Four industriel de brasage SOLO Swiss

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Four industriel de brasage SOLO Swiss

  1. 1. Le Brasage. LE BRASAGE DES METAUX SOUS GAZ DE PROTECTION.Définition :Le brasage est un procédé permettant d’assembler deux piècesmétalliques par la fonte d’un métal d’apport appelée brasure dont latempérature de fusion est plus faible que celle des matériaux à réunir.Lors de cette opération les pièces sont simplement recouvertes par labrasure sans subir de fusion.Les propriétés du brasage par rapport au soudage :L’intérêt principal du brasage est de pouvoir assembler des métaux les plus diversà des températures très inférieures au soudage. En effet, les températuresnécessaires pour assembler des pièces par brasage sont généralement situéeentre 650°C et 1150°C.D’autre part, les problèmes rencontrés au soudage de pièces en acier deconstruction à forte teneur en carbone, azote, phosphore et soufre sonttotalement éliminés avec le brasage : aucune trace de calamine sur le cordon.Les métaux d’apport (brasures) :La diversité des brasures disponibles sur le marché est quasi infinie.La brasure la plus utilisée est réalisée avec du cuivre pur dans le cas où les aciersà braser sont soumis à la température de fusion du cuivre (1083°C).Si les pièces à braser ne peuvent monter à de telles températures, on utilise alorsdes brasures à l’argent. Ce sont des brasures composées de cuivre (20-50%),d’argent (1%-56%) de zinc (7-20%) et de cadmium.
  2. 2. Suivant leurs compositions, la température de brasage se situe entre 618°C pourles plus riches en Argent et 870°C pour les plus pauvres. Figure 1. Brasage laitonBrasures utilisées de base.Or (à base de métaux précieux comme Au, Pd, Ag)Ar (à base d’argent)Platine (à base de métaux précieux comme Au, Pd, Ag, Pt)Alliages cuivreux (à base d’argent)Aciers inoxydables (à base d’or, Au, Pd, Ni)Alliages ferreux (à base d’argent ou de cuivre)Carbure de tungstène (à base d’argent ou de palladium)Titane (à base d’argent ou de titane).Comportement de la brasure : Chaque type de brasure a une température propre de fusion. A satempérature de fusion la brasure fond et pénètre dans le joint par capillaritéjusque dans les plus petites inégalités de la surface.En se solidifiant au cours du refroidissement, la brasure forme une liaison rigidepar accrochage mécanique mais aussi par formation de couches de jonctions trèsminces à la surface des matériaux. Les forces d’adhérence étant plus élevées quel’effet de pesanteur, la brasure sous forme liquide monte au sein des joints trèsétroits et ne redescend pas. Ainsi, plus le joint est étroit, plus l’aptitude de labrasure à y pénétrer et à s’élever est bonne. Cette particularité doit absolumentêtre prise en compte lors de l’établissement des paramètres de tolérances dujoint à braser.La répartition de la brasure étant basée sur l’effet capillaire, il est donc trèsimportant que l’interstice entre les matériaux à assembler soit extrêmementréduit. Sur son passage, la brasure ne doit pas rencontrer de cavités importantesou de stries qui diminuent la force d’adhérence.L’effet de pesanteur étant prépondérant, leur remplissage nécessite une plusgrande quantité de brasure.La brasure peut être déposée sous plusieurs formes : en bout de fil, en plaquetteou en pate.
