Brasure pour soudure du cuivre : types de brasure, caractéristiques et conseils de choix

Les tubes en cuivre sont des éléments destinés aux systèmes de communication globaux ou locaux, transportant du gaz, de l'eau, des produits pétroliers, des liquides de refroidissement et d'autres ressources importantes. Pour assembler les fragments individuels en un réseau unique, on utilise de la brasure pour le brasage du cuivre. On la choisit en fonction des conditions dans lesquelles le système sera utilisé.

Une connexion correctement réalisée assure l'étanchéité de l'ensemble du système et empêche toute fuite du fluide véhiculé dans l'environnement. En revanche, une mauvaise connexion peut entraîner une multitude de problèmes à l'avenir.

Essayons de comprendre les types de brasure et lequel privilégier dans une situation donnée.

Qu'est-ce que la brasure ?

La brasure est un métal pur ou un alliage thermoplastique composé de plusieurs éléments. Elle est destinée à assembler des pièces en cuivre pour former un réseau continu et intégré.

Sous l'effet des hautes températures, la brasure fond, se répand dans la zone de travail et scelle la surface. Après refroidissement complet, un joint solide, régulier et sans défaut se forme sur le matériau du tube.

La technique d'assemblage de deux fragments réalisée selon ce principe s'appelle le brasage.

Parmi les principaux avantages de cette méthode, on peut citer :

• assemblage sans déformation ;
• conservation de la forme initiale des pièces traitées ;
• absence de toute contrainte interne ;
• excellente résistance et haut niveau d'étanchéité du joint réalisé ;
• résistance de la zone assemblée à différentes conditions de température, y compris un échauffement intense ;
• démontage aisé des zones de jointure en cas de besoin de modifier la configuration du système.

On effectue le brasage avec un équipement spécial – un fer à souder, un chalumeau à gaz ou une lampe à souder. Juste avant le travail, on nettoie soigneusement la zone des défauts de surface et des huiles techniques, et ensuite seulement on procède au travail.

Le processus de raccordement des fragments de tuyaux est simple et rapide, mais nécessite le respect scrupuleux des règles de sécurité élémentaires. Pour éviter les problèmes et les blessures, vous devez porter des gants de travail épais, protéger votre visage et vos yeux avec des lunettes ou un masque de protection, et couvrir vos vêtements avec un tablier épais. Cela protégera l'artisan d'éventuels accidents.

Pour le brasage domestique, on utilise le plus souvent un fer à souder. On utilise un chalumeau ou une lampe à souder lorsque la puissance du fer à souder est insuffisante ou qu'il faut assembler des pièces de grande épaisseur et d'un poids important.

Classification des brasures pour tubes en cuivre

Les métaux d'apport pour un brasage de qualité et fiable des tubes en cuivre sont fabriqués à partir de différents composants. Les produits diffèrent les uns des autres par leur forme et leur composition chimique.

Le type et les paramètres des éléments de liaison sont déterminés par le domaine d'utilisation ultérieure du système de tuyauterie en cuivre.

Différences selon la température de fusion

Selon le niveau de température de traitement, les métaux d'apport se divisent en trois types :

• basse température ;
• moyenne température ;
• haute température.

Les options basse température fondent dans une plage de 150 à 450 °C. Elles ne modifient pas les paramètres physiques initiaux des pièces. Dans la zone de jonction, elles créent une soudure nette mais pas trop résistante. Elles sont destinées à être utilisées dans les réseaux de chauffage et d'alimentation en eau qui ne sont pas soumis à des contraintes importantes.

Elles assurent l'étanchéité et l'intégrité des tubes d'un diamètre allant jusqu'à 10 cm, installés dans les systèmes de communication transportant un fluide caloporteur à une température allant jusqu'à 130 °C.

Les matériaux de moyenne température et de haute température se ramollissent à des températures comprises entre 450 et 1100/1850 °C. Ils garantissent une liaison extrêmement solide et résistante, insensible aux influences extérieures.

Les métaux d'apport haute température se caractérisent par une bonne fiabilité et conviennent à une utilisation dans les systèmes de chauffage centralisés et privés, ainsi que dans les gazoducs. Ils permettent de réaliser un raccord supplémentaire sans avoir à démonter l'ensemble du système.

La zone soudée avec un métal d'apport moyenne ou haute température présente une résistance aux dommages mécaniques et supporte facilement les charges thermiques actives.

