La plupart des procédés de soudage ont été découverts au XXe siècle, mais certains procédés, comme le « soudage par brasage » ou plus simplement « brasage », sont connus depuis très longtemps. La soudure a évolué comme partie intégrante des compétences des forgerons, des orfèvres et des charpentiers qui doivent souder des métaux dans la production d’outils, d’armes, de bateaux, de bijoux et de bâtiments (clôtures, portes, ponts, quincaillerie, etc.).
La soudure est un processus complexe et il n’est pas facile de le déterminer avec précision. Le terme de soudage désigne la capacité du matériau à réaliser un joint soudé continu dans certaines conditions de soudage, qui répondra aux conditions et à la durabilité des propriétés. En outre, les propriétés chimiques du métal, les dimensions des pièces, le type de matériau supplémentaire, la préparation du joint de soudure, sont influencés par la soudabilité de certains métaux. Le brasage diffère du soudage par rapport à ce qui est « fondu » : les métaux à assembler (soudage) ou le métal d’apport (brasage).
Le soudage est le processus d’assemblage de pièces, souvent en métal, par chauffage jusqu’au degré de fusion des pièces en contact. Contrairement au soudage, le brasage est une méthode d’assemblage de pièces principalement métalliques utilisant un matériau tiers fondu, avec une température de fusion inférieure à la température de fusion du matériau de base. On vous dit tout dans cet article de synthèse.
Qu’est-ce que le brasage ?
Le brasage permet de joindre des matériaux en les chauffant en présence d’un métal d’apport dont le point de fusion est généralement supérieur à 450° C mais inférieur à la température de fusion du métal de base. Différents procédés peuvent fournir la chaleur nécessaire au brasage. Le métal d’apport utilisé se répartit entre les surfaces rapprochées du joint par capillarité. Les pièces doivent être correctement nettoyées pour obtenir un joint de bonne qualité et résistant à l’usure.
Pour éviter une oxydation excessive pendant le brasage, les pièces doivent être protégées par un flux ou une atmosphère contrôlée pendant le processus de chauffage. Les pièces doivent être conçues pour fournir un capillaire pour le métal d’apport lorsqu’elles sont correctement alignées, et un procédé de chauffage doit être choisi pour fournir la température de brasage et la distribution de chaleur appropriées.
Le joint brasé typique a une surface relativement grande et un très petit espace à combler. Dans l’application de brasage la plus simple, les surfaces à assembler sont nettoyées pour éliminer les contaminants et les oxydes. Ensuite, elles sont revêtues d’un flux, un matériau capable de dissoudre les oxydes métalliques solides et d’empêcher une nouvelle oxydation. Lorsque le joint est chauffé, le flux fond, nettoyant les métaux de base et les protégeant contre toute nouvelle oxydation par une couche de liquide.
Le métal d’apport de brasage est ensuite fondu sur le bord du joint. L’attraction capillaire entre le métal de base et le métal d’apport est beaucoup plus élevée que celle entre le métal de base et le flux, qui est déplacé par le métal d’apport. Le joint, une fois refroidi à température ambiante, se remplira de métal d’apport solide, et le flux solide se trouvera à la périphérie du joint.
Pourquoi recourir au brasage ?
- Il s’agit d’un procédé économique et efficace, même pour les assemblages les plus complexes ;
- C’est un moyen simple de relier de grandes portions métalliques ;
- Cette technique d’assemblage permet une excellente répartition de la chaleur et de la pression ;
- Les joints ne nécessitent que peu ou pas de finition ;
- Si nécessaire, les joints brasés peuvent être démontés ultérieurement avec la méthode approprié ;
- Les revêtements et les bardages peuvent être conservés après le brasage ;
- Cette technique permet d’assembler des métaux différents, mais aussi des matériaux non métalliques ;
- Les pièces de précision peuvent être assemblées sans problème ;
- Le traitement par lots permet de braser de nombreuses pièces simultanément.
Quelles sont les limites du brasage ?
