Brasatura negli impianti e nelle apparecchiature di refrigerazione - basi
La brasatura è una delle competenze indispensabili per ogni tecnico che si occupa dell’installazione o della manutenzione di climatizzatori, pompe di calore e, in generale, gruppi frigoriferi che utilizzano fluidi refrigeranti.
✅ La specificità dei fluidi refrigeranti o di media simili rende obbligatorio il collegamento dei componenti tramite brasatura. Ma cosa significa realmente questo processo? Perché la brasatura è indispensabile? Quali tipi di materiali brasanti sono disponibili? E quali materiali scegliere, prestando particolare attenzione alla loro selezione?
In questo articolo cercheremo di rispondere brevemente a queste e altre domande, analizzando l’essenza della brasatura e alcune questioni correlate (ma importanti). Questo articolo è pensato per i principianti o gli appassionati che, ad esempio, desiderano trasformare un climatizzatore in una pompa di calore o realizzare modifiche simili autonomamente.
I vari componenti degli impianti devono sempre essere collegati in modo adeguato, secondo le regole dell’arte e in relazione ai fluidi utilizzati nel sistema. Il metodo di collegamento dei tubi nei sistemi acqua-acqua è diverso da quello dei sistemi con altri fluidi, anche solo nella scelta dei materiali, dei raccordi per i tubi, delle filettature, ecc. È ovvio che un metodo diverso sarà necessario per collegare i tubi agli elementi di una pompa di calore (ad esempio al condensatore) che lavorano con gas refrigeranti.
✅ In questi casi si utilizza la brasatura, il metodo con cui si collegano le varie parti degli impianti di climatizzazione, pompe di calore e dispositivi simili come i gruppi frigoriferi.
La brasatura è in realtà un fenomeno fisico. ☑️ Si basa sulla diffusione, ovvero sulla propagazione spontanea delle particelle del materiale brasante che penetrano nella struttura dei materiali da unire. In questo modo si crea un giunto solido e ben ancorato in entrambe le parti unite, ossia il materiale brasante, che diventa un legame rigido.
Dal punto di vista di un profano, saldatura e brasatura possono sembrare simili, almeno nel risultato: un collegamento permanente di due elementi. Tuttavia, dal punto di vista fisico ci sono differenze significative. Nella saldatura, il materiale di base viene parzialmente fuso per creare un collegamento permanente, rendendo il materiale stesso il legame.
Nella brasatura, invece, il legame è costituito esclusivamente dal materiale brasante, che viene fuso, mentre la struttura del materiale di base rimane intatta. Per questo motivo, nei climatizzatori, nelle pompe di calore e negli scambiatori di calore per fluidi refrigeranti, non si parla di saldatura, ma di brasatura.
✅ La saldatura e la brasatura non sono la stessa cosa. Sono processi fisici diversi, anche se per un profano possono sembrare portare agli stessi risultati.
Esistono diversi tipi di brasatura: la brasatura forte e la brasatura dolce. La differenza sta nella temperatura di fusione del materiale brasante, poiché la fusione avviene a temperature elevate.
✅ La brasatura forte è quella utilizzata nei sistemi di climatizzazione, nei gruppi frigoriferi e nelle pompe di calore. Questo processo richiede una temperatura superiore a 450°C. La brasatura dolce avviene invece a temperature inferiori a 450°C ed è meno utilizzata nel settore della refrigerazione.
In molte lingue straniere, la brasatura forte e dolce sono descritte da termini specifici. Ad esempio, in inglese, la brasatura dolce (fino a 450°C) è detta soldering, mentre la brasatura forte è brazing. Questo indica che sono processi tecnicamente diversi, con giunzioni di qualità e resistenza differenti. La brasatura forte è più resistente e viene utilizzata in settori come la refrigerazione, mentre quella dolce è più comune nell'elettronica.
Oltre alla brasatura forte, esiste anche la brasatura ad alta temperatura. Questo processo avviene a temperature superiori a 1000°C e non va confuso con la brasatura forte.
☑️ La brasatura forte si esegue a temperature superiori a 450°C, mentre la brasatura ad alta temperatura richiede oltre 1000°C.
La capillarità è un termine caratteristico del processo di brasatura.