Division selon la composition chimique

Selon leur composition chimique, les métaux d'apport modernes et pratiques se répartissent en alliages tendres à bas point de fusion et en alliages durs à point de fusion élevé.

La première catégorie comprend les éléments suivants :

• au plomb – ne contiennent que du plomb pur et fondent à une température de 180 à 230 °C ;
• à l'étain – sont composés d'étain et fondent à 220 °C, créant une soudure solide et ductile ;
• plomb-étain – peuvent contenir de 15 à 90 % d'étain. La température de fusion de ces éléments est de 183 à 280 °C ;
• étain-cuivre – composés à 97% d'étain de haute qualité et à 3% de cuivre. Ils font partie des plus populaires et sont vendus à un prix raisonnable. Ils forment une liaison solide avec une bonne résistance à la corrosion.
• cuivre-argent – composés à 95% de cuivre et à 5% d'argent. Ils se distinguent par leurs hautes caractéristiques de résistance et assurent une adhérence fiable entre les fragments.

Des composants souples et fusibles sont utilisés pour assembler en un réseau unique des tuyaux d'un diamètre de 6 à 108 mm. Dans la zone de jointure, ils forment une soudure nette d'une largeur de 7 à 50 mm.

Les soudures tendres à basse température sont adaptées pour la mise en place de réseaux de chauffage, de conduites d'eau individuelles et centralisées. Pour les réseaux de gaz, cette option ne convient absolument pas.

Le plomb est considéré comme un élément nocif pour la santé humaine. L'utilisation de soudures contenant du plomb est strictement interdite dans les réseaux alimentant en eau les immeubles d'habitation ou les maisons individuelles, les entreprises ou les établissements publics. Cette interdiction ne s'applique pas aux autres types de réseaux.

Pour le traitement à haute température, les matériaux durs et réfractaires conviennent :

• cuivre associé à l'argent et au zinc – contient 30% de cuivre, 44% d'argent et 26% de zinc. La zone de liaison se caractérise par une bonne résistance, conserve une plasticité, résiste efficacement à la corrosion et présente une conductivité thermique élevée.
• cuivre avec phosphore – alliage composé de 94% de cuivre et de 6% de phosphore. Lors du soudage, il ne nécessite pas l'utilisation de flux. Il réalise une liaison solide et fiable, mais perd partiellement son élasticité à basse température ambiante.
• argent – lors du soudage, nécessite l'utilisation obligatoire d'un flux. Il crée une soudure solide et fiable avec une bonne plasticité et une haute résistance à la corrosion. Il coûte beaucoup plus cher que les alternatives en métaux simples et n'est pas largement répandu. Il est utilisé là où il y a une rentabilité économique et où des exigences élevées sont imposées à la qualité de la liaison des tuyaux.

À l'aide de soudures réfractaires, on assemble des réseaux de tuyaux d'un diamètre de 12 à 159 mm, y compris les réseaux de gaz, les circuits de chauffage et les conduites d'eau d'un diamètre à partir de 28 mm.

Pour que le cuivre ne perde pas ses caractéristiques de résistance lors du soudage, il ne faut pas plonger la pièce avec la soudure fraîche dans l'eau ni la soumettre à un soufflage artificiel pour la refroidir. Une liaison fiable, solide et durable sera assurée par le métal refroidi naturellement.

L'utilisation de soudures classiques cuivre-phosphore ou de tout autre élément est autorisée lors de la création de joints à recouvrement. Cette option d'assemblage assure une résistance maximale de la structure et augmente la durée de vie du pipeline.

Pour faciliter leur utilisation, les soudures tendres sont généralement fabriquées en forme de bobines. Les éléments durs sont fournis sous forme de fils de différentes longueurs.

Pour renforcer l'intégrité et améliorer les caractéristiques de résistance de la soudure, le recouvrement doit être d'au moins 5 mm. Pendant le traitement, il faut laisser un espace microscopique pour que la soudure pénètre uniformément, remplisse les vides et forme une réparation étanche fiable.

Flux – particularités et fonction

Flux – c'est un matériau technique spécifique pour le brasage des tubes en cuivre. Il protège la surface des pièces de l'oxydation et des scories. Il empêche le contact de la soudure avec l'oxygène. Il améliore la qualité globale de l'assemblage et lui confère une bonne résistance et une plasticité optimale.

Dans la pièce où s'effectue le brasage des tubes en cuivre, il faut organiser une ventilation de qualité. Il est préférable de retirer à l'avance les substances combustibles et inflammables, afin qu'une étincelle accidentelle ne provoque pas d'incendie ou tout autre incident dangereux pour la santé humaine.

