assemblage de matériaux différents tels que le cuivre et l'acier, l'acier inoxydable et le cuivre ou le carbure et l'acier, les différences de dilatation thermique sont plus susceptibles de provoquer des fissures.
Pour résoudre les problèmes de fissuration, un contrôle est nécessaire sous trois aspects : le matériau, la structure et le processus. Tout d’abord, sélectionnez un métal d’apport adapté à l’assemblage de métaux différents et évitez la formation de composés fragiles. Deuxièmement, optimisez la structure du joint pour réduire les angles vifs et la concentration des contraintes. Enfin, contrôlez la vitesse de chauffage et de refroidissement pour éviter les changements rapides de température. Pour les pièces à parois épaisses-ou les structures à fortes-contraintes, un préchauffage ou un refroidissement lent peuvent être envisagés.
7. Surchauffe
La surchauffe signifie que le métal de base ou le métal d'apport est exposé à des températures excessivement élevées, entraînant une oxydation sévère, un grossissement des grains, une décoloration, une déformation ou même des dommages locaux. Cela affecte non seulement l’apparence, mais également les performances des matériaux et la qualité des joints.
La surchauffe est généralement causée par une température de chauffage excessive, un temps de chauffage trop long, une flamme trop proche de la pièce, une puissance d'induction excessive ou un contrôle de température instable. Après une surchauffe, les pièces en cuivre peuvent présenter une grave oxydation de surface, tandis que les pièces en acier peuvent développer du tartre ou des changements microstructuraux.
La solution consiste à contrôler la température et la durée de chauffage. Lors du brasage à la flamme, la taille, l'angle et la distance de la flamme doivent être ajustés pour éviter une surchauffe locale. Lors du brasage par induction, la puissance, la durée et la position de la bobine doivent être réglées correctement. Pour les équipements automatisés, la surveillance de la température, le contrôle du temps et la gestion des paramètres du programme peuvent contribuer à réduire la surchauffe.
8. Oxydation sévère
Pendant le brasage, si la protection est insuffisante ou si le temps de chauffage est trop long, une forte oxydation peut se produire à la surface de la pièce. Les couches d'oxyde affectent le mouillage du métal d'apport et réduisent également l'apparence et la propreté après-brasage.
Les causes incluent un nettoyage de surface insuffisant, une mauvaise protection du flux, un temps de chauffage trop long, une température excessive ou une atmosphère protectrice inadaptée. L'oxydation est courante dans le brasage des tubes en cuivre, des pièces en laiton et des pièces en acier inoxydable.
La solution consiste à sélectionner un flux ou une atmosphère protectrice appropriée et à minimiser le temps de maintien à haute température-. Le nettoyage avant-le brasage doit être approfondi pour éliminer l'huile et les oxydes. Pour les produits ayant des exigences d'apparence élevées, le brasage par induction, le brasage sous atmosphère protectrice ou le nettoyage post-brasage peuvent être utilisés.
9. Accumulation excessive de métal d'apport-
Une accumulation excessive de métal d'apport-signifie qu'une trop grande quantité de métal d'apport s'accumule à l'extérieur du joint, formant des dépôts irréguliers ou des grumeaux. Même s'il semble y avoir « beaucoup de soudure », cela ne signifie pas nécessairement que la qualité du joint est bonne. Un excès de métal d’apport peut masquer des défauts internes et affecter l’assemblage et l’apparence.
Ce problème est généralement causé par une quantité excessive de métal d’apport, un jeu de joint inapproprié, une position de chauffage incorrecte ou un flux de métal d’apport bloqué. Si le métal d’apport ne pénètre pas dans le joint et s’accumule uniquement à l’extérieur, des joints faibles ou un brasage incomplet peuvent encore exister à l’intérieur.
La solution consiste à contrôler la quantité de métal d’apport et à garantir que le métal d’apport s’écoule dans le jeu du joint au lieu de rester uniquement sur la surface extérieure. Le brasage automatisé peut contrôler la quantité de métal d'apport grâce à une alimentation quantitative du fil ou à des anneaux d'apport -pré-placés. Dans le même temps, la position de chauffage doit être optimisée pour que le métal d'apport s'écoule dans le joint.
10. Fuite après-brasage
Les fuites après-brasage sont l'un des problèmes les plus critiques à éviter dans les domaines de la climatisation et de la réfrigération, du CVC, des échangeurs de chaleur et des canalisations sous pression. Les fuites peuvent être causées par un brasage incomplet, une porosité, des fissures, des joints faibles, un jeu de joint inapproprié ou une contamination dans la zone de brasage.
Lorsqu'une fuite se produit après le brasage, elle ne doit pas simplement être réparée par un nouveau brasage. La cause profonde doit être analysée ; sinon, le même problème pourrait se reproduire plus tard.
