O que é brasagem de cobre e como fazê-lo?

Por muitos anos, os dois métodos mais comuns de união de tubos e conexões de cobre foram a soldagem e a brasagem. Esses métodos testados e comprovados são semelhantes em vários aspectos, mas também existem várias diferenças distintas que os diferenciam.

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 um encaixe tipo soquete, cobre ou liga de cobre no qual as seções do tubo são inseridas e fixadas por meio de metal de adição, usando um processo de solda ou brasagem. Este tipo de junta é conhecido como uma junta capilar ou sobreposta porque o encaixe da conexão se sobrepõe à extremidade do tubo e um espaço é formado entre o tubo e a conexão.

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

O metal de adição é uma liga metálica que tem uma temperatura de fusão inferior à do tubo ou da conexão. O ponto de fusão da liga de cobre (Cu) UNS C12200 é 1.981°F/1082°C. Se o metal de adição derreter abaixo de 840ºF, o processo que está sendo executado é a soldagem. Acima dessa temperatura, o processo é de brasagem.

Por que usar a brasagem de cobre?

O uso de brasagem de cobre é para quando é necessária maior resistência da junta ou para sistemas que operam a 350 graus ou mais.

Os usos típicos incluem:

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

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

A chama utilizada deve ser levemente carburante. Todas as ligas de brasagem de prata podem ser usadas com os fluxos adequados. Com as ligas 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.

Soldadura de cobre vs. Brasagem

A maioria das soldas é feita em temperaturas de 350 a 600 graus. A brasagem de cobre é feita, como para juntas de brasagem em 1100 a 1500 graus.

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

A diferença entre brasagem e solda é a temperatura necessária para derreter esse metal de adição. Essa temperatura é definida como 842ºF/450ºC pela American Welding Society (AWS), mas geralmente é arredondada para 840ºF. Se o metal de adição derreter abaixo de 840ºF, o processo que está sendo executado é a soldagem.

As juntas soldadas são usadas para refrigeração, linhas aéreas de alta pressão e HVAC, onde a força máxima da junta é obrigatória, e as juntas soldadas são usadas em aplicações de baixa pressão, como linhas de água potável e alguns sistemas de aquecimento.

Você precisa de fluxo para soldar cobre?

Para soldar cobre, você precisa de fluxo apenas para que a solda possa correr livremente e seja aquecida pela tocha. A haste é então empurrada no lugar sem ser forçada, o que misturaria o banho de calor e criaria uma conexão não confiável entre dois pedaços de cobre.

O método mais simples para brasagem de cobre é usar uma escova de fluxo em uma superfície e, em seguida, escovar o metal fundido sobre ela - isso também envolverá pasta solúvel em água.

As duas peças de metal devem ter uma superfície lixada para que este processo funcione com eficiência, caso contrário, não formará uma ligação vantajosa entre elas. Esta técnica é muitas vezes como as juntas de tubulação de encanamento são feitas porque ninguém quer fumaça tóxica de solda dentro de sua casa.

Como soldar cobre

A brasagem é feita aquecendo o cobre e, em seguida, executando 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 se fundirão quando aquecidas a 250°C.

O fluxo garante que pequenas bolhas de ar não entrem e estraguem tudo - elas borbulham na superfície enquanto aquecem e podem ser perfuradas com uma agulha de brasagem antes do início do aquecimento.

Depois de aquecidos, aplique um pouco de pasta de solda - isso derreterá quando aquecido novamente para completar a junta! Se o constantan não fornecer condutividade térmica suficiente, ou se você quiser ter certeza de que ambas as peças estão aproximadamente na mesma temperatura antes de aplicar calor pela primeira vez, você também pode usar uma haste de brasagem coberta por fluxo.

O que exatamente acontece quando o metal de adição derrete?

Quando o metal de adição derrete, ele geralmente forma uma bolha 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 a pasta solúvel em água, então você deve aquecer a haste e o tubo de cobre por cerca de cinco minutos antes de adicionar pasta de solda na haste.

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

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

Tipos de chamas

Existem 3 tipos de chamas. Um que você não quer é uma chama carburante. Veja como é uma “chama de carburação”, facilmente distinguida por suas 3 cores, e leva a uma carbonização excessiva no tubo que não é necessária e pode comprometer a junta.

Em segundo lugar, é uma chama oxidante que você também não quer. Este tipo de chama, como o nome indica, irá oxidar sua peça de trabalho que é indesejada. 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 normalmente é uma cor azul clara como esta.

Ferramentas/materiais para o projeto

As ferramentas e o tipo de material de enchimento variam de uma junta soldada a uma junta brasada, então vamos passar por ambas juntas.

Ao soldar linhas de água potável, você usará esse tipo de solda chamado 95/5. Este tipo de solda não pode ser usado na brasagem, portanto, você precisará de um material de enchimento. Existem muitos tipos de materiais de enchimento no mercado e você precisará escolher o certo, dependendo do tipo de trabalho que está fazendo.

Em caso de dúvidas, os produtos Harris fornecem uma tabela muito clara sobre o tipo de haste de brasagem a ser usada para vários tipos de materiais que estão sendo unidos. Para esta demonstração, usarei um Stay-silv 15 que contém 80% de cobre, 15% de prata e 5% de fósforo. Você vai querer obter uma haste que contenha fósforo, pois são autofluxos, eliminando a necessidade de aplicar qualquer fluxo no tubo.

Vendo a solda de prata derreter a uma temperatura muito mais alta, você precisará de mais calor do que sua junta soldada típica.

A brasagem de tubos menores é possível com uma pequena tocha de propano, mas tubos maiores, como 1” e acima, exigem mais calor, portanto, é recomendável usar um sistema oxi/acetileno com uma tocha apropriada, visto que a solda de prata derrete a uma temperatura mais alta do que a solda normal . O oxiacetileno queima muito mais quente, a 3500*C ou 6330*F comparado ao propano que queima por volta de 1995*C ou 3620*F.

E por fim, a tocha. Ao soldar, uma tocha como essa é usada, visto que apenas um gás é necessário. Além disso, as tochas de propano não emitem tanto calor quanto uma tocha de oxi/acetileno.

Estou usando este kit porta-tocha de oxi/acetileno da Harris, que é uma empresa elétrica da Lincoln e é ótimo para tarefas de brasagem leves como esta. Ele vem em uma bolsa de transporte e há 2 tanques, 1 para oxigênio e 1 para acetileno, também há 2 reguladores para cada gás e a tocha real.

Você também notará as pontas da tocha que acompanham o kit. Você pode usar uma configuração simples de ar/acetileno como essa, mas é consideravelmente mais longa e não oferece uma junta limpa como um kit de oxi/acetileno. No entanto, eles são mais econômicos e mais leves para transportar em espaços apertados, então use o que for melhor para você.

Outra coisa que você pode querer considerar é certificar-se de que sua tocha tenha pára-raios de flashback no lado do oxigênio e do acetileno. A maioria das novas tochas vem com elas embutidas. No passado, eles eram separados e precisavam ser instalados na própria mangueira. Portanto, certifique-se de que seu kit esteja equipado com eles, pois eles impedirão que uma chama entre em seu tanque, o que você realmente não deseja.

Vídeo de brasagem de cobre