Le brasage est un procédé très polyvalent capable d'assembler une vaste gamme de métaux, qu'ils soient similaires ou dissemblables. Les exemples courants incluent l'assemblage de l'acier au cuivre, de l'acier inoxydable aux alliages de nickel, et diverses combinaisons de cuivre, d'argent et d'aluminium. La clé est de sélectionner un métal d'apport compatible qui fond à une température inférieure à celle des métaux de base à assembler.
La question n'est pas simplement de savoir quels métaux peuvent être brasés, mais plutôt quelle combinaison de métaux de base, de métal d'apport et de procédé de brasage créera un joint réussi. La véritable compatibilité est une propriété de ce système entier, et non seulement des deux métaux à assembler.
Le système de brasage : métaux de base vs. métaux d'apport
Le brasage fonctionne en introduisant un métal d'apport dans un joint entre deux ou plusieurs métaux de base. Le métal d'apport a un point de fusion plus bas, ce qui lui permet de s'écouler dans l'interstice par capillarité et de former une liaison permanente après refroidissement sans faire fondre les métaux de base.
Comprendre les métaux de base
Les métaux de base sont les composants que vous assemblez. Le brasage est utilisé sur un large éventail d'entre eux grâce à sa capacité à créer des joints solides sans endommager les matériaux parents.
Les métaux de base courants incluent :
- Acier et acier inoxydable
- Cuivre et alliages de cuivre (laiton, bronze)
- Nickel et alliages de nickel
- Aluminium
- Argent
- Métaux réfractaires (métaux avec des points de fusion très élevés)
Le rôle des métaux d'apport
Le métal d'apport agit comme la "colle" métallurgique. Il doit être chimiquement compatible avec les métaux de base et fondre à une température inférieure.
Les familles de métaux d'apport courants incluent :
- Alliages à base d'argent : Polyvalents pour l'assemblage de l'acier, du cuivre et du nickel.
- Alliages à base de cuivre : Souvent utilisés pour l'assemblage de l'acier et incluent le cuivre-phosphore pour les joints cuivre-cuivre.
- Alliages aluminium-silicium : Spécialement conçus pour le brasage de l'aluminium.
- Alliages à base de nickel : Choisis pour les applications à haute résistance et haute température, souvent avec des aciers inoxydables.
Combinaisons de brasage courantes
La force du brasage réside dans sa capacité à assembler des matériaux difficiles ou impossibles à souder.
Assemblage de métaux similaires
C'est le scénario le plus simple. L'assemblage de cuivre à cuivre ou d'acier à acier est courant, utilisant généralement un métal d'apport d'une famille compatible (par exemple, cuivre-phosphore pour le cuivre).
Assemblage de métaux dissemblables
C'est là que le brasage excelle vraiment. Le processus permet l'assemblage de métaux ayant des propriétés et des points de fusion très différents.
Les combinaisons dissemblables réussies incluent :
- Acier au cuivre
- Acier inoxydable au cuivre
- Acier aux alliages de nickel
Comprendre les compromis et les pièges
Un joint brasé réussi dépend fortement de la gestion des réactions chimiques qui se produisent à haute température. Ne pas le faire est la cause la plus fréquente de défaillance du joint.
Le défi de l'oxydation
Presque tous les métaux forment une couche d'oxyde lorsqu'ils sont exposés à l'air, et ce processus s'accélère considérablement avec la chaleur. Cette fine couche invisible empêche le métal d'apport de "mouiller" la surface du métal de base, bloquant la formation de la liaison.
L'importance de l'atmosphère de brasage
Pour lutter contre l'oxydation, le brasage est souvent effectué dans une atmosphère contrôlée.
- Brasage sous vide : Ce procédé élimine l'air (et donc l'oxygène) d'une chambre scellée. Il est essentiel pour les métaux réactifs comme l'aluminium, qui s'oxydent instantanément, et pour l'assemblage des métaux réfractaires.
- Brasage à l'hydrogène : Une atmosphère d'hydrogène peut agir comme un "agent réducteur", éliminant activement les oxydes de la surface des métaux comme le cuivre, le nickel et l'argent, assurant une surface propre pour le métal d'apport.
Le risque d'incompatibilité métallurgique
Bien que rare avec les combinaisons courantes, certains appariements de métaux de base et de métaux d'apport peuvent former des composés intermétalliques fragiles au niveau du joint. Cela peut affaiblir l'assemblage final et est une considération critique dans les applications aérospatiales ou industrielles de haute performance.
Faire le bon choix pour votre objectif
Le choix des bons matériaux et du bon procédé est essentiel pour obtenir un joint fiable. Votre choix doit être dicté par vos matériaux spécifiques et vos exigences de performance.
- Si votre objectif principal est d'assembler des métaux courants comme l'acier ou le cuivre : Vous pouvez probablement utiliser des alliages d'apport à base d'argent ou de cuivre largement disponibles avec un simple chalumeau et un flux.
- Si votre objectif principal est une performance à haute résistance ou haute température : Optez pour des métaux d'apport à base de nickel et un brasage en atmosphère contrôlée, surtout lorsque vous travaillez avec de l'acier inoxydable ou des alliages de nickel.
- Si votre objectif principal est d'assembler des métaux réactifs comme l'aluminium : Vous devez utiliser un métal d'apport aluminium-silicium spécialisé et un procédé, tel que le brasage sous vide, capable d'éliminer l'oxydation.
En fin de compte, un brasage réussi est obtenu en considérant les matériaux et le processus comme un système complet et interdépendant.
Tableau récapitulatif :
| Combinaison de métaux | Considération clé | Métal d'apport courant |
|---|---|---|
| Métaux similaires (par exemple, cuivre à cuivre) | Simple ; utiliser un métal d'apport compatible. | Cuivre-Phosphore |
| Métaux dissemblables (par exemple, acier à cuivre) | Excellence dans l'assemblage de propriétés différentes. | Alliages à base d'argent |
| Métaux réactifs (par exemple, aluminium) | Nécessite un contrôle de l'oxydation. | Alliages aluminium-silicium |
| Applications à haute température/résistance | Nécessite des métaux d'apport haute performance. | Alliages à base de nickel |
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