Raccordi a brasare

La brasatura consiste in una giunzione tra due pezzi metallici (per esempio il tubo e il raccordo) effettuata tramite una lega d’apporto, che liquefa ad una temperatura inferiore a quella di fusione dei due metalli da unire. La lega, una volta fusa, penetra per capillarità nell’interstizio tra le pareti dei due metalli, dove poi solidifica dando origine ad un "pezzo unico" con i metalli.

Brasatura dolce e forte

brasatura_fatta_bene_2.jpgLa brasatura si divide convenzionalmente in due grandi sottocategorie: la dolce e la forte; la distinzione dipende dalla temperatura in cui la lega d’apporto fonde: sotto i 450° C si parla di brasatura dolce, sopra i 450° C si parla di brasatura forte. Generalmente possono esser usate indifferentemente, ma per quella dolce qualche restrizione esiste: non si può impiegare negli impianti per gas medicali, negli impianti che alimentano apparecchi di potenza superiore ai 35 kW e laddove la profondità di sovrapposizione tra tubo e raccordo è piccola rispetto al diametro (in parole semplici, quando il colletto è corto).

L’esecuzione della brasatura forte necessita di un riscaldamento a temperature più alte e più a lungo rispetto a quella dolce: quindi il tubo si ricuoce. Per questo motivo la sollecitazione meccanica che è in grado di sopportare un tubo giuntato con brasatura forte è minore: pertanto per tutti gli usi dove non è espressamente sconsigliata, la brasatura dolce è sicuramente da preferirsi a quella forte. Prove di trazione e di scoppio effettuate in laboratorio evidenziano inoltre che il raccordo è il punto più resistente di un tubo: si rileva infatti che la rottura non avviene mai sulla giunzione, ma lungo il tubo. Questa robustezza è dovuta al fatto che la lega brasante non è un semplice riempitivo tra  tubo e raccordo. Infatti gli atomi della lega diffondono nei grani cristallini del rame, garantendo una continuità fisica al raccordo nel suo insieme. In altre parole con la brasatura si ottiene quasi “un pezzo unico”, con uno spessore maggiorato rispetto al resto del tubo.

La resistenza meccanica spiega l’affidabilità della giunzione, che è la più sicura e resistente in assoluto: per questo motivo è impiegabile in qualsiasi campo ed è, in alcuni casi, l’unica ammessa: e’ il caso dei gas medicali e dei gas combustibili quando il raccordo sottotraccia non è ispezionabile o quando si trova in un locale non ventilabile.

La brasatura vanta anche una ineguagliabile durata nel tempo: ciò è dovuto alla sua natura completamente metallica, che la rende praticamente immune da fenomeni di invecchiamento.

Leghe d’apporto

Vi sono moltissime leghe d’apporto: per esempio per la brasatura forte la norma ne codifica ben 32 a base di argento (classe AG) e 10 a base di rame-fosforo (classe CP). Molte possono essere usate indifferentemente, ma in alcuni casi bisogna scegliere accuratamente: per l’acqua destinata al consumo umano le leghe non dovranno contenere più dello 0,1% di piombo e antimonio e più dello 0,01% di cadmio, mentre quelle per gas medicali e per vuoto non devono contenere cadmio oltre lo 0,025%.

Anche negli impianti per condizionamento e refrigerazione la scelta deve essere ben valutata: è meglio evitare leghe altofondenti. Infatti l’applicazione di queste ultime ricuoce troppo il tubo, il quale, “indebolito”, verrebbe pericolosamente sollecitato dalle vibrazioni del compressore e dalle alte pressione dei fluidi: con l’R410 si raggiungono anche le 35 atm. Allora si usano leghe con tenori medio-alti di argento, fondenti a basse temperature (intorno ai 550-650 °C). Oltre a questo, si deve fare attenzione all’ossido che si forma a seguito del riscaldamento del tubo, poiché potrebbe essere “sciolto” dai fluidi HFC e provocare l’intasamento del filtro o la sporcizia nelle tubazioni e nel compressore. Pertanto durante la brasatura è opportuno immettere un po’ di azoto all’interno. Se non fosse possibile, allora bisogna lavare le tubazioni con solventi prima di mettere in moto l’impianto. Da notare che se le condizioni di pressione e vibrazioni sono meno critiche, per esempio quando in tubature di ventilconvettori circola acqua refrigerata, il problema della scelta della lega viene meno.

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Un altro aspetto importante nel selezionare la lega è il suo intervallo di fusione.

