Che cos’è la saldobrasatura del rame
La saldobrasatura è un processo di giunzione che unisce due componenti metallici attraverso la fusione di una lega d’apporto, senza portare a fusione il metallo base. La lega, distribuita per capillarità nell’intercapedine tra i due pezzi accoppiati, solidifica creando una giunzione meccanicamente resistente e a tenuta stagna.
Nel caso del rame, questo principio viene applicato quotidianamente nella costruzione di tubazioni e collettori destinati a circuiti frigoriferi, impianti di climatizzazione e linee di refrigerazione commerciale.
Come per tutti i metalli ad alta conducibilità termica, anche nel rame il controllo del riscaldamento è il fattore determinante per la qualità del giunto. Il processo di saldobrasatura del rame segue la stessa logica di riscaldamento controllato applicata alla saldobrasatura a induzione dei metalli, di cui questa lavorazione rappresenta un’applicazione specifica.
Parliamo di un materiale ad alta conducibilità termica, come abbiamo visto quando abbiamo trattato il processo di stagnatura del rame: questo metallo, infatti, disperde rapidamente il calore applicato in un determinato punto verso le zone limitrofe del componente.
Tale caratteristica, se non gestita correttamente, porta a due problemi ricorrenti nella saldobrasatura a fiamma libera: il surriscaldamento localizzato, che indebolisce la struttura cristallina del metallo nelle zone limitrofe al giunto, e il raffreddamento non uniforme, che genera tensioni residue lungo la tubazione.
Per questo motivo ogni processo di saldobrasatura del rame richiede un controllo puntuale della temperatura di fusione della lega e del tempo di mantenimento, parametri che nella saldatura manuale dipendono in larga misura dall’esperienza dell’operatore.
Nella pratica industriale i termini saldatura, brasatura e saldobrasatura vengono spesso usati in modo intercambiabile, ma indicano processi distinti che si differenziano in base alla temperatura di fusione della lega d’apporto.
Ne parleremo a breve in un prossimo articolo: per il momento ci limitiamo a introdurre alcune definizioni di massima
Differenza tra saldatura, brasatura e saldobrasatura
La saldatura unisce i pezzi fondendo anche il metallo base, con o senza materiale d’apporto.
La brasatura unisce invece i componenti senza fondere il metallo base, tramite una lega d’apporto che si distribuisce per capillarità nell’intercapedine del giunto. La saldobrasatura è una denominazione equivalente, tipicamente usata quando le preparazioni del giunto ricordano quelle della saldatura a fusione.
Nello specifico, la saldobrasatura è la scelta necessaria quando si devono unire metalli o leghe con punti di fusione differenti, come nel caso del rame accoppiato ad altri materiali nei circuiti HVAC: la lega d’apporto, con temperatura di fusione più bassa rispetto ai metalli di base, permette la giunzione senza comprometterne le proprietà.
È questa caratteristica a rendere la saldobrasatura la scelta standard per i collettori e le tubazioni in rame dei circuiti HVAC, dove il giunto deve resistere a vibrazioni, cicli termici e pressione del fluido refrigerante.
Saldobrasatura del rame nei circuiti HVAC e di refrigerazione
Nella costruzione di compressori, scambiatori di calore e circuiti frigoriferi, la saldobrasatura del rame interviene su decine di giunti per singola unità: collettori multiplo, raccordi tra tubazioni di diametro diverso, valvole di inversione. Su questi componenti la ripetibilità del ciclo produttivo pesa quanto la qualità del singolo giunto, perché un’unità HVAC può contenere numerosi punti di saldobrasatura che devono risultare tutti conformi.
È il caso, ad esempio, dei collettori in rame per circuiti di ventilazione e refrigerazione o delle valvole di inversione a 4 vie, dove più connessioni vanno saldobrasate in sequenza sullo stesso componente.
Rispetto alla saldobrasatura a fiamma libera, il riscaldamento a induzione offre vantaggi misurabili proprio sui punti critici del rame.
Perché l’induzione sostituisce la fiamma nei circuiti in rame
- Riscaldamento localizzato: il campo elettromagnetico generato dall’induttore scalda esclusivamente la zona del giunto, senza propagare calore lungo il resto della tubazione. Questo riduce il rischio di surriscaldare guarnizioni, valvole o componenti posizionati a pochi centimetri dal punto di saldobrasatura.
- Gap di giunzione costante: il controllo di potenza, tempo e temperatura tramite programmi PTT consente di riscaldare ogni giunto secondo un profilo identico, mantenendo costante lo spazio tra i due componenti accoppiati e favorendo la corretta capillarità della lega.
