Brasure

La technique du brasage capillaire est une méthode très largement utilisée pour assembler les tubes en cuivre. Si le brasage dit "fort" évoque immanquablement une impression de solidité, le brasage dit "tendre" n'en est pas moins une méthode des plus efficaces pour réaliser la liaison de deux éléments en cuivre.

Définitions

Le brasage capillaire est une opération qui permet d'assembler des pièces métalliques au moyen d'un métal d'apport liquide dont le point de fusion est inférieur à celui du métal des pièces à assembler. Le cuivre se brase particulièrement bien. Pour réussir une opération de brasage il est primordial de maîtriser les propriétés de capillarité et de mouillage du métal qui dépendent :

  • du jeu entre les pièces
  • de la température
  • du nettoyage

La capillarité est le phénomène qui va permettre au métal d'apport de pénétrer dans l'intervalle entre les pièces. Le jeu entre les pièces devra donc être soigneusement établi (5/100 à 1/10 mm). Le mouillage est quant à lui le principe qui va permettre au métal d'apport de circuler : une goutte de métal d'apport fondu, déposée sur une surface dont la température dépasse une valeur dite "température de mouillage", s'étalera uniformément sur la surface. Si cette surface est froide, la goutte aura plutôt tendance à se contracter en forme de boule.

Il convient de distinguer deux sortes de brasage:

- Le brasage tendre pour lequel la température de fusion du métal d'apport est inférieure à 450°C. Dans la pratique la température de travail est en général comprise entre 230 et 270°C.

- Le brasage fort pour lequel la température de fusion du métal d'apport est supérieure à 450°C. En ce qui concerne le cuivre, dont la température de fusion est de 1083°C, la brasure forte ne devrait pas faire intervenir des températures de travail supérieures à 750°C.

Mise en oeuvre du brasage tendre d'un tube en cuivre

  • Découpe du tube : la coupe du tube doit être franche et d'équerre. Un coupe tube permettra d'éviter la déformation du tube. L'ébavurage sera soigneusement réalisé avec arrondi des arêtes.
  • Nettoyage des surfaces des pièces à assembler à l'aide d'un tampon abrasif. A ce stade il convient de vérifier le jeu d'emboîtement par un montage à blanc.
  • Dégraissage des surfaces des pièces à assembler. Après cette opération il ne faut plus toucher les surfaces nettoyées avec les mains nues.
  • Application modérée de flux décapant : appliqué au pinceau de flux doit enduire la surface de la partie mâle des pièces à assembler. On prendra soin de ne pas faire pénétrer de flux décapant à l'intérieur du tube et en évitant tout excès.
  • Chauffage : après avoir placé les tubes à raccorder dans leur position définitive, les parties à assembler seront chauffées de façon homogène en assurant un mouvement continu de la flamme. On utilisera à cette fin un chalumeau à gaz butane ou propane ou encore une pince électrique.
  • Métal d'apport : le métal doit s'écouler facilement dans le joint par capillarité, la flamme étant éloignée du métal d'apport. C'est la chaleur du métal qui fait fondre l'alliage d'apport. Continuer l'opération jusqu'à remplissage du joint.
  • Refroidissement de l'assemblage : une fois refroidit le joint brasé est nettoyé à l'eau pour éliminer tout résidu de flux décapant.

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Les avantages du brasage tendre : le brasage tendre est la méthode recommandée pour les réseaux de distribution d'eau sanitaire. L'utilisation du brasage tendre permet d'éviter un échauffement excessif des pièces ce qui empêche l'altération du métal. Cette méthode limite également au maximum les déformations. L'ensemble des ces qualités confère au brasage tendre une garantie supplémentaire contre les risques de corrosion dus à la mise en œuvre. Il serait une erreur de croire que la résistance mécanique des assemblages brasés tendres est inférieure à celle de ceux brasés forts. Des tests de mise en traction montrent des performances, pour la brasure tendre, au moins égales à celle de la brasure forte.

Mise en œuvre du brasage fort d'un tube en cuivre

La procédure de mise en œuvre du brasage fort est identique à celle du brasage tendre. Pour le chauffage l'emploi d'un chalumeau dit à flamme "turbo" ou "turbo-jet" dont la température de flamme n'excède pas 1200 à 1800 °C est préférable à des chalumeaux utilisant un mélange gazeux type oxygène-acétylène ou oxygène-propane qui ont des températures de dard excessives. Pour ces derniers le réglage de la flamme doit être neutre.

Le chauffage doit être minimum mais suffisant pour faire fondre la baguette de brasage. C'est la chaleur emmagasinée dans le tube qui fait fondre le métal d'apport et non la flamme. Il est important de déplacer la flamme en permanence pour éviter toute surchauffe du tube. La couleur rouge sombre est un indicateur de la limite de température au-delà de laquelle le tube subira des dommages irréversibles. En effet, plus la température de travail est élevée plus le métal sera affecté dans sa structure. Ce processus dit de recuit, favorisé par une durée de maintien longue en température, se traduit par une augmentation de la taille des grains du métal recristallisé. Si le recuit est excessif le matériau est fragilisé, il est d'autant plus sensible aux sollicitations mécaniques, aux dilatations et les risques de corrosion augmentent. Les opérations de brasage fort doivent donc être effectuées le plus rapidement possible et sans hésitation.

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Les avantages du brasage fort : l'emploi du brasage fort est recommandé lorsque les pièces assemblées sont soumises à de fortes sollicitations mécaniques comme des vibrations. Il est inutile dans la plupart des autres cas. Il est en revanche obligatoire dans certains cas, notamment pour les canalisations de distribution de gaz.

Les alliages d'apport

Les principaux alliages utilisés pour la brasure tendre sont l'étain/argent et l'étain/cuivre. L'étain/plomb, interdit pour les réseaux sanitaires, est de moins en moins utilisé.

Dans le cas du brasage fort, on utilise des alliages du type cuivre/phosphore ou cuivre/argent. Le cuivre/phosphore permet d'éviter l'utilisation de flux décapant grâce au rôle désoxydant du phosphore. Les alliages cuivre/argent permettent quant à eux de travailler à des températures un peu plus basses, ils sont plus fluides et assurent une meilleure mouillabilité.

Les flux décapants

Le décapant a trois rôles essentiels en brasage :

  • Il décape superficiellement le métal de base afin de faciliter le mouillage.
  • Il protège l'alliage d'apport et le métal de l'oxydation pendant l'opération de brasage.
  • Il a un rôle d'indicateur de température.

Les décapants sont élaborés à partir de sels actifs et peuvent se présenter aussi bien sous la forme de poudre, de pâte ou de liquide. Ils doivent posséder les caractéristiques suivantes :

  • Température de fusion inférieure à celle du métal d'apport.
  • Fluidité à la température de brasage.
  • Activité pendant toute la durée de l'opération de brasage.
  • Elimination aisée par rinçage.

Les fabricants d'alliages d'apport préconisent les flux adaptés à leurs produits. Pour les distributions de gaz combustibles, seuls les couples alliage d'apport/décapant ayant fait l'objet d'un agrément (repère d'enregistrement ATG) sont autorisés.

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