Mentre un metallo puro fonde ad una temperatura determinata (il rame a 1083°C), una lega presenta un intervallo di fusione all’interno del quale essa è in parte solida e in parte liquida: per esempio, la lega rame–fosforo designata come CP 202 comincia a fondere a 710°C (temperatura di solidus) e diviene completamente liquida a 820° (temperatura di liquidus). Se una lega d’apporto presenta un intervallo di temperature stretto (ad es. 620-655°C per la AG 102), una volta superata la temperatura di liquidus diventa immediatamente fluida: quindi viene “risucchiata” meglio per capillarità nell’interstizio tra due metalli da unire. Quando invece la giunzione del raccordo è lasca, si predilige una lega con un ampio intervallo di temperatura: essendo più pastosa, è più facile da “plasmare” nel raccordo.

Quanta lega usare per essere sicuri di riempire il giunto senza utilizzarne troppa? L’esperienza consiglia di consumare la bacchetta o il rocchetto per una lunghezza pari a 2,5-3 volte il diametro del raccordo: si avrà la sicurezza della esatta quantità di materiale d’apporto da aggiungere.

La pulizia e il disossidante

Nella brasatura due operazioni semplicissime sono fondamentali per la buona riuscita del lavoro: pulizia delle parti da brasare e uso del disossidante.

pulizia_paglietta_2.jpgLa preparazione e pulizia delle superfici con una paglietta abrasiva richiede pochi secondi e serve a eliminare l’ossido del rame e i resti dell’olio di estrusione. Si creano inoltre rugosità che aumentano la superficie di aggrappamento della lega d’apporto. Fondamentale (ma purtroppo sottovalutato) è il ruolo del disossidante, che deve essere impiegato perché:

  1. dissolve gli ossidi presenti;
  2. impedisce la riossidazione durante la fase di riscaldo;

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Nelle brasature forti si usano anche leghe in forma di bacchette contenenti fosforo, che ha già di suo una funzione disossidante; in qeusto caso, il disossidante è ancora necessario? E' comunque consigliabile impiegarlo: infatti oltre alle due funzioni appena citate, il disossidante:

  1. funge da “termometro”, in quanto indica il momento in cui aggiungere la lega d’apporto (il disossidante ideale deve fondere ad una temperatura inferiore di 50÷100 °C rispetto a quella di solidus della lega d’apporto ed essere stabile fino ad una temperatura di 150÷200 °C più elevata della temperatura di liquidus);
  2. aumenta la fluidità del materiale d’apporto in modo che quest’ultimo possa raggiungere e riempire completamente l’interstizio tra tubo e raccordo.

Si deve ricordare che il disossidante va sempre messo nelle unioni miste, cioè tra metalli diversi. In commercio esistono diverse tipologie di disossidante: quelli per brasatura dolce sono forniti sotto forma di paste o fluidi e devono essere conformi alla norma UNI EN 29454. I disossidanti per brasature forti, disponibili anch’essi sotto forma di paste, polveri o talora come rivestimento della bacchetta di lega brasante, devono essere conformi alla norma UNI EN 1045.

Alla fine delle operazioni di brasatura rimangono come residui scorie, polveri e tracce di disossidante; poiché quest’ultimo ha una natura acida, può attaccare il tubo se i residui non vengono eliminati: per questo motivo si raccomanda l’uso di disossidanti solubili in acqua, che possono essere tolti attraverso una semplice pulizia finale, per esempio passando uno straccio umido o con un lavaggio interno.

La giunzione

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Prima di procedere con le operazioni di riscaldo del giunto, si deve controllare che non ci siano lievissime ovalizzazioni, come potrebbe accadere con tubi ricotti in rotoli di diametro maggiore. Poiché queste possono causare il venir meno delle tolleranze richieste, bisogna effettuare una calibratura preliminare.  

Una volta effettuata quest’ultima, si tolgono le eventuali bave dovute al taglio del tubo e quindi, come descritto prima, si esegue la pulizia e si aggiunge il disossidante. Ora il giunto può essere posizionato e scaldato; dal momento che la capillarità vince la forza di gravità, la brasatura può essere eseguita senza problemi anche col bicchiere rivolto verso il basso.

aggiunta_lega_2bis.jpgNella brasatura dolce durante il riscaldo bisogna puntare la fiamma verso la giunzione e non sulla lega d’apporto, affinché quest’ultima venga fusa per il semplice contatto con le pareti calde; invece nella brasatura forte la fusione della lega d’apporto necessità di più energia: quindi dopo il riscaldo iniziale si accosta la bacchetta al giunto e si continua a fornire il calore, spostando via via il contatto lungo la circonferenza del raccordo. Nel caso non si potesse operare con fiamme libere (per esempio se dietro al tubo vi sono pareti o superfici da non rovinare) l’installatore può usare le pinze elettriche, che riscaldano la giunzione tramite il calore fornito attraverso il semplice passaggio di corrente (effetto Joule).

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L'articolo "La giunzione tubo/raccordo con la brasatura", pubblicato su GT n. 10-2005
22/10/2014
Questo video (titolo originale: ABC du tube cuivre) è stato preparato da CopperBenelux e mostra le lavorazioni e le giunzioni del tubo di rame impiegato nell'impiantistica idrosanitaria