✅ La capillarità è semplicemente la capacità del metallo brasante liquido di penetrare nella fessura di saldatura, agendo contro la gravità. Per fessura di saldatura si intende lo spazio tra i componenti alla temperatura di brasatura. Più la fessura è ridotta, più sarà facile riempirla con il metallo brasante.
☑️ Nel contesto della fessura di saldatura - in particolare la sua dimensione e la capillarità che ne consegue - è fondamentale garantire che lo spazio tra i componenti da saldare sia opportunamente ridotto. In questo modo, la capillarità faciliterà un’unione efficace tra i componenti. È importante tenerne conto già in fase di pianificazione del lavoro, assicurandosi che i componenti come i tubi siano relativamente compatibili in termini di dimensioni.
La capacità di bagnatura è un concetto chiave nel processo di brasatura.
✅ La capacità di bagnatura è semplicemente la capacità del metallo brasante liquido di distribuirsi in modo uniforme sulla superficie del materiale da brasare, formando uno strato sottile e regolare, senza grumi o accumuli. Questa proprietà facilita notevolmente il lavoro. Per ottenere un’adeguata capacità di bagnatura, è necessario scegliere materiali adatti per la brasatura, migliorandoli se necessario con l’aggiunta di flussante, e preparare accuratamente la superficie del materiale da brasare, che deve essere pulita.
Nei sistemi di climatizzazione o nelle pompe di calore può essere necessario unire materiali diversi o uguali, come rame con rame.
☑️ Il metallo brasante va scelto in base ai materiali da unire, seguendo procedure comprovate per semplificare il lavoro. Per esempio, un tipo di brasante sarà adatto per rame con rame, un altro per acciaio con rame.
Per unire rame con rame, è sufficiente un metallo brasante a base di rame e fosforo, facilmente reperibile. È comunemente usato per saldare tubi di rame nei sistemi di climatizzazione. Questo tipo di brasante è relativamente semplice da applicare grazie alla sua buona capacità di bagnatura e non richiede l’uso di flussanti. Tuttavia, presenta alcune limitazioni, come l’impossibilità di saldare ferro con nichel, che però non rappresentano un problema nel contesto discusso.
Per migliorare la qualità del brasante rame-fosforo, è possibile aggiungere una piccola quantità di argento. Questo aumenta la resistenza e la capacità di bagnatura, rendendo il lavoro più agevole.
Per collegare componenti in rame e ottone, è necessario utilizzare un metallo brasante con una percentuale di argento di circa il 40%. Una percentuale più alta faciliterà l’applicazione e migliorerà la durabilità del giunto. Per l’ottone, è indispensabile l’uso di un flussante.
Per unire rame con alluminio o componenti in alluminio tra loro, si consiglia di utilizzare un metallo brasante a base di zinco-alluminio o alluminio-zinco, sempre accompagnato da flussante.
La brasatura di acciaio inossidabile (materiale comune degli scambiatori di calore a piastre per climatizzatori e pompe di calore) con il rame può suscitare dubbi, dato che online si trovano opinioni diverse da parte di chi ha già affrontato questo tipo di lavoro. L’importante è ottenere un risultato efficace.
Se si deve installare uno scambiatore di calore come condensatore e unire tubi in acciaio con rame, si consiglia di utilizzare metalli brasanti a base di rame con un’alta percentuale di argento, fino al 45%, sempre con l’aggiunta di flussante.
Un collegamento corretto dello scambiatore di calore che deve lavorare con il freon è cruciale per l’intero sistema. Per questo motivo, è importante non risparmiare sulla qualità del brasante e sull’elevata percentuale di argento necessaria.
Disponibile
Disponibile
Nel caso di utilizzo sporadico, a meno che non siamo installatori professionisti che acquistano attrezzature destinate ad essere utilizzate intensamente, si usano generalmente saldatrici elettriche semplici e compatte. Le usano anche gli installatori che acquistano attrezzature un po' più costose e resistenti. È una soluzione compatta e comoda, abbastanza sicura, e questo è ciò che raccomanderemmo.
In effetti, la saldatura è uno dei metodi più antichi conosciuti per unire tramite calore. Già nell'antichità si praticava la saldatura nell'oreficeria, utilizzando oro e argento. Sono noti esempi di processi simili alla saldatura dall'antico Egitto, anche se, per ragioni tecnologiche, non potevano somigliare alla saldatura odierna. In periodi successivi si saldavano anche oggetti in bronzo, rame e, successivamente, in ferro.
