Le brasage expliqué : assembler les métaux avec précision et solidité

Qu'est-ce que le brasage ?

Le brasage est un procédé d'assemblage de métaux dans lequel deux ou plusieurs pièces métalliques sont jointes en faisant fondre et couler un métal d'apport dans le joint, ce métal d'apport ayant un point de fusion inférieur à celui des métaux de base. Le brasage diffère du soudage en ce qu'il ne fait pas fondre les pièces à assembler.

Le brasage diffère du brasage tendre par l'utilisation d'une température plus élevée et de pièces beaucoup plus ajustées que lors du brasage tendre.

Pendant le processus de brasage, le métal d'apport s'écoule dans l'espace entre les pièces ajustées par action capillaire. Le métal d'apport est porté légèrement au-dessus de sa température de fusion (liquidus) tout en étant protégé par une atmosphère appropriée, généralement un flux.

Il mouille alors le métal de base (processus appelé mouillage) avant d'être refroidi pour joindre les pièces ensemble. Un avantage majeur du brasage est la capacité d'assembler des métaux identiques ou différents avec une résistance considérable.

Point clé

Le brasage est le processus d'assemblage de deux pièces métalliques indépendantes pour former un joint solide porteur de charge.

• Le brasage est similaire au brasage tendre, mais à des températures plus élevées.
• Utilisez le bon matériau de baguette de brasage pour le métal de votre projet.
• La baguette de brasage doit être fondue par la chaleur des pièces métalliques jointes, pas par contact direct avec la flamme du chalumeau.
• Utilisez un chalumeau produisant une flamme à haute intensité.

Matériaux des baguettes de brasage

• Cuivre, laiton, bronze : Baguettes de brasage et soudage au phosphore de cuivre
• Acier, acier inoxydable, alliages de nickel, alliages de cuivre, fonte, carbure de tungstène : Baguettes de brasage et soudage à l'argent (nickel silver)
• Fonte, galvanisé, nickel, acier, fer malléable : Baguettes de brasage et soudage au bronze
• Aluminium : Baguettes de brasage et soudage Bernzomatic AL3 pour aluminium

Comment braser le métal ?

Le brasage est un procédé d'assemblage traditionnellement appliqué aux métaux (mais aussi aux céramiques) dans lequel le métal d'apport fondu (l'alliage de brasage) s'écoule dans le joint.

Étapes :

• Utilisez une brosse métallique ou une toile émeri pour égrener la surface du métal. Nettoyez ensuite les surfaces à l'eau savonneuse ou avec un dégraissant.
• Positionnez le métal comme souhaité. Dans la plupart des cas, un joint à chevauchement sera plus solide et brasera plus facilement qu'un joint à jeu. Si nécessaire, utilisez des serre-joints pour maintenir les pièces en position.
• Chauffez le joint où les deux pièces métalliques se rencontrent jusqu'à ce qu'il rougeoie.
• Appliquez la baguette de brasage sur le joint tout en continuant à chauffer les surfaces métalliques. Pour les grandes surfaces, chauffez des portions du joint à température, puis passez à la zone adjacente suivante.
• Après le brasage, utilisez une brosse métallique pour nettoyer la surface brasée et éliminer toute oxydation ou résidu.

Le point de fusion du métal d'apport est supérieur à 450 °C, mais toujours inférieur à la température de fusion des pièces à assembler, ce qui distingue le procédé du soudage où des températures élevées fondent les métaux de base ensemble.

Le métal d'apport, chauffé légèrement au-dessus du point de fusion, est protégé par une atmosphère appropriée, souvent un flux. Le métal d'apport fondu refroidit pour joindre les pièces, offrant une liaison solide entre métaux similaires ou dissemblables.

Les atmosphères dans lesquelles le brasage peut être réalisé incluent l'air, les gaz de combustion, l'ammoniac, l'azote, l'hydrogène, les gaz nobles, les vapeurs inorganiques et le vide, en utilisant diverses sources de chaleur telles que chalumeau, four et bobine à induction.

Pour obtenir un joint brasé sain, le métal d'apport et les métaux de base doivent être métallurgiquement compatibles, et la conception du joint doit incorporer un jeu dans lequel le métal d'apport fondu peut être attiré ou distribué par action capillaire. Le jeu requis dépend de nombreux facteurs, notamment l'atmosphère de brasage et la composition du métal de base et de l'alliage de brasage.