Les flux pour le brasage des tubes en cuivre sont disponibles en différentes consistances.

Parmi les plus demandés et populaires :

• pâte ;
• poudre ;
• liquide.

La substance sous forme de pâte à braser pour tubes en cuivre coûte plus cher que les autres matériaux, mais justifie pleinement son prix élevé. Elle convient à une utilisation immédiate après l'achat et ne nécessite pas que le technicien ajoute quoi que ce soit à la composition pour améliorer ses qualités de travail.

La pâte est achetée pour effectuer un brasage exigeant, nécessitant une étanchéité la plus nette et de la meilleure qualité des zones de jointure. La substance se dépose facilement sur la surface en cuivre, y adhère parfaitement et se répartit bien sur la zone de traitement pendant le chauffage.

La pâte flux est très simple et pratique à utiliser. Non seulement un spécialiste professionnel avec une grande expérience pratique, mais aussi tout bricoleur amateur pourra travailler avec elle sans aucune difficulté.

Le joint fini a un aspect soigné et assure l'intégrité de la liaison de tous les fragments du système. Les résidus de substance s'enlèvent facilement à la fin du travail.

Les agents en poudre sont vendus à un prix inférieur et se conservent bien dans des récipients spéciaux. Ils démontrent une efficacité maximale associés à des soudures renforcées et réfractaires. Ils sont considérés comme moins pratiques en raison de la difficulté d'application uniforme sur la zone de traitement.

Les substances liquides sont vendues dans des bouteilles fermées. Elles entrent normalement en contact avec les soudures tendres et se déposent facilement sur la surface en cuivre, assurant une haute résistance de la soudure de liaison. Pour garantir un assemblage de qualité, le flux liquide et la soudure sont toujours utilisés simultanément, et non séparément.

Quelle que soit la consistance, vous devez appliquer le flux immédiatement après le décapage du fragment de cuivre. Si vous ignorez ce moment, la surface métallique se couvrira à nouveau d'oxydes et vous ne pourrez pas la traiter uniformément.

Après l'application du flux, vous devez souder les pièces immédiatement. Cela éliminera tout risque de pénétration de particules étrangères sur la surface de travail.

Pour appliquer un flux pâteux, vous avez besoin d'un pinceau spécial à poils résistants de longueur moyenne. Il n'est pas nécessaire d'en utiliser trop. Cela n'affectera en rien la qualité et la résistance de la soudure.

Lors de l'assemblage des pièces, vous devez faire preuve d'attention et de prudence. Le contact du flux avec la peau provoque non seulement une brûlure thermique, mais aussi chimique.

Si cela arrive malgré tout, vous devez immédiatement arrêter le soudage et laver la substance de la peau avec beaucoup d'eau savonneuse.

Exigences de qualité des flux

Certaines exigences s'appliquent aux flux à usage individuel et industriel.

La substance doit obligatoirement répondre aux critères suivants :

• des indices de densité et de viscosité de la structure inférieurs à ceux du métal d'apport (pour un remplacement correct) ;
• capacité à se répartir uniformément sur la surface de travail ;
• dissolution de la pellicule d'oxyde ;
• prévention de la réoxydation des éléments en cuivre ;
• résistance aux températures élevées agressives ;
• possibilité de souder aussi bien sur des sections horizontales que verticales du système de communication ;
• création d'un joint soigné et esthétique.

En utilisant des flux de bonne qualité, la poussière et la saleté générées par le soudage s'enlèvent facilement et rapidement, sans laisser de traces sur l'élément tubaire qui gâcheraient l'apparence. Le joint devient fiable et conserve son intégrité structurelle pendant de nombreuses années.

Les flux à base de poudres et de colophane doivent être préparés juste avant le début du soudage. La substance active est mélangée en une certaine proportion avec de l'anhydrite et appliquée immédiatement sur la zone à traiter.

Variétés populaires de matériau

Sur le marché, les flux pour le soudage des tubes en cuivre sont présentés dans une très large gamme.

Les substances suivantes sont les plus populaires :

• à haute capacité anticorrosion ;
• contenant des matériaux nobles ;
• à base de colophane.

Le flux anticorrosion se compose de plusieurs éléments complexes, de solvants et de phosphore. Pendant le chauffage, ils se dissolvent dans le liquide, réagissent et forment des composants organiques.

Ils protègent la zone de soudure de l'oxydation et de la corrosion prématurée. Ils favorisent l'évacuation de l'excès d'humidité de la zone de soudage.