La diffusione della saldatura avvenne però solo nel XX secolo, soprattutto durante la Seconda guerra mondiale. Si sviluppò più velocemente in Gran Bretagna, in Germania e negli Stati Uniti. La tecnica e la sua importanza nella corsa tecnologica furono però notate anche dall'Unione Sovietica, dove fin dagli anni '60 venne messo un forte accento sull'insegnamento della tecnologia della saldatura nelle università statali, e anche sulla saldatura. Lo stesso processo si verificò ovviamente nei paesi satelliti comunisti, come in Polonia o in Cecoslovacchia. Se ne parla poco, ma fu talmente importante che entrambe le parti della guerra fredda gareggiavano nello sviluppo della tecnologia della saldatura, che doveva fornire vantaggi competitivi, specialmente nell'elettronica e nella produzione di componenti utilizzati nell'industria.
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Agregato frigorifero - è un dispositivo utilizzato per generare il freddo e mantenere una bassa temperatura nel circuito del fluido refrigerante (di solito ha un circuito chiuso). Il dispositivo presenta alcune somiglianze con gli aggregati di climatizzazione.
Capillarità del saldante - la capacità del saldante di penetrare spontaneamente nella fessura di saldatura, possiamo dire che si "incolla" ad essa in modo uniforme e senza difficoltà. Se il saldante ha una buona capillarità, sarà facile da applicare e riempirà uniformemente la fessura di saldatura, anche contro la gravità.
Saldante zinco-alluminio - utilizzato per unire alluminio con alluminio o rame con alluminio. Ha un basso punto di fusione, pertanto è adatto a questi materiali senza deformarli con temperature elevate.
Saldante rame-fosforo - utilizzato per unire componenti in rame, impiegato anche in elettronica. Relativamente poco esigente, facile da applicare, spesso non richiede nemmeno l'aggiunta di flussante.
Saldatura - processo che porta all'unione di due materiali tramite fusione del saldante, in questo caso senza fondere il materiale stesso (a differenza della saldatura).
Saldatura morbida - processo di applicazione del saldante che avviene a temperature relativamente basse (inferiori a 450 °C).
Saldatura dura - processo di applicazione del saldante che avviene a temperature superiori a 450 °C. Il saldante risultante avrà, naturalmente, proprietà diverse rispetto alla saldatura morbida.
Saldatura ad alta temperatura - processo di applicazione del saldante che richiede temperature superiori a 1000 °C.
Saldatura - processo fisico che porta all'unione dei materiali tramite fusione del materiale di giunzione. Parzialmente comporta anche la fusione del materiale originale (a differenza della saldatura).
Fessura di saldatura - fessura, spazio vuoto tra i materiali che intendiamo saldare. Più piccola è, più facilmente riusciremo a eseguire il processo di saldatura.
Flussante - sostanza chimica il cui scopo è migliorare la bagnabilità del saldante e proteggere le superfici metalliche dall'ossidazione durante il processo di saldatura. In generale, semplifica il processo, spesso senza di esso non riusciremmo a unire i materiali con il saldante.
Scambiatore di calore - dispositivo per trasferire calore da un mezzo all'altro, utilizzato in refrigerazione, climatizzazione, pompe di calore, per trasferire calore (o freddo) a acqua o aria. Inoltre, questo dispositivo si presenta in molte forme, ed è ampiamente utilizzato nell'industria.
Scambiatore di calore a piastre per freon - tipo di scambiatore, spesso utilizzato come condensatore o evaporatore in pompe di calore, climatizzatori, ecc. Viene frequentemente utilizzato nella modifica di condizionatori d'aria in pompe di calore. Il suo collegamento richiede ovviamente la saldatura dei suoi attacchi.
Bagnabilità del saldante - è la sua capacità di diffondersi e aderire alla superficie del materiale saldato. Se è bassa, avremo difficoltà a eseguire una saldatura efficace. Possiamo influenzarla pulendo la superficie o aggiungendo il flussante. È anche importante scegliere correttamente il tipo di saldante in base ai materiali saldati.
Disponibile
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