Liquidus vs. Solidus
In parole povere, liquidus è la temperatura più bassa alla quale una lega è completamente liquida; solidus è la temperatura più alta alla quale una lega è completamente solida.
I metalli puri sono fluidi, e fondono ad una sola temperatura. Per esempio, l’argento fonde a 1761°F (961°C), e il rame fonde a 1981°F (1083°C). Tuttavia, le leghe contenenti percentuali variabili di argento e rame non avranno un’unica temperatura di fusione, ma piuttosto un intervallo di temperatura di fusione. Poiché la maggior parte dei metalli d’apporto per la brasatura sono leghe, avrete a che fare con intervalli di temperatura di fusione quando sceglierete i materiali.
L’eccezione è una classe di leghe chiamate eutettiche. Anche se questi non sono metalli puri, hanno un unico punto di fusione, perché il punto di fusione, o solidus, e il punto di scorrimento, o liquidus, sono identici. Per esempio, Lucas-Milhaupt Silvaloy 720/721 fonde e fluisce a 1435°F (780°C).
Considerazioni sulla brasatura
La figura 1 è un diagramma di fase per il sistema binario argento-rame. Si noti che, alla composizione 72% argento, 28% rame, le temperature liquidus e solidus sono le stesse. Le leghe a sinistra o a destra di questa composizione eutettica non passano direttamente da solido a liquido, ma passano attraverso un intervallo “molliccio” dove la lega è una combinazione di solido e liquido.
Figura 1: Diagramma di fase argento-rame
La temperatura tra solidus e liquidus è l’intervallo di fusione. Quando la temperatura aumenta dallo stato solido verso lo stato liquido, la fusione e il flusso aumentano. Il flusso lento risultante può presentare problemi di capillarità durante la brasatura dei giunti.
I metalli d’apporto che hanno ampi intervalli di fusione, possono verificarsi alcune separazioni delle fasi solida e liquida. Questo è chiamato liquefazione: una fusione parziale degli ingredienti inferiori del metallo d’apporto, che a sua volta lascia un guscio del materiale di fusione superiore, chiamato cranio. Vedi Figura 2.
Figura 2: Liquidazione dei metalli d’apporto AWS BAg-1 e AWS BAg-2. (A) Come risultato di un lento riscaldamento di AWS BAg-1 in un forno, non si verifica alcuna liquidazione con metalli d’apporto che hanno un intervallo di fusione stretto di 20°F (11°C). (B) Come risultato del lento riscaldamento di AWS BAg-2 in un forno, rimane un grande teschio dovuto alla liquefazione causata dall’ampio intervallo di fusione di 70°F (39°C). (C) Come risultato del riscaldamento rapido di AWS BAg-2, rimane un piccolo cranio.
La liquefazione si verifica normalmente durante il riscaldamento lento attraverso l’intervallo di fusione di una lega. La liquefazione può influenzare l’integrità di un giunto di brasatura causando potenzialmente vuoti o una mancanza di aderenza ai materiali di base. Vedi Figura 3.
Figura 3: AWS BCuP-5 usato per brasare parti in un ciclo di riscaldamento in forno di due ore. Il giunto di brasatura mostra la prova di un’area ricca di Cu (costituente a più alta fusione) in alto a sinistra, così come un vuoto in basso a destra – probabilmente una conseguenza della liquefazione.
Nella brasatura, il metallo di base di un componente non dovrebbe mai essere fuso. Pertanto, è importante selezionare un metallo d’apporto la cui temperatura liquida è inferiore alla temperatura solida di entrambi i metalli di base che vengono uniti. Diversi altri fattori dovrebbero essere considerati prima della brasatura – gli esempi sono elencati di seguito.
Esempi
1. Brasatura di un assemblaggio con un gioco stretto: Lucas-Milhaupt Silvaloy 560 è una lega senza cadmio che inizia a fondere a 620°C (1145°F) e scorre liberamente a 650°C (1205°F). Il suo intervallo di fusione è di 60°F (15°C).
2. Brasatura di un gruppo con un ampio gioco (maggiore di 0,127 mm): Lucas-Milhaupt Silvaloy 380 inizia a fondere a 1200°F (648°C) e non è completamente fuso fino a 1330°F (720°C). Le leghe con un ampio intervallo di fusione/fusione sono considerate plastiche e sono utili per condizioni di scarsa aderenza.
3. “Brasare a passo” un assemblaggio: Quando si brasa in prossimità di un giunto precedentemente brasato, la seconda brasatura non deve disturbare il primo giunto. La soluzione è di usare più di un tipo di metallo d’apporto – un metallo d’apporto con una temperatura di liquido più bassa per il secondo giunto rispetto a quello usato per il primo giunto. Per esempio, in un assemblaggio in acciaio inossidabile che viene brasato a passi, si potrebbe usare il Silvaloy 630, che fonde e fluisce tra i 1275°F-1475°F (690°C-801°C), per il primo giunto e poi il Silvaloy 560 (1143°F-1205°F/618°C-651°C) per il secondo giunto.
4. Assemblaggi che devono essere trattati termicamente: (Opzione 1) trattare termicamente e poi brasare, scegliendo un metallo d’apporto la cui temperatura liquida è inferiore alla temperatura di trattamento termico in modo che la durezza non sia influenzata negativamente dalla brasatura, o (Opzione 2) trattare termicamente e brasare simultaneamente, utilizzando un metallo d’apporto con una temperatura liquida strettamente equivalente alle temperature di trattamento termico. A causa della complessità delle condizioni di trattamento termico dei vari materiali di base, contattare il servizio tecnico Lucas Milhaupt per informazioni dettagliate sulla vostra applicazione specifica.
CONCLUSIONE:
Liquido è la temperatura più bassa alla quale una lega è completamente liquida; solido è la temperatura più alta alla quale una lega è completamente solida. Quando si sceglie un metallo d’apporto per applicazioni di brasatura, è importante considerare il comportamento di fusione, in particolare la temperatura di liquidus.