Pour résoudre les fuites après-brasage, le contrôle doit commencer à la source. Premièrement, la conception du joint doit être raisonnable afin que le métal d’apport puisse remplir entièrement le joint. Deuxièmement, le nettoyage avant-le brasage, la température de chauffage, la quantité de métal d'apport et le processus de refroidissement doivent être correctement contrôlés. Pour la production de masse, des tests d'étanchéité à l'air, des tests de pression ou des tests de fuite à l'hélium doivent être utilisés pour identifier les produits non conformes à temps et analyser les modèles de défauts grâce aux données.
11. Force articulaire insuffisante
Certains joints brasés peuvent paraître complets en surface mais avoir une résistance réelle insuffisante, ce qui les rend faciles à séparer ou à fissurer sous charge. Ce type de problème est risqué dans les pièces structurelles, les connecteurs électriques et les composants sous pression.
Les causes incluent un métal d'apport inadapté, une longueur de chevauchement insuffisante, un jeu de joint inapproprié, un mauvais mouillage du métal de base, un chauffage irrégulier ou des inclusions et porosités de scories internes.
La solution consiste à sélectionner le métal d’apport approprié en fonction des conditions de travail du produit et à optimiser la structure du joint. Les joints brasés nécessitent généralement une surface de chevauchement suffisante et ne doivent pas reposer uniquement sur une très petite surface de contact. Pour les pièces porteuses-, des essais de traction, des essais de cisaillement ou des essais de fatigue doivent être effectués pour confirmer que la résistance des joints répond aux exigences.
12. Comment réduire les défauts de brasage
La réduction des défauts de brasage nécessite un système complet de contrôle du processus plutôt que de s'appuyer uniquement sur l'expérience de l'opérateur.
Tout d’abord, le métal d’apport et le flux appropriés doivent être sélectionnés en fonction du type de métal de base. Différentes combinaisons de matériaux nécessitent différents matériaux de brasage. Les connexions cuivre-à-cuivre, cuivre-à-acier, cuivre-à-acier inoxydable et aluminium-à-cuivre ne peuvent pas simplement utiliser la même solution matérielle.
Deuxièmement, la conception conjointe doit être prise au sérieux. Un jeu de joint, une longueur de chevauchement et une méthode de positionnement appropriés constituent la base d'un écoulement fluide du métal d'apport et d'une formation de joint stable.
Troisièmement, le nettoyage avant-brasage doit être effectué de manière cohérente. L'huile, les couches d'oxyde, l'humidité et les résidus de traitement affectent le mouillage du métal d'apport et sont à l'origine de nombreux défauts de brasage.
Quatrièmement, le processus de chauffage doit être contrôlable. Que le brasage à la flamme, le brasage par induction ou le brasage au four soient utilisés, la température, la durée et la zone de chauffage doivent rester stables. Pour la production de masse, les équipements de brasage automatisés peuvent plus facilement atteindre la standardisation des paramètres et la cohérence de la qualité.
Enfin, l'inspection et la traçabilité doivent être établies. L'inspection visuelle, l'inspection dimensionnelle, les tests d'étanchéité à l'air, les tests de pression et l'échantillonnage destructif peuvent aider à identifier les problèmes à temps et à optimiser en permanence les paramètres du processus.
Conclusion
Les défauts de brasage ne sont généralement pas causés par un seul facteur, mais par l'influence combinée des matériaux, de la préparation de la surface, de la structure du joint, de la méthode de chauffage, de la quantité de métal d'apport et de la stabilité du fonctionnement. Les défauts courants incluent des joints faibles, un brasage incomplet, un mauvais écoulement du métal d'apport, la porosité, des inclusions de scories, des fissures, une surchauffe, une oxydation sévère, une accumulation excessive de métal d'apport-et des fuites après-brasage.
Pour obtenir une qualité de brasage stable et fiable, les fabricants ont besoin d'un contrôle systématique du nettoyage avant le brasage, de la sélection des matériaux, de la conception des joints, du contrôle du chauffage, des équipements automatisés et de l'inspection qualité. Pour les industries de la climatisation et de la réfrigération, du CVC, des composants automobiles, des échangeurs de chaleur et des équipements électriques, un processus de brasage stable peut améliorer la qualité des produits, réduire les reprises, réduire les coûts et augmenter l'efficacité de la production de masse.
Dans le cadre d'une production en grand volume, le brasage automatisé, le brasage par induction, l'alimentation quantitative du fil, les montages dédiés et les systèmes d'inspection en ligne sont des moyens efficaces de réduire les défauts de brasage et d'améliorer la cohérence des produits.
