Le Brasage

La suite des cours de l’ouvrage « Technologie du soudage » par Jean MATON, se fait avec le chapitre 3 qui est nommé par son auteur Le soudage aux gaz

Si vous préférez lire le cours précédent qui traite du soudage oxyacétylènique ou aller au sommaire

Cette partie traite du brasage

CHAPITRE 3 : LE SOUDAGE AUX GAZ
Le soudage aux gaz utilise la chaleur de combustion d’un gaz combustible ( généralement l’acétylène ou le propane ) mélangé sous certaines proportions à un gaz comburant, tel que l’oxygène qui peut être pur ( bonbonnes ) ou contenu dans l’air, ce qui permet la combustion de l’acier et l’évacuation des scories lors des saignées.

On distingue :

  • Le soudage oxyacétylénique
  • Le brasage ( fort ou tendre )
  • Le soudo-brasage

3.2.1 Principe

Le brasage est un mode d’assemblage hétérogène. Les pièces à assembler ( métal de base ) sont chauffées en présence d’un métal ou alliage différent ( métal d’apport ) dont la température de fusion est inférieure à celle du métal de base. Lorsque la température de fusion du métal d’apport est atteinte, le joint se forme par capillarité. Les assemblages étant toujours réalisés par emboîtement ou par recouvrement.


Brasage Fort
Brasage Fort

3.2.2 Le brasage fort

Ou encore brasage par capillarité ( norme EN 12799 ). Il se réalise sur joints pelliculaires avec un métal dont la température de liaison est supérieure à 450 °C. La brasure dite à l’argent est un alliage quaternaire ( Cu + Ag + Zn + Cd ). Il existe la brasure CUPHOS ( Cu + P ) qui peut être utilisée sur cuivre sans décapant.

a) Préparations : Joints par recouvrement d’où grande résistance à la rupture au cisaillement ( Fig 3-27b ) avec un grand allongement. Le jeu est l’intervalle qui doit permettre une bonne pénétration par capillarité, il est fonction de la nature du métal ( Fig 3-28 ).


Brasage Tableau réglages
Brasage Tableau réglages

Résistance à la rupture des brasures :
Laiton au nickel :
AROX Rr’ ≥ 400 N/mm² => HB ≥ 120
AROX AS Rr ‘ ≥ 450 N/mm² => HB ≥ 130
Cu + Zn + Ag + Ni SAFAROX Rr’ 600 à 700 N/mm² => HB 160 à 200

* Vous devez consulter les fabricants de métal d’apport pour connaître les caractéristiques mécaniques qui sont variables suivant les marques commerciales.

3.2.2 Calcul de la longueur de recouvrement


Formule longueur recouvrement brasage
Formule longueur recouvrement brasage

C = coefficient de sécurité ( 4 à 6 )
Rr = Résistance à la rupture de pièce la plus faible ( N/mm² )
e = épaisseur de la pièce la plus faible ( mm )
Rr’ = résistance à la rupture de la brasure ( N/mm² )
J = coefficient de joint ( en général J = 0,8 )

Exercices résolus
a) Soudure par recouvrement : ( Fig 3-29a ) pièce A = ac. doux eps 6 mm Rr = 360 N/mm²
 » B = cuivre eps 6 mm Rr = 230 N/mm²
Rr’ ( brasure ) = 400 N/mm²


Formule longueur recouvrement brasage 2
Formule longueur recouvrement brasage 2


Soudure par recouvrement
Soudure par recouvrement

b) Soudure par emboitement ( Fig 3-29b )

Calcul pratique : L = 10 x e
Calcul de la longueur de recouvrement :


Formule longueur recouvrement brasage 3
Formule longueur recouvrement brasage 3

A et B en cuivre
Rr = 230 N/mm² Rr’ = 400 N/mm²
e = 3 mm et d = 50 mm C = 5 et J = 0,8
soit :

Formule longueur recouvrement brasage 4
Formule longueur recouvrement brasage 4

3.2.3 Nettoyage

Il est essentiel que la brasure pénètre dans le joint, ce dernier devra être propre, dégraissé et mis à vif.

3.2.4 Flux décapant

En poudre ou pâteux, devront être appliqués AVANT sertissage pour préserver les surfaces de l’oxydation pendant le chauffage ( durée réduite ). Certains décapants servent d’indice de température.


Flux décapant BORAX
Flux décapant BORAX

3.2.5 Mode opératoire

Débit du chalumeau = 300 l/h par mm d’épaisseur à souder, la flamme sera douce et neutre. Autant que possible, travailler dans un endroit sombre pour pouvoir estimer la température. Le chalumeau est distant de la pièce de ± 40 mm, toujours en mouvement, afin d’obtenir une température uniforme du joint, elle sera mise en évidence par le flux qui se liquéfie ( par température indirecte et non par la flamme ).

On dépose la baguette exactement dans le joint, en évitant de diriger la flamme sur la baguette. Le décapant va réduire la tension superficielle de la brasure et favoriser le mouillage.

On doit obtenir sur la partie supérieure un petit congé tandis que la brasure doit être pénétré au fond de l’emboîtement. Attention les décapants sont composés de FLUOR, il y a lieu de travailler dans un endroit aéré.

Applications : Echangeurs de températures, serpentins de circulation d’eau, lustrerie, connexions de moteurs électriques, plaquette de tungstène sur barreau d’acier ( outils ) Fig 3-31.