  3. 3. Il est impératif de s’assurer de la bonne position des éléments destinés à êtreassemblés pour les empêcher de se déplacer.Quelques points importants pour un bon brasage. • Le maintien des pièces en position lors du brasage • La préparation des surfaces • L’utilisation d’un flux • Le choix de la brasure, de la température et du gaz • Le temps de maintien à température • La vitesse de refroidissement Dans pratiquement tous les cas, la brasure ne peut s’étendre correctementsur la surface du métal de base que si celle-ci est absolument propre et sanstrace d’oxyde. Lors du chauffage à l’air, l’oxydation du métal de base a lieu bienavant la fonte de la brasure, il est donc impératif de maintenir les surfacesexemptes d’oxydes pendant toute la montée en température. On utilise pour celades produits appelés flux qui, le plus souvent, sont des substances alcalines tellesque le borax ou l’acide borique additionné de chlorures ou de fluorures pour lecuivre et ses alliages, ainsi que pour les métaux ferreux, le nickel et leursalliages. Le flux peut également être un mélange de chlorures de métaux alcalinset alcalino-terreux pour le brasage de l’aluminium et de ses alliages. Pendant le brasage proprement dit, le flux est repoussé par la brasure quisort à l’extrémité du joint. Ces restes de flux doivent ensuite être retirésmécaniquement ou par décapage. Il n’est pas nécessaire d’appliquer la brasure exactement au niveau du joint.En effet, étant liquide, lorsqu’elle est déposée à proximité, elle finit par trouverson chemin au sein des joints étroits et appropriés et les remplit convenablement. Figure 2. Brasage cuivre/inoxLes gaz de protection : Les gaz de protection les plus fréquemment utilisés sont l’hydrogène (H2), legaz de craquage de l’ammoniaque (N2/3H2), le gaz exothermique (6%Co2,12%H2, 12%Co), le gaz endothermique (0,2%Co2, 40%H2, 20%Co), un
  4. 4. mélange N2/H2 à proportion variable suivant la qualité de la brasure et plusrarement l’argon ou l’hélium. Parmi tous ces gaz, les plus répandus sont le gaz de craquage avec 75%H2et 25%N2 et le gaz exothermique car ce sont les moins onéreux.L’ammoniaque craquée :2 NH3 N2 + 3H2 La dissociation se fait au moyen d’un catalyseur au nickel intégré dans lecraqueur Elle se produit à des températures comprises entre 850°C et 1000°C. Lemélange ainsi obtenu est appelé ammoniac craqué. Il est composé de 75% H2 etde 25% N2. Une bouteille d’ammoniac de 50Kg produit environ 132 m3 de gaz ce quicorrespond au contenu de 13 bouteilles de gaz comprimé.Le point de rosé à la sortie du craqueur est inférieur à -48°C.Le gaz exothermique :6%Co2 + 12%H2 +12%Co Il est obtenu par combustion du gaz de ville, du gaz naturel ou du propane.Contrairement à l’hydrogène ou à l’ammoniaque craqué, il n’est pas indiqué pourtous les matériaux. En ce qui concerne les métaux ferreux, le gaz exothermiquen’est utilisable que pour les aciers non alliés à faible teneur en carbone. En effet,sa proportion importante en vapeur d’eau, qui se traduit par un point de roséélevé, et sa haute teneur en Co2 provoquent une décarburation prononcéed’autant plus importante que la température est élevée. Bien que le gazexothermique ne contienne pas d’oxygène à l’état libre, son potentiel d’oxygèneest tout de même suffisamment élevé pour oxyder les aciers inox.Le gaz endothermique :0,2%Co2 + 40%H2 +20%Co Le gaz endothermique se prête bien au brasage sous gaz de protection. Soncoût est toutefois bien plus élevé que celui du gaz exothermique. Ilest surtout utilisé pour le brasage d’aciers dont la teneur en carbone estmoyennement élevée.L’hydrogène (H2) : Bien quen général il soit diatomique, lhydrogène moléculaire se dissociedans les atomes libres à températures élevées. Lhydrogène actif est un agentréducteur puissant, même à température ambiante. En revanche, à hautestempératures il est fortement réactif. Il est indispensable, par exemple, pour réduire les couches d’oxyde de