L'utilisation du flux lors du soudage des tubes en cuivre empêche la formation de pores dans la structure du joint. Le joint devient homogène et ne contient pas d'inclusions étrangères réduisant la résistance de l'assemblage.

Dans le deuxième type de flux, l'acide salicylique est le principal composant actif. Lors de l'utilisation, il se dissout dans un mélange d'éthanol, de substances contenant de l'or et de vaseline industrielle.

Crée un joint de soudure parfaitement uniforme, soigné et esthétique, ne nécessitant aucun traitement supplémentaire complexe. Il n'endommage pas le matériau du tuyau adjacent à la zone de traitement.

Le flux actif classique contient de la colophane et une certaine quantité de sel de sodium. La substance possède des propriétés protectrices prononcées et protège efficacement la canalisation contre la corrosion. La colophane recouvre le joint d'une fine couche protectrice résistante, tandis que le sel de sodium inhibe les processus d'oxydation.

Les mélanges qui forment de l'acide ou en contiennent initialement nettoient efficacement la surface et éliminent la couche d'oxyde. Pour éviter que le métal ne se détériore à l'avenir et conserve ses propriétés physiques de base, la zone traitée doit être soigneusement nettoyée après le brasage.

Ce type de flux est vendu à un prix raisonnable et garantit une liaison solide et fiable. Cependant, le joint fini reste très visible et attire immédiatement l'attention sur les parties externes de la canalisation en cuivre.

Quel que soit le type et la composition de base, le flux doit être appliqué de la manière la plus uniforme possible, sans laisser le moindre espace d'un millimètre. Si une partie du métal n'est pas recouverte, le tuyau commencera à rouiller avec le temps et devra être remplacé.

Le principal inconvénient du flux à base de colophane est sa faible résistance thermique. Il supporte mal les températures élevées et se carbonise en cas de surchauffe constante.

Comment choisir correctement la brasure ?

Une brasure bien choisie permettra de mettre en place un système de communication de toute complexité sans trop d'efforts. Pour un usage domestique, il convient d'utiliser un matériau à bas point de fusion.

L'utilisation d'éléments à haute température et à point de fusion élevé est problématique dans un cadre domestique, car elle nécessite de chauffer l'alliage de travail à 600-900 degrés. Il est assez difficile d'y parvenir sans équipement spécial.

Le brasage du cuivre de qualité alimentaire peut être effectué avec des brasures spéciales qui ne contiennent pas d'éléments toxiques, nocifs ou agressifs pouvant nuire à la santé.

L'utilisation de métaux et de leurs dérivés à point de fusion élevé comporte certains risques. Au cours du traitement, ils peuvent endommager, voire brûler, un tuyau en cuivre à paroi mince.

Pour éviter cela, il est judicieux d'utiliser une brasure tendre, résistante mais à bas point de fusion, et de réserver la brasure dure pour les canalisations en cuivre à paroi épaisse.

Lorsque l'on n'attend pas de fortes charges sur le système, il n'est pas du tout nécessaire d'utiliser une soudure réfractaire, sauf si d'autres exigences le justifient. Dans les principaux complexes domestiques, des soudures tendres en alliage léger suffisent amplement pour créer une connexion fiable.

Pour assembler des tubes en cuivre dans les réseaux de gaz, il convient de choisir des soudures contenant de l'argent. Elles assurent une résistance maximale de la jointure, une neutralité aux vibrations et une grande résistance aux influences externes et internes.

Il faudra payer un peu plus pour l'argent, mais la sécurité, la fiabilité et la durabilité du système finiront par compenser tous les coûts financiers au fil du temps.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Cette vidéo explique comment effectuer le brasage des tubes en cuivre :

La vidéo suivante aborde le choix des flux à utiliser pour le brasage des tubes en cuivre à la maison :

Méthode de brasage des tubes en cuivre à l'aide d'une soudure tendre :

L'utilisation correcte de la soudure permet d'assembler facilement et rapidement les tubes en cuivre en un système unique. La jointure obtenue est propre et assure l'étanchéité du réseau, quelle que soit sa configuration.

Il n'est plus nécessaire de s'inquiéter d'une éventuelle fuite ou d'un gaspillage de ressource précieuse. La canalisation, unifiée en un ensemble cohérent grâce à une soudure de qualité, fonctionne de manière fiable et dure longtemps, sans exiger une attention constante ou un entretien minutieux de la part des propriétaires.