On compte généralement trois limites au brasage :
- Les résistances des joints sont limitées et ne conviennent que pour des applications spécifiques ;
- Les exigences en matière de compétences en bricolage sont légèrement plus élevées en comparaison avec la soudure ;
- Les métaux d’apport et la main-d’œuvre peuvent être coûteux, ce qui rend les dépenses totales élevées pour les projets industriels.
Quelle différence entre brasage fort et brasage tendre ?
Il existe certaines similitudes entre le brasage fort et le brasage tendre, mais de nombreuses différences métallurgiques importantes permettent de différencier les deux techniques. Elles sont toutes deux utilisées pour assembler des métaux afin de former une liaison solide, mais les mécanismes de liaison sont très différents. Examinons ces deux procédés pour déceler les principales différences.
Le brasage tendre a lieu à des températures beaucoup plus basses que le brasage fort. Les températures de brasage typiques se situent entre 150 et 260 °C, bien que certains types de brasage puissent nécessiter une température légèrement plus élevée, à plus ou moins 20 %. De son côté, le brasage fort est généralement effectué entre 650 et 1260 °C.
Pour schématiser, e brasage tendre est un procédé d’assemblage dans lequel le métal d’apport fond complètement en dessous de 450° C. Le brasage fort est un procédé d’assemblage dans lequel le métal d’apport fond complètement à des températures supérieures à 450°C. Le brasage tendre et le brasage fort utilisent tous deux une action capillaire pour répartir le métal d’apport fondu entre les métaux de base non fondus à assembler, et ces métaux de base doivent être très propres (exempts d’huiles, de lubrifiants, de saletés, etc.) avant d’être assemblés.
Sur le point de vue métallurgique, les températures les plus élevées requises pour le brasage entraînent des propriétés d’assemblage très différentes. Alors que les températures plus basses du brasage tendre ne permettent généralement qu’un alliage minimal du métal d’apport avec les métaux de base à assembler, le brasage fort entraîne souvent une interaction importante entre le métal d’apport et le métal de base. Ainsi, leur comportement sera généralement très différent, au moins à deux égards :
- La résistance de l’assemblage. Dans les assemblages résultant d’un brasage tendre, les métaux de base seront généralement beaucoup plus résistants que la brasure après le processus de brasage tendre. Ainsi, si la brasure est fortement sollicitée à l’utilisation, la défaillance se produira généralement à son niveau, et non au niveau des métaux assemblés. Cependant, un assemblage résultant d’un bon brasage fort ne devrait jamais céder au niveau de la brasure, mais plutôt au niveau du métal de base, à l’extérieur du joint brasé. Aux températures plus élevées du brasage, les réactions métallurgiques et l’alliage sont beaucoup plus intenses que celles qui se produisent aux températures beaucoup plus basses du brasage tendre. Les joints brasés bien faits approchent ou dépassent généralement les résistances des métaux de base assemblés.
- Résistance : un joint correctement brasé (brasage fort) devrait toujours être capable de supporter les contraintes et l’usure imposées par les cycles thermiques ou les chocs mécaniques, alors que les joints résultant d’un brasage tendre dans des conditions similaires devraient normalement se rompre à l’usure.
Il faut donc faire preuve de prudence lorsqu’on essaie de comparer les deux procédés de brasage fort et de brasage tendre. Bien qu’il existe un certain nombre de similitudes dans la façon dont les pièces sont traitées par ces deux méthodes d’assemblage, les très grandes différences de température entre ces deux procédés d’assemblage entraînent des comportements très différents lorsqu’ils sont soumis à des conditions d’utilisation extrêmes. Notez qu’il est toujours possible de rattraper une erreur de manipulation de l’appareil à braser. L’utilisateur peut dessouder un composant défectueux ou qu’il doit réutiliser en utilisant un fer à souder, une station de dessoudage, un pistolet de dessoudage ou encore une tresse de dessoudage.
Quelle différence entre soudage et brasage ?
La soudure est la liaison de deux ou plusieurs matériaux, identiques ou différents, par fusion ou pressage, avec ou sans ajout de matériau supplémentaire, afin d’obtenir un joint soudé homogène. Selon la méthode d’assemblage, le soudage peut être divisé en deux grands groupes : le soudage par fusion, le soudage de matériaux à l’état fondu au point du composé, avec ou sans ajout de matériau et le soudage par pression, le soudage du matériau à l’état solide ou ramolli sur le joint avec pression ou impact.
