As melhores ligas de alumínio para brasagem são aquelas com baixo teor de magnésio e alta temperatura de solidus (fusão). Especificamente, ligas das séries 1xxx, 3xxx e 6xxx são excelentes candidatas porque suas propriedades materiais são altamente compatíveis com o processo de brasagem. Ligas como 3003 e 6061 são comumente usadas por seu bom equilíbrio de conformabilidade, resistência e soldabilidade superior.
A busca pela "melhor" liga é fundamentalmente uma busca por compatibilidade. A brasagem bem-sucedida de alumínio depende menos de encontrar um único material perfeito e mais de compreender as duas restrições críticas do processo: o ponto de fusão da liga deve estar seguramente acima do ponto de fluxo do metal de adição, e seu teor de magnésio deve ser baixo o suficiente para evitar a formação de uma camada de óxido teimosa e não brasável.
O Desafio Central: A Camada de Óxido de Alumínio
Por Que o Alumínio é Difícil de Unir
Todas as ligas de alumínio são instantaneamente cobertas por uma camada fina, resistente e transparente de óxido de alumínio (Al₂O₃).
Esta camada de óxido tem um ponto de fusão de mais de 2000°C (3632°F), que é muito superior ao ponto de fusão do próprio metal base de alumínio (cerca de 660°C ou 1220°F).
Para que um metal de adição de brasagem se ligue ao alumínio, esta camada tenaz de óxido deve primeiro ser removida ou deslocada.
Como a Brasagem Supera Essa Barreira
Os processos de brasagem usam um de dois métodos para vencer a camada de óxido. Na brasagem convencional em forno ou com maçarico, um fluxo químico é usado para dissolver e deslocar o óxido.
Na brasagem a vácuo, as peças são aquecidas em alto vácuo. Este ambiente, combinado com um ativador metálico como vapor de magnésio, faz com que a camada de óxido se decomponha, permitindo que o metal de adição molhe a superfície limpa de alumínio por baixo.
Fatores Chave para Selecionar uma Liga Brasável
Fator 1: Alta Temperatura de Solidus
O solidus é a temperatura na qual uma liga começa a derreter. Para que a brasagem funcione, a temperatura de solidus do metal base deve ser significativamente maior do que a temperatura de liquidus (fluxo total) do metal de adição de brasagem.
Isso cria uma "janela de brasagem" — uma faixa de temperatura segura onde o metal de adição está totalmente fundido, mas o material base permanece sólido e estável.
A maioria dos metais de adição de brasagem de alumínio flui entre 570°C e 610°C (1060°F e 1130°F). Portanto, uma liga base ideal não deve começar a derreter até bem acima desta faixa.
Fator 2: Baixo Teor de Magnésio
O magnésio é o elemento mais disruptivo para a brasagem de alumínio. Como regra, o teor de magnésio na liga base deve ser inferior a 2,0%, com muitos especialistas preferindo ficar abaixo de 0,5% para melhores resultados.
Quando uma liga de alumínio contendo magnésio é aquecida, ela forma óxidos de magnésio na superfície. Esses óxidos são muito mais estáveis e difíceis de remover por fluxos químicos ou processos a vácuo do que o óxido de alumínio puro.
É por isso que toda a série 5xxx de ligas (que são fortalecidas com magnésio) é geralmente considerada não brasável.
Compreendendo as Trocas e Armadilhas
O Papel do Magnésio: Um Ponto Comum de Confusão
É fundamental distinguir entre o magnésio na liga e o magnésio usado no processo.
O magnésio como elemento de liga (por exemplo, na série 5xxx) é prejudicial porque cria uma camada de óxido refratário na própria peça.
Por outro lado, pequenas quantidades de magnésio puro são frequentemente colocadas intencionalmente dentro de um forno a vácuo. Aqui, ele atua como um "getter", vaporizando e reagindo com qualquer oxigênio residual ou vapor de água no vácuo, o que ajuda a proteger as peças de alumínio e a quebrar suas camadas de óxido.
Ligas Não Brasáveis e Difíceis de Brasar
Com base nos princípios acima, algumas séries de ligas devem ser evitadas para aplicações de brasagem.
- Série 5xxx: Essas ligas são fortalecidas com altos níveis de magnésio e são consideradas não brasáveis.
- Séries 2xxx e 7xxx: Essas ligas de alta resistência geralmente têm baixas temperaturas de solidus que deixam pouca ou nenhuma janela de brasagem. Suas químicas complexas também interferem no processo.
Fazendo a Escolha Certa para Sua Aplicação
A liga ideal depende se sua prioridade é a facilidade de brasagem, a resistência pós-brasagem ou outras considerações de fabricação.
- Se seu foco principal é a máxima brasabilidade e conformabilidade: Escolha ligas das séries 1xxx (alumínio puro) ou 3xxx (alumínio-manganês), pois são as mais tolerantes.
- Se seu foco principal é a resistência após o tratamento térmico: Use uma liga da série 6xxx, como 6061 ou 6063, que oferece um ótimo equilíbrio entre boa brasabilidade e a capacidade de ser tratada termicamente para uma maior resistência após a união.
- Se seu projeto exige uma liga de alto magnésio ou alta resistência (5xxx, 2xxx, 7xxx): Reconheça que a brasagem é provavelmente o método de união errado e investigue alternativas como soldagem TIG ou MIG.
Escolher o material certo desde o início, com base nesses princípios, é o passo mais crítico para uma junta de alumínio brasada bem-sucedida.
Tabela Resumo:
| Série da Liga | Brasabilidade | Características Principais | Aplicações Comuns |
|---|---|---|---|
| 1xxx & 3xxx | Excelente | Alta temp. de solidus, baixo Mg, fácil de brasar | Trocadores de calor, radiadores |
| 6xxx | Boa | Boa brasabilidade, pode ser tratada termicamente para resistência | Componentes estruturais, peças automotivas |
| 5xxx, 2xxx, 7xxx | Ruim/Não Brasável | Baixa temp. de solidus, alto teor de Mg | Evitar para brasagem; considerar soldagem em vez disso |
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