Applications chalumeau
Applications chalumeau

3.2.6 Outillage

Pour le brasage fort on utilise généralement :

  • La lampe à souder
  • Le chalumeau raccordé à une bouteille de gaz ( propane pour l’extérieur, butane pour l’intérieur )
  • Les chalumeaux bi-gaz ( propane, butane, acétylène ) + oxygène


Lame à souder et Fer à souder
Lame à souder et Fer à souder

a) La lampe à souder : ( Fig 3-32 ) La flamme est ici produite par le mélange d’un gaz ( butane ou propane ) avec l’oxygène de l’air en fournissant une température de 700 °C. La lampe est alimentée au moyen de cartouches  » jetables « . Le réglage est des plus simple, puisque la  » force  » de la flamme varie avec le débit du gaz. Une flamme bleue est puissante et signe d’un bon réglage, fonction de l’arrivée de l’air réglable à la buse. Par contre, une flamme molle et rouge indique un manque d’air contenant de l’ O2.
Les éléments à assembler devront rester sous la flamme, même pendant la brasure ( mais pas cette dernière ).

La quantité de baguettes ( Cu ou Ag ) peut être estimée à 1,5 x Ø tube. Ces baguettes doivent être légèrement inclinées sans être exposées à la flamme, dès que l’alliage s’est répandu dans le jeu, cesser de chauffer, laisser refroidir et éliminer les excédents.

b) Le chalumeau : Il est raccordé à une bonbonne ( Fig 3-33 ), il est plus puissant que la lampe à souder et
possède une autonomie plus grande via une bonbonne de 13 kg, par exemple, contenant du butane ( C4 H10 )
ogive et corps bleu, ou du propane ( C2 H8 ) ogive grise et corps bleu, parfois ogive rouge ( norme EN 1089.3 ), Fig 3-34 avec détendeur.


Bouteilles de gaz pour le brasage
Bouteilles de gaz pour le brasage

Son débit lui permet d’atteindre des températures de l’ordre de 1500 °C. Il est donc capable d’effectuer des petites brasures courantes sur tubes de max. Ø 50 et cornières de 25 x 25 mm.

c) Les chalumeaux bi-gaz : Ils utilisent un mélange d’un gaz ( butane, propane ou acétylène ) et d’oxygène
pur. Ils peuvent atteindre des températures de l’ordre de 2825 °C
pour les deux premiers gaz et de 3200 °C pour l’acétylène.

d) Caractéristiques des gaz butane et propane:


Chalumeau bi-gaz
Chalumeau bi-gaz


Tableau du butane et propane
Tableau du butane et propane

Pour l’acétylène, se reporter aux paragraphes précédents

3.2.7 Utilisation d’une préforme

On appelle préforme, les métaux d’apport épousant les formes des joints à réaliser. Les types les plus courants sont : les anneaux toriques, les rondelles, les pastilles et plaquettes. Des bandes découpées suivant le profil des surfaces à assembler jouent le rôle de préforme. On chauffe uniformément et lorsque la brasure coule franchement, on presse les constituants du joint jusqu’à solidification de la brasure.

3.2.8 Utilisation des poudres

Le mélange brasure en poudre et décapant, additionné d’eau distillée au moment de l’emploi, jusqu’à une consistance crémeuse est étendue au pinceau à l’endroit du joint à réaliser.

3.2.9 Elimination des résidus de flux

Les résidus de décapant doivent être éliminés afin d’éviter toute corrosion ultérieure, ils affecteraient la qualité d’éventuels dépôts protecteurs. Comme les flux sont hygroscopiques, ils disparaissent généralement par simple immersion dans l’eau chaude suivie d’un brossage. Dans des cas difficiles, quand les flux ont été surchauffés, on procède à l’immersion des pièces pendant ± 5 min dans une solution aqueuse d’eau composée d’acide sulfurique ( H2 SO4 ) à 10 % suivi d’un rinçage à l’eau chaude puis d’un brossage.

Décapage des laitons brasés à l’argent : Décapage dans un bain d’attaque rapide : Acide nitrique ( HN03 ) à 40°Bé ==> 3 litres et d’eau ==> 1 litre + acide fluorhydrique à 40%

  • 100 cc

    Bain de brillance : après décapage
    HNO3 à 40 ° Bé ==> 75 g
    H2 SO4 à 66 ° Bé ==> 100 g
    HF à 40 % ==> 10 g
    Na OH ( soude ) ==> 2g à ajouter après refroidissement du mélange. Laisser refroidir le mélange pour que la température soit inférieure à 35 °C

    3.2.10 Brasage tendre

    Le métal d’apport a une température de fusion inférieure à 450°C. Les brasures les plus courantes sont constituées par des alliages Plomb – Etain ; Etain – Antimoine; Etain – Argent; Argent – Cadmium. Les alliages à base de Bismuth, dont la température de fusion est inférieure à 100 °C sont utilisées pour braser les appareils détecteurs d’incendie.

    Outillage:
    On utilise généralement :

    • Le fer à souder électrique ou à chauffer
    • Le fer à souder au gaz

    Le brasage tendre donne un assemblage de faible résistance mécanique ( connexions électriques, électroniques, … ) et étanche ( conduites d’eau froide, couverture en zinc, gouttières, plaques très minces. Le métal d’apport étant l’étain.

    a) Le fer à souder électrique ou à chauffer ( Fig 3-36 )
    Le fer à souder à panne fixe permettant le soudage de petits travaux fins, par exemple pour l’électronique. Pour des travaux plus lourds, on utilise des fers coniques ou en forme de marteau permettant de fondre la soudure ( généralement l’ étain ).

    b) Le fer à souder au gaz ( Fig 3-37 )
    Pour des réparations rapides, on peut utiliser un fer à souder autonome au gaz, qui ne nécessite aucune alimentation électrique. Ces fers se rechargent avec des cartouches à gaz de faible capacité.


    Fer à souder
    Fer à souder

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