Le brasage est un procédé par lequel des pièces métalliques ou non métalliques sont fusionnées avec un matériau en fusion pour former un ensemble indissociable. Le matériau de base est brasé parce qu’il a un point de fusion plus élevé que le matériau d’apport. Il est possible d’obtenir de meilleurs résultats de soudage en utilisant un flux (poudre, pâte, solution) et/ou une atmosphère protectrice (gaz ou vide) dans laquelle le soudage est effectué.
Voici une synthèse des principales différences entre le soudage et le brasage :
#1 La température de fusion du matériau d’apport
En cas de soudage, la température est supérieure à 450° C, inférieure ou égale à la température de fusion du matériau de base. Le brasage est un processus mécanique dont la température est généralement inférieure à 450° C.
#2 L’utilisation de flux
L’utilisation de flux pour protéger la surface du matériau de base et pour faciliter le mouillage de celui-ci en cas de soudage est facultative, mais en cas de brasage, elle est obligatoire.
#3 La source de chaleur
Les sources de chaleur les plus courantes lors du soudage sont le plasma, l’arc électrique, la résistance électrique et le laser. Les sources de chaleur du brasage sont le fer à braser, les ultrasons, la résistance électrique et le four.
#4 La déformation
La probabilité de déformation lors du brasage est très faible. Elle est très probable dans le soudage.
#5 Les déformations résiduelles
Il n’y a pas de tension résiduelle en cas de brasage, mais il y a une forte probabilité autour de la zone du joint soudé.
Le tableau de sélection des alliages de brasage et des flux
La température de fusion du métal d’apport est supérieure à 425° C mais inférieure à la température de fusion du métal de base. Prenons l’exemple du brasage à l’argent. Selon l’alliage, il aura une plage de température de fusion comprise entre 562° C à 926° C. L’alliage lie les deux métaux ensemble lorsque le flux, l’alliage et une chaleur adéquate sont appliqués à un joint propre avec l’ajustement approprié.
Certains alliages nécessitent un écart de 0,001 à 0,003 dans les métaux de base, tandis que d’autres fonctionnent mieux avec un écart de 0,005. L’alliage est attiré dans le joint par capillarité. Pour que ce processus réussisse, il faut accorder plus d’attention à l’ajustage, au flux et à la chaleur. Les alliages de brasage cuivre – phosphore font exception à la règle du flux. Dans les applications cuivre à cuivre, aucun flux n’est nécessaire mais vous devez purger la pièce avec de l’azote pour obtenir une surface sans oxyde. Comment braser sans se tromper d’alliage, de flux et/ou de température ? Voici le tableau de sélection.
| Métal de base #1 | Métal de base #2 | Alliage de brasage | Flux utilisé | Température |
| Cuivre | Cuivre | 15 | Aucun | 640 – 800 ° C |
| Cuivre | Laiton | 15 | Aucun | 640 – 800 ° C |
| Cuivre | Acier | A56 T | Noir | 620 – 650 ° C |
| Cuivre | Acier inoxydable (inox) | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Cuivre | Fonte | 50 N | blanc | 700 – 750 ° C |
| Cuivre | Acier à outils | 50 N | blanc | 700 – 750 ° C |
| Laiton | Laiton | 15 | blanc | 640 – 800 ° C |
| Laiton | Acier | A56 T | blanc | 620 – 650 ° C |
| Laiton | Acier inoxydable (inox) | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Laiton | Fonte | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Acier | Acier | 17 Nickel Argent | HW 17 | 920 – 940 ° C |
| Acier | Acier inoxydable (inox) | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Acier | Fonte | 17 Nickel Argent | HW 17 | 920 – 940 ° C |
| Acier inoxydable (inox) | Acier inoxydable (inox) | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Acier inoxydable (inox) | Fonte | 50 N | Noir | 700 – 750 ° C |
| Fonte | Fonte | 17 Nickel Argent | HW 17 | 920 – 940 ° C |