Liquidus vs. Solidus
Simplesmente colocado, liquidus é a temperatura mais baixa na qual uma liga é completamente líquida; solidus é a temperatura mais alta na qual uma liga é completamente sólida.
Os metais puros são fluidos, e eles derretem a uma única temperatura. Por exemplo, a prata funde a 1761°F (961°C), e o cobre funde a 1981°F (1083°C). Entretanto, ligas contendo percentagens variáveis de prata e cobre não terão uma única temperatura de fusão, mas sim um intervalo de temperatura de fusão. Uma vez que a maioria dos metais de enchimento de brasagem são ligas, você estará lidando com faixas de temperatura de fusão ao selecionar materiais.
A exceção é uma classe de ligas chamada eutectics. Embora estes não sejam metais puros, eles têm um único ponto de fusão, porque o ponto de fusão, ou solidus, e o ponto de fluxo, ou liquidus, são idênticos. Por exemplo, Lucas-Milhaupt Silvaloy 720/721 funde e flui a 1435°F (780°C).
Brazing Considerations
Figure 1 é um diagrama de fases para o sistema binário de prata e cobre. Note que, com 72% de prata, 28% de composição de cobre, as temperaturas de líquido e sólido são as mesmas. As ligas à esquerda ou à direita desta composição eutética não mudam diretamente de sólido para líquido, mas passam por uma faixa “pastosa” onde a liga é uma combinação de sólido e líquido.
Figure 1: Diagrama de Equilíbrio Prata-cobre
A temperatura entre solidus e liquidus é a faixa de fusão. À medida que a temperatura passa do estado sólido para o estado líquido, a fusão e o fluxo aumentam. O fluxo lento resultante pode apresentar desafios à capilaridade ao soldar juntas.
Metales de enchimento que têm amplas faixas de fusão, alguma separação entre as fases sólida e líquida pode ocorrer. Isto é chamado de liquefação: uma fusão parcial dos ingredientes inferiores no metal de enchimento, que por sua vez deixa uma casca do material de fusão superior, chamada crânio. Ver Figura 2.
Figure 2: Liquidação dos metais de enchimento AWS BAg-1 e AWS BAg-2. (A) Como resultado do aquecimento lento de AWS BAg-1 em um forno, não ocorre liquefação com metais de preenchimento com uma faixa de fusão estreita de 20°F (11°C). (B) Como resultado do aquecimento lento de AWS BAg-2 em um forno, um crânio grande permanece devido à liquefação causada pela ampla faixa de fusão de 70°F (39°C). (C) Como resultado do aquecimento rápido de AWS BAg-2, um crânio pequeno permanece.
Liquação normalmente ocorre durante o aquecimento lento através da faixa de fusão de uma liga. A liquefação pode afetar a integridade de uma junta de brasagem, causando potencialmente vazios ou falta de aderência aos materiais de base. Ver Figura 3.
Figure 3: AWS BCuP-5 usado para brasagem de peças em um ciclo de duas horas de aquecimento do forno. A junta de brasagem mostra evidência de área rica em Cu- (constituinte de fusão mais alta) no canto superior esquerdo, bem como um vazio no canto inferior direito, provavelmente uma consequência da liquefação.
Na brasagem, o metal base em um componente nunca deve ser derretido. Portanto, é importante selecionar um metal de enchimento cuja temperatura do líquido seja inferior à temperatura do sólido de ambos os metais de base que estão sendo unidos. Vários outros fatores devem ser considerados antes da brasagem – os exemplos são listados a seguir.
Exemplos
1. Brasagem de um conjunto com uma folga estreita: Lucas-Milhaupt Silvaloy 560 é uma liga sem cádmio que começa a fundir a 1145°F (620°C) e flui livremente a 1205°F (650°C). Seu intervalo de fusão é de 15°C (60°F).
2. Brasagem de um conjunto com uma folga ampla (maior que 0,005″/0,127mm): Lucas-Milhaupt Silvaloy 380 começa a derreter a 648°C (1200°F) e não é completamente fundido até 720°C (1330°F). Ligas com uma ampla faixa de fusão/fluxo são consideradas plásticas e são úteis para condições de mau ajuste.
3. “Step brazing” um conjunto: Ao soldar nas proximidades de uma junta previamente soldada, a segunda brasagem não deve perturbar a primeira junta. A solução é usar mais de um tipo de metal de enchimento – um metal de enchimento com temperatura de líquido mais baixa para a segunda junta do que a usada para a primeira junta. Por exemplo, em um conjunto de aço inoxidável que é soldado por degrau, poderia haver Silvaloy 630, que funde e flui entre 690°C-801°C (1275°F-1475°F), para a primeira junta e depois Silvaloy 560 (1143°F-1205°F/618°C-651°C) para a segunda junta.
4. Conjuntos que devem ser tratados termicamente: (Opção 1) tratamento térmico e depois brasagem – selecionando um metal de enchimento cuja temperatura do líquido seja inferior à temperatura de tratamento térmico para que a dureza não seja afetada adversamente pela brasagem, ou (Opção 2) tratamento térmico e brasagem simultaneamente – usando um metal de enchimento com uma temperatura do líquido próxima à temperatura de tratamento térmico. Devido à natureza complexa das condições de tratamento térmico de vários materiais de base, contate os Serviços Técnicos Lucas Milhaupt para informações detalhadas sobre sua aplicação específica.
CONCLUSÃO:
Liquidus é a temperatura mais baixa na qual uma liga é completamente líquida; solidus é a temperatura mais alta na qual uma liga é completamente sólida. Ao escolher um metal de enchimento para aplicações de brasagem, é importante considerar o comportamento de fusão específico da temperatura do líquido.