- Utilizzo più preciso di disossidante: la possibilità di modulare con precisione la temperatura riduce l’ossidazione superficiale del rame durante il riscaldamento, consentendo un dosaggio più preciso del disossidante rispetto alla fiamma libera.
- Ripetibilità del ciclo: ogni programma di saldobrasatura, una volta impostato, produce un risultato identico indipendentemente dall’operatore, come richiesto per la produzione industriale in serie di collettori e valvole.
Questi fattori spiegano perché nel tempo l’induzione abbia progressivamente sostituito la fiamma anche nelle produzioni di media serie: ad esempio nei circuiti di refrigerazione ad alta densità di giunti, come i collettori per unità multi-split, con decine di raccordi sullo stesso telaio.
Quale lega d’apporto utilizzare
La scelta della lega d’apporto dipende dal tipo di giunto e dalle sollecitazioni a cui sarà sottoposto in esercizio.
- Leghe CuP (rame-fosforo) autofondenti: contengono fosforo in percentuali variabili, che agisce come disossidante naturale sul rame durante la fusione. Per questo motivo non richiedono disossidante aggiuntivo quando la giunzione avviene tra due componenti in rame, semplificando il processo.
- Leghe CuAgP (rame-argento-fosforo): l’aggiunta di argento abbassa la temperatura di fusione e migliora la resistenza della giunzione a vibrazioni e cicli termici ripetuti. È la scelta indicata quando il giunto deve garantire maggiore duttilità e resistenza a cicli termici ripetuti, o quando si vuole abbassare la temperatura di processo rispetto alle leghe CuP pure. Trova applicazione sia in ambito HVAC che in altri settori dove le sollecitazioni sul giunto sono più elevate. È la soluzione tipica di settori come l’automotive, dove compressori e valvole soggetti ad avviamenti e arresti frequenti richiedono questa lega: nell’HVAC, come visto, la stessa sollecitazione viene generalmente gestita con leghe CuP.
- Leghe a base argento con disossidante separato: utilizzate quando il giunto coinvolge anche componenti in acciaio o ottone, ad esempio nei raccordi tra tubazioni in rame e connettori di materiale diverso, dove il fosforo delle leghe CuP non garantirebbe una bagnabilità adeguata (capillarità).
In tutti i casi, la temperatura di fusione della lega, che può arrivare fino a circa 800°C per le leghe al fosforo utilizzate nel settore HVAC, viene impostata come parametro di processo nel programma del generatore, insieme al tempo di mantenimento necessario a completare la capillarità.
Le tecnologie SEIT per la saldobrasatura HVAC
La gamma di generatori Platinum di SEIT Elettronica trova impiegato in diversi processi industriali, tra cui anche la saldobrasatura di componenti in rame nei circuiti HVAC e di refrigerazione.
I generatori Platinum MF, ad esempio, disponibili da 5 a 25 kW, coprono le esigenze di saldobrasatura su collettori e tubazioni di diametro medio-grande, tipiche dei circuiti di refrigerazione commerciale e industriale.
Il software integrato consente di salvare e richiamare programmi di potenza, tempo e temperatura per ogni diametro di tubo lavorato, così da riprodurre lo stesso ciclo di riscaldamento su lotti produttivi diversi.
Per le linee ad alta cadenza produttiva, dove più stazioni di saldobrasatura, lavaggio e marcatura devono essere integrate in un unico impianto automatico, la piattaforma Platinum HUB permette di combinare più generatori della serie con stazioni di carico, dispensazione del disossidante e controllo in linea.
Tra i vantaggi delle tecnologie SEIT Elettronica per la saldobrasatura troviamo:
- Lettura di temperatura in tempo reale: pirometro o termocamera, a seconda della geometria del componente, modulano la potenza erogata durante il ciclo, evitando surriscaldamenti localizzati sui punti già saldobrasati in precedenza.
- Tracciabilità del ciclo: ogni saldobrasatura viene registrata con i parametri di potenza, tempo e temperatura effettivamente applicati, un dato richiesto sempre più spesso nella qualifica dei fornitori del settore HVAC.
- Compatibilità con l’automazione: le schede di comunicazione integrate nei generatori Platinum permettono l’inserimento diretto in linee automatiche esistenti, senza dover riprogettare l’intero impianto di saldobrasatura.
Questa combinazione di controllo puntuale e tracciabilità rende il processo di saldobrasatura ripetibile, preciso, applicabile alle produzioni industriali in serie
Vuoi valutare la soluzione di saldobrasatura più adatta ai diametri gestiti, alle leghe utilizzate e ai volumi produttivi della tua azienda? Contatta il team tecnico SEIT Elettronica.