Idéal pour assembler des métaux dissemblables, le brasage est un procédé commercialement accepté utilisé dans une large gamme d'industries grâce à sa flexibilité et à l'intégrité élevée des joints produits. Cela le rend fiable pour les applications critiques et non critiques, et c'est l'une des méthodes d'assemblage les plus largement utilisées.

Quelles sont les différentes méthodes de brasage ?

Le brasage, qui utilise une grande variété de sources de chaleur, est souvent classé par la méthode de chauffage utilisée. Pour atteindre la température de brasage, certaines méthodes chauffent localement (seulement la zone du joint), d'autres chauffent l'ensemble de l'assemblage (chauffage diffus).

Voici quelques-unes des méthodes les plus largement utilisées :

Techniques de chauffage localisé

1. Brasage au chalumeau

Dans cette méthode, la chaleur nécessaire pour fondre et faire couler le métal d'apport est fournie par une flamme de gaz combustible. Le gaz peut être l'acétylène, l'hydrogène ou le propane, combiné avec de l'oxygène ou de l'air pour former une flamme. Ce processus est facilement automatisable et nécessite un faible investissement initial. Le brasage au chalumeau requiert l'utilisation d'un flux, un nettoyage post-brasage est donc souvent nécessaire.

2. Brasage par induction

Le chauffage par induction à haute fréquence pour le brasage est propre et rapide, offrant un contrôle précis de la température et de la localisation de la chaleur. La chaleur est créée par un courant alternatif rapide induit dans la pièce par une bobine adjacente.

3. Brasage par résistance

C'est un processus dans lequel la chaleur est générée par la résistance à un courant électrique (comme pour le brasage par induction) circulant dans un circuit incluant les pièces. Le processus s'applique surtout aux joints relativement simples dans des métaux à haute conductivité électrique.

Techniques de chauffage diffus

1. Brasage au four

Le brasage au four offre deux avantages majeurs : le brasage sous atmosphère protectrice (où des gaz de haute pureté ou le vide éliminent le besoin de flux) et la capacité de contrôler précisément chaque étape des cycles de chauffage et de refroidissement. Le chauffage se fait par résistances ou par combustion de gaz.

2. Brasage par immersion

Cela implique l'immersion de l'assemblage entier dans un bain d'alliage de brasage fondu ou de flux fondu. Dans les deux cas, la température du bain est inférieure au point de solidification du métal de base, mais supérieure au point de fusion du métal d'apport.

Brasage vs Soudage

Le brasage est aussi classé par l'AWS comme un processus de liaison liquide-solide. Liquide signifie que le métal d'apport est fondu, et solide signifie que le ou les métaux de base ne le sont pas.

Contrairement au soudage, le brasage ne fait pas fondre les pièces. La principale différence entre le brasage et le soudage à l'arc est la source de chaleur. Le brasage s'applique via chalumeau, four, induction, immersion ou résistance comme sources de chaleur à une température supérieure à 840 °F (450 °C), alors que le soudage à l'arc utilise l'électricité comme source de chaleur atteignant environ 10 000 °F.

Brasage vs Brasage tendre

La seule différence entre le brasage et le brasage tendre est la température à laquelle chaque processus a lieu. Le brasage tendre se produit à une température inférieure à 840 °F (450 °C), et le brasage à une température supérieure à 840 °F (450 °C).

Avantages du brasage et du brasage tendre

Quelques avantages du brasage et du brasage tendre par rapport aux autres méthodes d'assemblage :

• Basse température
• Peut être assemblé de façon permanente ou temporaire
• Matériaux dissemblables peuvent être joints
• Vitesse d'assemblage
• Moins de risque d'endommager les pièces
• Taux de chauffage et refroidissement lent
• Pièces d'épaisseurs variables peuvent être jointes
• Réalignement facile

Le brasage et le brasage tendre sont des procédés aux nombreux avantages mais souvent négligés lors du choix d'un procédé d'assemblage. La capacité d'assembler de nombreux matériaux différents avec une variété limitée de flux et de métaux d'apport réduit le besoin d'un grand stock de matériaux, ce qui peut entraîner d'importantes économies pour une petite entreprise, un atelier domestique ou une ferme.