Maîtriser le Brasage du Cuivre : Guide Complet pour Assembler Tubes et Raccords

Depuis de nombreuses années, les deux méthodes les plus courantes pour joindre les tubes et raccords en cuivre ont été le brasage tendre et le brasage fort. Ces méthodes éprouvées sont similaires à bien des égards, mais il existe aussi plusieurs différences distinctes qui les distinguent.

Ce document explique les similitudes et met en évidence les différences entre les deux processus d'assemblage pour aider à déterminer quelle méthode de jonction est la plus souhaitable.

Qu'est-ce que le Brasage du Cuivre ?

La méthode la plus courante pour joindre les tubes en cuivre est l'utilisation d'un raccord de type manchon, en cuivre ou en alliage de cuivre, dans lequel les sections de tube sont insérées et fixées au moyen de métal d'apport, en utilisant soit un processus de brasage tendre, soit de brasage fort. Ce type de joint est connu sous le nom de joint capillaire ou à recouvrement car le manchon du raccord chevauche l'extrémité du tube et un espace est formé entre le tube et le raccord.

Cet espace est appelé l'espace capillaire. Les surfaces du raccord et du tube qui se chevauchent pour former le joint sont connues sous le nom de surfaces de jointure. Le tube et le raccord sont ensuite solidement joints en utilisant un métal d'apport qui est fondu dans l'espace capillaire et adhère à ces surfaces.

Le métal d'apport est un alliage métallique qui a une température de fusion inférieure à celle du tube ou du raccord. Le point de fusion de l'alliage de cuivre (Cu) UNS C12200 est de 1 981 °F / 1 082 °C. Si le métal d'apport fond en dessous de 840 °F, le processus effectué est le brasage tendre. Au-dessus de cette température, le processus est le brasage fort.

Pourquoi Utiliser le Brasage du Cuivre ?

L'utilisation du brasage du cuivre est nécessaire lorsque une plus grande résistance du joint est requise ou pour les systèmes qui fonctionnent à 350 degrés ou plus.

Utilisations typiques incluent :

• Protection incendie
• Climatisation et réfrigération
• Distribution de gaz de carburant
• Alimentation en eau

Le cuivre porteur d'oxygène et le cuivre sans oxygène peuvent être brasés pour produire un joint avec des propriétés satisfaisantes. La résistance complète d'un joint brasé en cuivre recuit sera développée avec un joint à recouvrement.

La flamme utilisée devrait être légèrement carburante. Tous les alliages de brasage à l'argent peuvent être utilisés avec les flux appropriés. Avec les alliages cuivre-phosphore ou cuivre-phosphore-argent, un joint brasé peut être fait sans flux, bien que l'utilisation de flux résultera en un joint de meilleure apparence.

Brasage Tendre vs Brasage Fort du Cuivre

La plupart des brasages tendres se font à des températures de 350 à 600 degrés. Le brasage fort du cuivre se fait, comme pour les joints de brasage, à 1 100 à 1 500 degrés.

Le brasage fort est un processus de jonction de métaux dans lequel deux ou plusieurs éléments métalliques sont joints ensemble en faisant fondre et couler du matériau dans le joint, le matériau d'apport ayant un point de fusion inférieur à celui du métal adjacent.

La différence entre le brasage fort et le brasage tendre est la température nécessaire pour faire fondre ce métal d'apport. Cette température est définie à 842 °F / 450 °C par l'American Welding Society (AWS) mais est souvent arrondie à 840 °F. Si le métal d'apport fond en dessous de 840 °F, le processus effectué est le brasage tendre.

Les joints brasés forts sont utilisés pour la réfrigération, les conduites d'air à haute pression et le CVC où la résistance maximale du joint est impérative, et les joints brasés tendres sont utilisés dans les applications à basse pression telles que les conduites d'eau potable et certains systèmes de chauffage.

Avez-vous Besoin de Flux pour Brasage le Cuivre ?

Pour braser le cuivre, vous avez besoin de flux juste pour que le brasage puisse couler librement et soit chauffé par la torche. La baguette est ensuite poussée en place sans être forcée, ce qui mélangerait le bain de chaleur et créerait une connexion peu fiable entre deux pièces de cuivre.

La méthode la plus simple pour braser le cuivre est d'utiliser une brosse à flux sur une surface, puis du métal en fusion brossé dessus – cela impliquera également une pâte hydrosoluble.

Les deux pièces de métal devraient avoir une surface poncée pour que ce processus fonctionne efficacement car sinon, il ne formera pas une liaison avantageuse entre elles. Cette technique est souvent comment les joints de tuyaux de plomberie sont faits car personne ne veut de fumées toxiques du brasage tendre autour de leur maison.

Comment Brasage le Cuivre

Le brasage se fait en chauffant le cuivre, puis en faisant couler une couche de constantan (un type de métal avec une haute conductivité thermique et une faible résistivité électrique) dessus. Si vous alignez correctement les deux pièces, elles fusionneront lorsqu'elles seront chauffées à 250 °C.

Le flux assure que les petites bulles d'air n'y entrent pas et ne gâchent pas tout – celles-ci remonteront à la surface pendant le chauffage et pourront être percées avec une aiguille de brasage avant le début du chauffage.

