Le brasage est un procédé d’assemblage fondamental dans l’industrie métallurgique, permettant de relier durablement deux pièces métalliques par fusion d’un métal d’apport. Contrairement au soudage, cette technique préserve l’intégrité des matériaux de base en opérant à des températures inférieures à leur point de fusion.
Face à la diversité des applications industrielles et artisanales, plusieurs méthodes de brasage ont été développées, chacune répondant à des contraintes spécifiques de production, de précision et de qualité. Du chalumeau traditionnel aux technologies d’induction, en passant par les solutions automatisées au four, le choix de la technique appropriée détermine la réussite de l’assemblage.
Le brasage à la flamme
La flamme est la source de chaleur la plus fréquemment utilisée pour fondre le métal d’apport afin de relier les pièces lors d’une opération de brasage. Elle peut être produite par un fer à souder, une lampe à souder ou un chalumeau mono-gaz ou bi-gaz. La flamme doit être dirigée sur les pièces tout au long de l’opération de brasage – et non sur le métal d’apport directement –, à l’emplacement du jeu où la brasure doit pénétrer.
Le cas de figure le plus fréquent en brasage à la flamme est l’utilisation d’un chalumeau bi-gaz mélangeant de l’oxygène et du gaz acétylène. La flamme se compose d’un dard, une flamme bleue longue de 3 à 6 cm, entouré d’un panache. L’extrémité du dard est la partie la plus chaude. Avant de chauffer les pièces, le braseur doit régler l’arrivée d’oxygène de l’appareil afin d’obtenir une flamme homogène, courte et régulière. Selon le réglage, la température obtenue sera plus ou moins élevée entre 1750 et 3100°C, et la flamme prendra différentes formes :
La flamme neutre
Le dard est blanc et brillant, et son contour très net. Elle est obtenue avec un volume égal d’oxygène et d’acétylène. C’est la plus utilisée en brasage.
La flamme oxydante
Le panache est plus bleuté, plus court et plus chaud. C’est le résultat d’un débit d’oxygène plus important que l’acétylène. Elle sera privilégiée dans le brasage fort de pièces en laiton ou en cuivre ou le soudo-brasage, afin par exemple d’oxyder le zinc au cours de l’opération pour éviter son évaporation.
La flamme carburante
Elle s’allonge et se double d’un halo irrégulier. Moins chaude, elle est obtenue par un excès d’acétylène. Elle sera utilisée pour le brasage de l’aluminium notamment, mais aussi du magnésium et du cobalt.
La manipulation de la flamme dépend du type de brasage :
Plus la température de fusion du métal d’apport est élevée, plus la distance entre le dard et la pièce à braser doit être réduite. En brasage tendre à 260°C par exemple, il faudra tenir le dard à 50 mm, tandis qu’en brasage fort à 980°C la distance sera de seulement 6mm. Par ailleurs, il est important de garder la flamme en mouvement pour ne pas surchauffer une partie de la pièce et risque des déformations. Pour éviter cela, une bonne dextérité est nécessaire pour l’opérateur qui va par exemple effectuer des cercles.
On considère que le niveau de température disponible correspond à la moitié du niveau de température de la flamme en sortie du chalumeau : Un chalumeau produisant une flamme de 3000°C permettra de délivrer une chaleur de 1500°C lors d’une opération de brasage.
Le brasage au four
Cette technique entre dans le cadre d’une semi-automatisation du processus de brasage dans l’industrie. Elle est notamment privilégiée lorsque la configuration permet de pré-assembler les pièces à braser, avec le métal d’apport à proximité du joint. Il est possible de traiter les assemblages par lot et donc de gagner en rendement avec un four à passage. La bande de transport va limiter les manipulations et donc les risques de contraintes et de déformation lors de la solidification de la brasure. Cette dernière peut d’ailleurs être accélérée par un processus de refroidissement qui va renforcer sa résistance élastique. Le four à brasage produit une chauffe homogène, ce qui limite grandement le risque de gauchissement des pièces à assembler. Les conditions de température à l’intérieur du four sont contrôlées en continu pour maîtriser la chauffe avec minutie ; on parle de brasage sous atmosphère contrôlée (CAB pour Controlled Atmosphere Brazing). Le four de brasage est par ailleurs plébiscité lorsqu’il garantit une mise sous vide. L’oxygène est absent de l’atmosphère, ce qui va renforcer l’intégrité mécanique des pièces à assembler grâce à une parfaite propreté. Sans aucune interaction avec l’environnement, le risque d’oxydation ou de contamination par les particules est faible et les propriétés physiques des métaux sont ainsi préservées. L’atmosphère sous vide d’un four à brasage permet par ailleurs de se passer de l’utilisation de flux.
Le brasage par induction
Cette technique utilise un inducteur : une bobine d’induction dans laquelle passe un courant alternatif à moyenne ou haute fréquence pour produire un champ électromagnétique. Le brasage par induction s’effectue donc sans contact, et il s’applique principalement aux matériaux ferromagnétiques, car les pièces à braser doivent être composées d’un métal conducteur pour chauffer au passage du courant. C’est aussi possible sur le cuivre et l’aluminium avec un rendement inférieur. Avec cette méthode, le temps de chauffage est réduit car la montée en température est très rapide. Il est possible de cibler très précisément la zone de la pièce à chauffe. A l’instar du brasage au four, l’induction peut s’insérer dans un appareil sous vide et sous atmosphère contrôlée. Cette technique permet une grande reproductibilité grâce à la précision des réglages et l’automatisation des tâches, afin d’industrialiser le processus du brasage. Le brasage par induction possède un autre avantage : une sécurité accrue en raison de l’absence de flamme et de four chaud. La chaleur localisée est par ailleurs source d’économie d’énergie : 100 % de l’électricité produite pour chauffer les pièces est utilisée. C’est pour ces raisons qu’il est particulièrement pertinent en milieu industriel pour le traitement de pièces en série.
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