  5. 5. chrome Cr2O3, dites couches de passivation, sur les aciers riches en chrome.Pour braser de tels aciers ou pour effectuer un recuit brillant, il est impératif deréduire cette couche par un gaz hydrogéné. Il faut savoir que plus le taux d’hydrogène est élevé plus le gaz seraréducteur, ce qui maintiendra les pièces parfaitement propres. Les pelliculesd’oxyde éventuelles étant immédiatement réduites, il n’est donc pas nécessairede travailler avec un flux.En outre, l’hydrogène possède un pouvoir calorifique massique très élevé.En conclusion, ce gaz est le mieux adapté pour le brasage.Brasage sous gaz de protection sur four à bande: Le brasage de pièces de petites à grandes séries de petites et moyennesdimensions s’effectue de préférence sur des fours à bande qui peuvent aiséments’intégrer au sein d’un atelier voire à la chaine de production.Le four ci-dessous (fig.3) est conçu pour le brasage de divers métaux. On peut yintégrer n’importe quel gaz en fonction des pièces à traiter. Figure Figure 3. Four à bande SOLO Cette installation est équipée de trois zones de chauffe électriques, chaquezone est régulée par un thermocouple extérieur en platine et gérée par unerégulation PID. La bande en acier réfractaire avance à une vitesse paramétrablede 3 à 60 mn de temps de passage en continu ou en saccades (avances par à-coup). La vitesse est gérée par un variateur qui est elle-même asservie. Le four dispose d’entrées de gaz totalement séparées afin de pouvoiréquilibrer la variation et l’homogénéité du flux de gaz injecté dans le four.Un canal en acier spécial permet non seulement d’obtenir une qualité de surfaceexceptionnelle mais également d’économiser les débits de gaz.Sa température maximum de travail est de 1150°C. Deux cheminées sont placées aux deux extrémités de l’installation ce quipermet, d’une part, de brûler les gaz, et d’autre part, d’empêcher que les piècesne traversent un rideau de flamme à l’entrée et d’assurer un meilleur équilibragedu flux de gaz.
  6. 6. Par souci d’économie de gaz, le four est également équipé de deuxcraqueurs d’ammoniaque placés sous le châssis afin de pouvoir travailler avec75%H2 quand il n’est pas nécessaire d’utiliser de l’hydrogène pur. Conçu pour le brasage des aciers, des inox et des métaux précieux, on peutégalement y effectuer des revenus, des recuits et des trempes d’aciers inox(fig.4, 5, 6). Le changement de gaz se fait directement après une purge, le fourest alors aussitôt opérationnel. Figure 4. Brasage Figure 5. Trempe Figure 6. RecuitCe four à bande présente de nombreux autres avantages. Sécurité : Respect du taux maximum de rejet de gaz inflammable autorisé par les normes de sécurité CE. Economie : Entrée et sortie équipées toutes deux d’une cheminée permettant de réduire la consommation de gaz de traitement. Maîtrise des consommations de gaz par un meilleur équilibrage du four. Possibilité de travailler avec un gaz (hydrogène) dans le four et un autre gaz (azote) dans le canal de refroidissement pour réduire les consommations tout en préservant la même qualité de pièces. Four équipé dun moufle métallique : Homogénéité de chauffage à +/-5°C. Conditionnement rapide des atmosphères des différents traitements souhaités. Concept simple : Construction modulaire pour une maintenance aisée. Chemin de câbles intégrés au châssis pour éliminer le génie civil. Mécanisation et entraînement simples.
  7. 7. Fiabilité : Les chocs thermiques sont absorbés par une sole mobile à éléments interchangeables. Le retour de la bande sur rouleaux diminue le frottement et par conséquent son usure. La bande de transport est un système dentraînement sécurisé par un contrôle continu de la vitesse de bande. Maintenance réduite simple et économique : L’accessibilité aisée au canal par la construction en deux demies- coques de la carcasse. Les corps de chauffe se présentent sous forme de tubes facilement interchangeables. Qualité : Un refroidissement homogène sur toute la surface de la bande. Contrôle de lhomogénéité de température en plusieurs zones distinctes. Contrôle de la pression partielle dO2 par analyseur dans le canal de refroidissement. Un système de pilotage convivial de dernière technologie développé par son partenaire Axron®.Christian LIDINThermic-Service SA - Suisse

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