Dominando a Brasagem de Cobre: Guia Completo para Junção de Tubos e Conexões

Por muitos anos, os dois métodos mais comuns de unir tubos e conexões de cobre têm sido solda branda e brasagem. Estes métodos testados e comprovados são de várias maneiras semelhantes, ainda existem várias diferenças distintas que os separam.

Este artigo explica as semelhanças e destaca as diferenças entre os dois processos de união para ajudar a determinar qual método de união é mais desejável.

O Que é Brasagem de Cobre?

O método mais comum de unir tubos de cobre é com o uso de uma conexão tipo soquete, de cobre ou liga de cobre, na qual as seções do tubo são inseridas e fixadas por meio de metal de adição, usando um processo de solda branda ou brasagem. Este tipo de junta é conhecido como junta capilar ou de sobreposição porque o soquete da conexão sobrepõe a extremidade do tubo e um espaço é formado entre o tubo e a conexão.

Este espaço é chamado de espaço capilar. As superfícies da conexão e do tubo que se sobrepõem para formar a junta são conhecidas como superfícies de união. Tubo e conexão são então solidamente unidos usando um metal de adição que é derretido no espaço capilar e adere a estas superfícies.

O metal de adição é uma liga metálica que tem temperatura de fusão abaixo da do tubo ou da conexão. O ponto de fusão da liga de cobre (Cu) UNS C12200 é 1.082°C. Se o metal de adição funde abaixo de 450°C, o processo sendo realizado é solda branda. Acima dessa temperatura, o processo é brasagem.

Por Que Usar Brasagem de Cobre?

O uso de brasagem de cobre é para quando maior resistência da junta é necessária ou para sistemas que operam a 177°C ou mais.

Usos típicos incluem:

• Proteção contra incêndio
• Ar condicionado e refrigeração
• Distribuição de gás combustível
• Abastecimento de água

Tanto cobre com oxigênio quanto cobre livre de oxigênio podem ser brasados para produzir uma junta com propriedades satisfatórias. A resistência total de uma junta brasada de cobre recozido será desenvolvida com uma junta de sobreposição.

A chama usada deve ser ligeiramente carburizante. Todas as ligas de brasagem de prata podem ser usadas com os fluxos adequados. Com ligas de cobre-fósforo ou cobre-fósforo-prata, uma junta brasada pode ser feita sem fluxo, embora o uso de fluxo resulte em uma junta de melhor aparência.

Solda Branda vs. Brasagem de Cobre

A maior parte da solda branda é feita a temperaturas de 177 a 316°C. A brasagem de cobre é feita, como para juntas de brasagem, a 593 a 816°C.

A brasagem é um processo de união de metal no qual dois ou mais itens metálicos são unidos pela fusão e fluxo de material na junta, o material de adição tendo ponto de fusão mais baixo que o metal adjacente.

A diferença entre brasagem e solda branda é a temperatura necessária para fundir esse metal de adição. Essa temperatura é definida como 450°C pela American Welding Society (AWS) mas é frequentemente arredondada para 450°C. Se o metal de adição funde abaixo de 450°C, o processo sendo realizado é solda branda.

Juntas brasadas são usadas para refrigeração, linhas de ar de alta pressão e HVAC onde resistência máxima da junta é obrigatória, e juntas soldadas são usadas em aplicações de baixa pressão como linhas de água potável e alguns sistemas de aquecimento.

Precisa de Fluxo para Brasar Cobre?

Para brasar cobre, você precisa de fluxo apenas para que a solda possa fluir livremente e seja aquecida pela tocha. A vareta é então empurrada no lugar sem ser forçada, o que misturaria o banho de calor e criaria uma conexão não confiável entre duas peças de cobre.

O método mais simples para brasar cobre é usar um pincel de fluxo em uma superfície e então metal fundido sendo pincelado sobre ela – isso também envolverá pasta solúvel em água.

As duas peças de metal devem ter uma superfície lixada para este processo funcionar eficientemente porque caso contrário, não formará uma ligação vantajosa entre elas. Esta técnica é frequentemente como juntas de tubos de encanamento são feitas porque ninguém quer fumos tóxicos de solda branda dentro de casa.

Como Brasar Cobre

A brasagem é feita aquecendo o cobre, então passando uma camada de constantan (um tipo de metal com alta condutividade térmica e baixa resistividade elétrica) por cima. Se você alinhar as duas peças corretamente, elas fundirão quando aquecidas a 250°C.

O fluxo garante que quaisquer pequenas bolhas de ar não entrem e estraguem tudo – estas borbulharão para a superfície enquanto aquece e podem ser furadas com uma agulha de brasagem antes de começar o aquecimento.