Une fois qu'elles sont chauffées, appliquez de la pâte à braser – cela fondra lorsqu'il sera à nouveau chauffé pour compléter le joint ! Si le constantan ne fournit pas assez de conductivité thermique, ou si vous voulez vous assurer que les deux pièces sont à peu près à la même température avant d'appliquer la chaleur pour la première fois, vous pouvez également utiliser une baguette de brasage recouverte de flux.

Que se passe-t-il exactement quand le métal d'apport fond ?

Quand le métal d'apport fond, il formera généralement un globule orange vif. C'est comme ça que vous pouvez savoir que vous avez atteint la température correcte pour procéder au processus de brasage. Vous devriez appliquer le flux et la pâte hydrosoluble, puis chauffer la baguette et le tube en cuivre pendant environ cinq minutes avant d'ajouter la pâte à braser sur la baguette.

Si vous vous demandez comment vous pourriez faire cela dans la construction, c'est typiquement comment les tuyaux de plomberie sont connectés. Avec les tuyaux de plomberie, il y a deux méthodes couramment utilisées : le brasage fort du cuivre et le brasage tendre du cuivre.

Le flux aidera le brasage à couler librement et devrait être appliqué sur les deux surfaces pour un processus de brasage fort réussi. La baguette est ensuite poussée en place sans être forcée, ce qui mélangerait le bain de chaleur et créerait une connexion peu fiable entre deux pièces de cuivre.

Types de Flammes

Il y a 3 types de flammes. Celui que vous ne voulez pas est une flamme carburante. Voici à quoi ressemble une « flamme carburante », elle est facilement distinguée par ses 3 couleurs, et conduit à une carbonisation excessive sur le tuyau ce qui n'est pas nécessaire et pourrait compromettre le joint.

Deuxièmement, une flamme oxydante que vous ne voulez pas non plus. Ce type de flamme, comme son nom l'indique, oxydera votre pièce ce qui est indésirable. Et enfin, une flamme neutre. Une flamme neutre est ce que vous recherchez car elle ne carburise ni n'oxyde, elle a un mélange parfait d'oxygène et d'acétylène et est généralement d'un bleu clair comme ceci.

Outils/Matériaux pour le Projet

Les outils et le type de matériaux d'apport varient d'un joint brasé tendre à un joint brasé fort, alors passons en revue les deux ensemble.

Lorsque vous brasez tendrement des conduites d'eau potable, vous utiliserez ce type de brasage appelé 95/5. Ce type de brasage ne peut pas être utilisé lors du brasage fort, donc vous aurez besoin d'un matériau d'apport. Il y a beaucoup de types de matériaux d'apport sur le marché et vous devrez choisir le bon selon le type de travail que vous faites.

En cas de doute, les produits Harris fournissent un graphique très clair sur le type de baguette de brasage à utiliser pour divers types de matériaux à joindre. Pour cette démonstration, j'utiliserai un Stay-silv 15 qui contient 80 % de cuivre, 15 % d'argent et 5 % de phosphore. Vous voudrez obtenir une baguette qui contient du phosphore car elles sont auto-fluxantes, éliminant le besoin d'appliquer du flux sur le tube.

Voyant que le brasage à l'argent fond à une température beaucoup plus élevée, vous aurez besoin de plus de chaleur que pour votre joint brasé tendre typique.

Le brasage fort de tubes plus petits est possible avec une petite torche au propane, mais les tubes plus grands comme 1" et plus nécessitent plus de chaleur, donc il est recommandé d'utiliser un système oxyacétylénique avec une torche appropriée vu que le brasage à l'argent fond à une température plus élevée que le brasage tendre normal. L'oxyacétylène brûle beaucoup plus chaud, à 3 500 °C ou 6 330 °F comparé au propane qui brûle autour de 1 995 °C ou 3 620 °F.

Et enfin, la torche. Lors du brasage tendre, une torche comme celle-ci est utilisée vu qu'un seul gaz est nécessaire. De plus, les torches au propane ne donnent pas autant de chaleur qu'une torche oxyacétylénique.

J'utilise ce kit de torche portatif oxyacétylénique de Harris, qui est une entreprise Lincoln Electric et est excellent pour les tâches de brasage fort légères comme celle-ci. Il vient dans un sac de transport et il y a 2 bouteilles, 1 pour l'oxygène et 1 pour l'acétylène, il y a aussi 2 détendeurs pour chaque gaz et la torche elle-même.

Vous remarquerez aussi les buses de torche qui viennent avec le kit. Vous pourriez utiliser une configuration simple air/acétylène comme celle-ci, mais elle est considérablement plus longue et ne vous donne pas un joint aussi propre qu'un kit oxyacétylénique. Cependant, elles sont plus économiques et plus légères à transporter dans les espaces restreints, donc utilisez ce qui est le mieux pour vous.

Quelque chose d'autre que vous pourriez vouloir considérer est de vous assurer que votre torche a des anti-retours sur les côtés oxygène et acétylène. La plupart des nouvelles torches en sont équipées intégrées. Dans le passé, celles-ci étaient séparées et devaient être installées sur le tuyau lui-même. Alors assurez-vous juste que votre kit en est équipé car ils empêcheront une flamme d'entrer dans votre bouteille, ce que vous ne voulez vraiment pas.

Vidéo de Brasage du Cuivre