Uma vez aquecidas, aplique um pouco de pasta de solda de brasagem – isso derreterá quando aquecido novamente para completar a junta! Se constantan não fornecer condutividade térmica suficiente, ou você quiser garantir que ambas as peças estejam aproximadamente na mesma temperatura antes de aplicar calor pela primeira vez, você também pode usar uma vareta de brasagem coberta com fluxo.

O Que Exatamente Acontece Quando o Metal de Adição Derrete?

Quando o metal de adição derrete, geralmente formará um globo laranja brilhante. É assim que você pode saber que atingiu a temperatura correta para prosseguir com o processo de brasagem. Você deve aplicar o fluxo e pasta solúvel em água, então deve aquecer a vareta e o tubo de cobre por cerca de cinco minutos antes de adicionar pasta de solda sobre a vareta.

Se você está se perguntando como poderia fazer isso na construção, é tipicamente como tubos de encanamento são conectados. Com tubos de encanamento, existem dois métodos comumente usados: brasagem de cobre e solda branda de cobre.

O fluxo ajudará a solda a fluir livremente e deve ser aplicado em ambas as superfícies para um processo de brasagem bem-sucedido. A vareta é então empurrada no lugar sem ser forçada, o que misturaria o banho de calor e criaria uma conexão não confiável entre duas peças de cobre.

Tipos de Chamas

Existem 3 tipos de chamas. Uma que você não quer é uma chama carburizante. Aqui está como uma "chama carburizante" se parece, é facilmente distinguida por suas 3 cores, e leva a carbonização excessiva no tubo que não é necessária e poderia comprometer a junta.

Em segundo lugar, é uma chama oxidante que você também não quer. Este tipo de chama, como o nome diz, oxidará sua peça de trabalho, o que é indesejado. E por último, uma chama neutra. Uma chama neutra é o que você procura pois não carburiza nem oxida, tem uma mistura perfeita de oxigênio e acetileno e é tipicamente de uma cor azul clara como esta.

Ferramentas/Materiais para o Projeto

As ferramentas e tipo de materiais de adição variam de uma junta soldada para uma junta brasada, então vamos passar por ambas juntas.

Ao soldar linhas de água potável, você usará este tipo de solda que é chamado 95/5. Este tipo de solda não pode ser usado ao brasar, então você vai precisar de um material de adição. Existem muitos tipos de materiais de adição no mercado e você precisará escolher o certo dependendo do tipo de trabalho que está fazendo.

Em caso de dúvidas, produtos Harris fornece um gráfico muito claro sobre que tipo de vareta de brasagem usar para vários tipos de materiais sendo unidos. Para esta demonstração, usarei um Stay-silv 15 que contém 80% cobre, 15% prata e 5% fósforo. Você vai querer uma vareta que contenha fósforo pois são auto-fluxantes, removendo a necessidade de aplicar qualquer fluxo no tubo.

Vendo que a solda de prata derrete a uma temperatura muito mais alta, você vai precisar de mais calor que sua junta soldada típica.

Brasagem de tubos menores é possível com um pequeno maçarico de propano, mas tubos maiores como 1" e acima requerem mais calor, portanto, é recomendado usar um sistema oxi/acetileno com tocha apropriada vendo que a solda de prata derrete a uma temperatura mais alta que a solda normal. Oxiacetileno queima muito mais quente, a 3500°C ou 6330°F comparado ao propano que queima a cerca de 1995°C ou 3620°F.

E finalmente, o maçarico. Ao soldar, um maçarico como este é usado vendo que apenas um gás é necessário. Além disso, maçaricos de propano não dão nem perto do calor que um maçarico oxi/acetileno dá.

Estou usando este kit oxi/acetileno portátil da Harris, que é uma empresa Lincoln Electric e é ótimo para tarefas leves de brasagem como esta. Vem em uma bolsa de transporte e há 2 tanques, 1 para oxigênio e 1 para acetileno, há também 2 reguladores para cada gás e o maçarico real.

Você também notará as pontas de maçarico que vêm com o kit. Você poderia usar uma configuração simples de ar/acetileno como esta, mas é consideravelmente mais longa e não dá uma junta limpa como um kit oxi/acetileno faz. No entanto, são mais econômicos e leves para carregar em espaços apertados, então use o que for melhor para você.

Algo mais que você pode querer considerar é garantir que seu maçarico tenha retentores de retrocesso no lado de oxigênio e acetileno. A maioria dos maçaricos novos vem com eles embutidos. No passado, estes eram separados e precisavam ser instalados na mangueira. Então apenas certifique-se que seu kit está equipado com eles pois eles impedirão uma chama de entrar no seu tanque, o que você realmente não quer.

Vídeo de Brasagem de Cobre